文章编号:100125191(2003)022*******广西雷电实时监测预警系统刘世学,史彩霞,熊文兵(广西气象科技信息服务中心,南宁 530022)摘 要:通过对各时段闪电出现次数、强度、雷达回波强度及叠加图像的动态分析研究,实现对雷电天气的实时监测、定位和趋势预警作用。
并且设计了对闪电历史资料查询的功能。
关键词:闪电定位;雷达回波图;叠加;监测;定位;预警中图分类号:T P 393 文献标识码:BReal -ti m e D etecti n g and Warn i n g Syste m of L i ghtn i n g i n Guangx iL I U Sh i 2xue ,SH I Cai 2x ia ,X I O N G W en 2bing(GuangxiM eteo ro l ogical Infor m ati on Center ,N ann ing ,Guangxi ,530022)Abstract :T h is syste m con sist of the direct detecti on by ligh tning l ocalizer and indirect ,as w ell as indirect detecti on by Dopp ler radar on the p roducing p rocess of ligh tn ing ,and superpositi on of these two i m ages is po .T he real 2ti m e detecti on ,l ocating and trend w arn ing of ligh tning are realized th rough the dyna m ic analysis of num bers ,inten sity ,radar echo strength and i m age superpositi on of ligh tning in each ti m e peri od .M eanti m e ,the syste m is equi pped w ith the functi on of check ing the h isto rical ligh tning info r m ati on .Key words :ligh tning l ocating ;radar echo m ap ;superpositi on ;detecti on ;l ocating ;w arning收稿日期:2003205226作者简介:刘世学(19762),男,助理工程师,广西南宁人,从事专业气象服务工作。
1 系统简介 本系统是实现对雷电天气发生发展的监测、定位、跟踪及趋势预警的作用,从局域网上读取最新的基础数据,录入已建的数据库,通过系统后台的分析、转换后,在系统前台界面可选择显示同一天的闪电定位信息或雷达回波图像,系统还设置了两者图形叠加的功能,显示界面含广西县、乡一级的地理信息,实现地理信息精细的雷电天气实时监测、定位和趋势预警作用,为准确的了解实时雷电信息、定性做出趋势预警提供了可靠的依据。
系统建设采用W indow s 2000下的M acrom edia D rea mw eaver M X 可视化软件和V C ++进行开发,对闪电信息和雷达资料进行可视化和自动化改造,生成以广西地、县、乡为底图的广西雷电实时监测预警系统,系统是一个集闪电历史资料查询、分析诊断及定性预报的可视化软件,系统操作方便,为预报服务提供可靠依据。
图1 广西雷电实时监测预警系统结构图 系统配置:服务器:D ell Pow erEdge 600sc ,微软○R W indow s ○R 2000Server 操作系统和W eb 服务器;客户端:D ellD i m ensi on 4550,W indow s 2000操作系统,M acrom edia D rea mw eaver M X 、V C ++软件开发系统。
第24卷 第2期 广 西 气 象 V ol 124 N o 122003年6月 JOU TU RNAL O F GUAN GX I M ET EOROLO GY Jun 120032 资料来源 闪电定位数据来源于广西区人降办安置的XDD 03闪电探测系统观测上网的资料。
雷达回波资料来源于南宁气象站714SD 多普勒天气雷达观测的资料。
3 系统各功能模块及操作311 前台可视化运行模块 功能:查询广西各县市、乡镇任何一天的闪电资料,统计闪电各强度范围内的闪电次数,以不同的颜色值来区分闪电的强度,各时次闪电出现位置以动画的形式表现其走势变化,显示当天的雷达回波图,强的回波区域以闪烁光标警示。
操作: ①进入系统界面,当前界面为当天的闪电实时监控数据,数据每半小时自动刷新一次,可显示各时段闪电的次数和各强度的闪电次数,自动提取当天最新的雷达回波资料(雷达回波时间),点击时间按键,即出现该时间的雷达回波分布图,强回波以闪烁光标显示。
查询历史数据,选择所要查看的年月日,按确定按钮,界面就出现该天的闪电和雷达数据。
②闪电数据显示区域:系统当前界面给出的闪电资料是显示到广西县(市)的,点击广西地图上对应的县(市),则可显示该县(市)乡镇的闪电分布图。
③点击查看闪电方式:分时段或逐时段。
④选择所要查看的时间段:0～1时,1～2时,2～3时11111123～24时。
这时在广西地图上可显示相应时段的闪电,并以不同的颜色区分强度,当闪电图标上出现闪烁时,说明该区域闪电的强度较强。
⑤闪电数据的详细资料:鼠标移动到闪电图标上,立刻显示出相应闪电数据出现的日期、时间、经度、纬度和强度。
⑥动画功能:点击动画,系统动态显示闪电每小时的运动走势。
⑦闪电强度范围变化情况:点击强度数据区,查看当天该强度范围的闪电数据出现位置、移动方向等。
图2 广西闪电定位实时监测数据 ⑧雷达回波图形显示:鼠标移到雷达回波栏中的时间上停留1秒后,即出现该时间雷达回波图对应的雷达仰角度数,当点击此时间值时,在广西地图上就会出现对应时间值的雷达回波图。
当回波强度>50dBz 以上,该区域回波出现闪烁的光标,实况这一区域正在出现雷雨天气。
⑨雷达回波图和闪电定位图叠加:任意选择雷达回波出现时间或闪电定位出现时段,界面上同时出现该时间的雷达回波和闪电定位叠加图,可直观地进行对比分析。
图3 南宁气象站714S D 雷达监测的雷达回波图 βκ雷电趋势预警:分析雷电天气出现的近时间段大范围、较强闪电分布特点,根据前1小时和现在时间雷达回波强势中心的走向,分析雷达回波强度及已出现雷电天气情况,可定性预测未来3小时内的雷电强势中心的走向,并可通过网络向相关服务单位发出警示。
312 后台自动运行模块31211 闪电定位数据库7424卷 广 西 气 象 有雷电天气时,由区人降办提供的闪电定位原始数据文件,每天的数据文件次数从几十次到几千次不等,数据量极为庞大,因此建立了闪电定位数据历史库和实时库,并按月建成不同的数据表,利用原始文件通过程序自动解读到相应数据库的数据表里,以备系统前台程序调用。
31212 雷达回波资料处理 南宁气象站714SD多普勒天气雷达观测的雷达资料,是通过实时处理程序进行数据保存的,形成的是二进制源文件,该程序可以生成雷达回波的BM P图像文件,因BM P图像所占容量较大且与G IF图像不同,因此,开发了一个将雷达回波二进制源文件自动转换成G IF图像文件的程序,从而方便了前台程序的调用。
4 小结411 系统利用多普勒雷达和闪电定位仪等相应的设备实时获取最新的资料,可实现通过互联网、办公网进行实时传送,能够在第一时间内了解最新情况。
412 系统各子模块相互独立,又有机联系,便于修改和增加新的信息。
413 系统形成了集资料查询、分析诊断、定性判断、预警一体化的功能。
414 系统采用可视编程,在W EB上浏览,界面友好、操作简便。
415 下一步计划对系统地图方面的改进,拟建立以G IS(地理信息系统)和闪电定位实时监测数据、雷达回波图像结合的预警服务系统。
416 目前由区人降办提供的显示闪电信息的界面,与现在的雷达回波图显示界面一样,是以极坐标方式,只显示到广西县一级区域,存在显示落点不够细的弱点,本系统有显示广西区域闪电信息界面细化、多功能的特性,同时具有广西区域闪电信息图和雷达回波图相叠加的功能,为各级气象台站预报员准确的分析、判断、定性预报雷雨系统的移动及强度变化,提供了科学、直观的依据,本系统具有一定的推广前景。
参考文献:[1]刘小石1精通V isual C++610[M]1北京:清华大学出版社,20001[2]Scot Johns on.A ctive Server Pages详解[M]1北京:电子工业出版社,19991(上接第40页)或金属槽线的干线以集中于建筑物中心部位为宜。
穿线的金属管或金属槽应与各楼层的等电位连接板和接地母线相连接,达到更好的屏蔽效果。
7 结论与建议 (1)建筑物应按其作用的不同,防雷设计应从接闪功能、分流影响、均衡电位、屏蔽作用、接地效果和合理布线这六项要素综合来考虑,使建筑物达到综合防雷的目的。
(2)自富兰克林通过风筝实验发明避雷针以后,避雷针(包括避雷带、避雷网、避雷线)已经成为规范化的、普遍采用的常规避雷手段。
长期的运行经验表明,采用常规的避雷方法是有科学根据的,有效的[3]。
设计单位及使用单位不应受商业性宣传的影响,而采用各种非常规的避雷装置,给国家造成不必要的浪费。
(3)钢筋混凝土建筑物本身具有良好的防雷性能,容易达到等电位联结的作用。
在建筑物的防雷设计中应考虑利用钢筋混凝土结构内钢筋做为引下线,利用基础作为接地装置。
(4)建筑物防雷是一个系统工程,在建筑物的设计阶段就应仔细研究防雷装置的形式及其设计位置,这样才有可能由于利用建筑物的导电金属物而获得最大的效益。
特别是信息系统的雷电电磁脉冲的防护,建筑物防雷设计应为它的实现提供基础条件。
参考文献:[1]关象石1雷电电磁脉冲防护基本原理和初步实践经验[J]1工科物理,1998副刊1[2]杨少杰1雷达站建筑物主体结构及接地技术研究[J]1广东气象,2000增刊[3]苏邦理1雷电与避雷工程[M]1中山大学出版社,1999184 刘世学,史彩霞,熊文兵:广西雷电实时监测预警系统 2期。