一种用于智慧城市高层建筑的风场监测与校正系统技术方案

本发明专利技术属于气象预警技术领域，具体涉及一种用于智慧城市高层建筑的风场监测与校正系统。所述系统包括：多方位风数据监测子系统、风数据获取与质控子系统、真风解析处理子系统和真风数据应用子系统；所述多方位数据监测子系统，配置用于获取风数据；所述风数据至少包括：风速和风向；所述风数据获取与质控子系统，配置用于对获取到的风数据进行数据质控处理，得到质控数据；所述真风解析处理子系统，配置用于基于获取到的质控数据，使用预设的真风计算模型，计算得到真风数据；所述真风数据应用子系统，配置用于基于计算得到的真风数据，判断是否出现大风，若判断出现大风，进行预警。所述系统基于真风数据进行预警，提升了预警的准确率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于智慧城市高层建筑的风场监测与校正系统


[0001]本专利技术属于气象预警
，具体涉及一种用于智慧城市高层建筑的风场监测与校正系统。

技术介绍

[0002]城市风灾指发生在城市地域的强风，对高层建筑、电力设施、交通运输各行业生产和人民生活的影响和破坏。由于人类活动导致全球气候保暖，城市的“热岛效应”明显，某种程度上使夏季城市强对流天气有所增加，局地强风致灾也就不可避免。
[0003]现代超大智慧城市下垫面复杂且粗糙，有大量的高层建筑，间距极小或位于街道两旁的高层建筑物之间，气流进人狭窄通道时风速剧增，形成狭管效应，使局地风场流线密集，风速增大。在建筑前的涡流区和角流区，风速会增大30％左右，极易造成大风风灾，从而带来物体掉落，建筑与树木倒塌，火灾等次生灾害，
[0004]当前在智慧城市气象灾害防治领域，现有技术一是关注整体气象灾害的整体评级，灾害防御等内容，二是通过城市地面观测设备来测量街道风速亦或是评估地面风在街道的风场分布情况。对于城市建筑如塔体、电力设施、高层楼宇等，在大风灾害中产生的风场以及真风风速风向的监控探索及展示预警方面，目前仍处于空白阶段。在大风天气系统中，由于各类建筑物整体结构对风的阻尼与流场不同，亟需一套完整的大风监测与订正方法。
[0005]专利号为CN201910121366.7A的专利公开了一种风场监测传感器、风场监测方法和无人机，其中，风场监测传感器用于安装在可移动设备上，所述风场监测传感器包括：光纤激光器、光学单元、相干探测单元和信号处理单元；所述光纤激光器，用于向所述光学单元连续发射激光信号；所述光学单元，用于接收携带有被探测区径向风速信息的后向散射光信号、将后向散射信号传输到相干探测单元、以及将一部分激光信号直接传输到相干探测单元；所述信号处理单元，用于将所述相干探测单元接收到的激光信号和后向散射信号进行处理，得到所述被探测区域的径向风速信息。
[0006]该专利技术虽然能够实现对风场的监测，但其利用的时无人机进行监测，监测范围也仅限于无人机周围，且缺乏针对风场数据的处理和分析，导致监测结果准确率不高，监测过程较为繁复。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种用于智慧城市高层建筑的风场监测与校正系统，所述系统通过多传感器获取高层建筑的多个方位的风数据，再基于获取到的风数据计算得到真风数据，以此进行预警，提升了预警的准确率。
[0008]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0009]一种用于智慧城市高层建筑的风场监测与校正系统，所述系统包括：多方位风数据监测子系统、风数据获取与质控子系统、真风解析处理子系统和真风数据应用子系统；
[0010]所述多方位数据监测子系统，配置用于获取风数据；所述风数据至少包括：风速和风向；
[0011]所述风数据获取与质控子系统，配置用于对获取到的风数据进行数据质控处理，得到质控数据；
[0012]所述真风解析处理子系统，配置用于基于获取到的质控数据，使用预设的真风计算模型，计算得到真风数据；
[0013]所述真风数据应用子系统，配置用于基于计算得到的真风数据，判断是否出现大风，若判断出现大风，进行预警。
[0014]进一步的，所述多方位数据监测子系统包括至少4个传感器和1个数据采集器；所述传感器均匀分布于以高层建筑为圆心，以设定值为半径的圆周；所述传感器按照设定的时间周期测量并获取风数据；所述数据采集器将所有传感器获取到的风数据进行采集，得到风数据。
[0015]进一步的，所述风数据获取与质控子系统对获取到的风数据进行数据质控处理的方法执行以下步骤：对获取到的风数据分别进行时间一致性的统一处理和异常值和野值的剔除处理；所述时间一致性的统一处理具体包括：将所有的风数据进行归一化处理，形成时间尺度上的数据集；所述异常值和野值的剔除处理具体包括：对任意一个传感器获取到的风数据的值大于前一时刻值的5倍时，将所有传感器该时刻的值全部剔除；使用如下公式进行计算：其中N为传感器的个数，Vi
j
为第i个风传感器j时刻的风速值。
[0016]进一步的，所述真风解析处理子系统基于获取到的质控数据，使用预设的真风计算模型，计算得到真风数据的方法包括：
[0017]步骤1：在质控数据中使用如下公式计算得到风向一致性数据集：其中，Wind
i
、Wind
j
分别表示传感器i与j的风向值，总共有类不同次数，当满足上述条件出现的次数大于时，保留该时刻的N个传感器的数据，否则对该N个传感器的数据进行剔除；
[0018]步骤2：对保留下来的N个传感器的数据，使用如下公式，计算得到真风数据：
[0019][0020][0021]其中，V
i
表示第i个传感器的风速值，D
i
表示第i个传感器的风向值；表示N个传感器的风速在南北方向上的投影；表示N个传感器的风速在东西方向上的投影；表示经过N个传感器合成后的风速值；表示经过N个传感器合成后的风向值；C表示静风；所述和构成计算得到的真风数据。
[0022]本专利技术的一种用于智慧城市高层建筑的风场监测与校正系统，具有如下有益效果：本专利技术通过均匀设置的多个传感器获取高层建筑在各个方位的风数据，再对风数据进行数据处理，以去除异常值和获得时间一致性数据，在此基础行进行真风数据计算，以获得真风数据，相较于现有技术，真风数据更能反应风的本质，使得预警的准确率更高，降低了虚警的发生概率。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例提供的一种用于智慧城市高层建筑的风场监测与校正系统的；
[0024]图2为本专利技术实施例提供的多方位数据监测子系统获取风数据的原理示意图；
[0025]图3为本专利技术实施例提供的风数据获取与质控子系统获得质控数据的流程示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例提供的真风数据应用子系统计算得到真风数据的流程示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合附图及本专利技术的实施例对本专利技术的方法作进一步详细的说明。
[0028]如图1所示，一种用于智慧城市高层建筑的风场监测与校正系统，所述系统包括：多方位风数据监测子系统、风数据获取与质控子系统、真风解析处理子系统和真风数据应用子系统；
[0029]所述多方位数据监测子系统，配置用于获取风数据；所述风数据至少包括：风速和风向；
[0030]所述风数据获取与质控子系统，配置用于对获取到的风数据进行数据质控处理，得到质控数据；
[0031]所述真风解析处理子系统，配置用于基于获取到的质控数据，使用预设的真风计算模型，计算得到真风数据；
[0032]所述真风数据应用子系统，配置用于基于计算得到的真风数据，判断是否出现大风，若判断出现大风，进行预警。
[0033]实施例2
[0034]参考图2，在上一实施例的基础上，所述多方位数据监测子系统包括至少4个传感器和1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于智慧城市高层建筑的风场监测与校正系统，其特征在于，所述系统包括：多方位风数据监测子系统、风数据获取与质控子系统、真风解析处理子系统和真风数据应用子系统；所述多方位数据监测子系统，配置用于获取风数据；所述风数据至少包括：风速和风向；所述风数据获取与质控子系统，配置用于对获取到的风数据进行数据质控处理，得到质控数据；所述真风解析处理子系统，配置用于基于获取到的质控数据，使用预设的真风计算模型，计算得到真风数据；所述真风数据应用子系统，配置用于基于计算得到的真风数据，判断是否出现大风，若判断出现大风，进行预警。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多方位数据监测子系统包括至少4个传感器和1个数据采集器；所述传感器均匀分布于以高层建筑为圆心，以设定值为半径的圆周；所述传感器按照设定的时间周期测量并获取风数据；所述数据采集器将所有传感器获取到的风数据进行采集，得到风数据。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述风数据获取与质控子系统对获取到的风数据进行数据质控处理的方法执行以下步骤：对获取到的风数据分别进行时间一致性的统一处理和异常值和野值的剔除处理；所述时间一致性的统一处理具体包括：将所有的风数据进行归一化处理，形成时间尺度上的数据集；...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱飞，桓清柳，陶心怡，
申请(专利权)人：深圳市云端高科信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：