本發(fā)明屬于測風技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種簡便判斷測風數(shù)據(jù)受測風塔體遮擋影響的方法和裝置。

背景技術(shù)：

核電、化工、風電場等重要設(shè)施，或高大建筑等的抗風安全設(shè)計及生產(chǎn)運行等，均需要測量當?shù)氐娘L況。測量風況需要設(shè)置專門的測風塔，并在測風塔上安裝測風儀器，進行一段時期或長期的野外風況觀測。測風塔是用于對近地面氣流運動情況進行觀測的塔形構(gòu)筑物。

為了真實地測量自然風況的大小、方向和變動特征，避免測風塔塔體對氣流的遮擋或擾流影響，測風儀器需要安裝在測風塔附設(shè)的伸臂上。理論上，伸臂越長，測風塔塔體對測風儀器的影響越小，但伸臂過長，可能不能保證伸臂的水平和穩(wěn)定性，因風的影響而產(chǎn)生伸臂顫動導致測風數(shù)據(jù)失真。此外，伸臂過程也會增加安裝難度、測風儀器維修困難，觀測過程的可操作性差，從而影響測風數(shù)據(jù)的完整有效性。因此，如何基于測風塔測得真實有效的測風數(shù)據(jù)成為測風領(lǐng)域的難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種簡便判斷測風數(shù)據(jù)受測風塔體遮擋影響的方法和裝置，以確定受測風塔影響的無效測風范圍，從而獲得更準確的測風數(shù)據(jù)。

第一方面，本申請?zhí)峁┮环N簡便判斷測風數(shù)據(jù)受測風塔體遮擋影響的方法，在所述測風塔上設(shè)置第一伸臂，在所述測風塔的與所述第一伸臂方向間夾角為180°的方向上設(shè)置第二伸臂，所述第一伸臂上安裝第一測風儀器，所述第二伸臂上安裝第二測風儀器；所述方法包括：

根據(jù)所述第一測風儀器在設(shè)定時間段內(nèi)采集的數(shù)據(jù)，獲得第一測風數(shù)據(jù)，以及，根據(jù)所述第二測風儀器在所述設(shè)定時間段內(nèi)采集的數(shù)據(jù)，獲得第二測風數(shù)據(jù)；所述第一測風數(shù)據(jù)和所述第二測風數(shù)據(jù)均包括各個風向的風速和三維湍流強度；

計算同一時刻對應的所述第一測風數(shù)據(jù)的風速與所述第二測風數(shù)據(jù)中的風速比值，并計算所述風速比值對應的風向，得到風速比值隨風向的變化曲線；

獲取所述第一測風數(shù)據(jù)中三維湍流強度在主風向u、側(cè)風向v、w豎風向w三個方向的分量iu1、iv1和iw1，以及，所述第二測風數(shù)據(jù)中三維湍流強度在u、v、w三個方向的分量iu2、iv2和iw2；

分別計算同一時刻對應的iu1與iu2的比值、iv1與iv2之間的比值，和iw1與iw2之間的比值，并計算各個所述湍流強度分量比值對應的風向，分別得到u、v、w三個方向上的湍流強度分量比值隨風向的變化曲線；

獲得風速比值和u、v、w三個方向上的湍流強度分量比值中任意一個不為1的風向范圍，并確定為相應測風儀器的無效測風范圍。

可選地，所述風速比值和u、v、w三個方向上的湍流強度分量比值均為所述第一測風儀器測得的數(shù)據(jù)與所述第二測風儀器測得的對應數(shù)據(jù)之間的比值；

所述獲得風速比值和u、v、w三個方向上的湍流強度分量比值中任意一個不為1的風向范圍，并確定為相應測風儀器的無效測風范圍，包括：

確定風速比值大于1且u、v、w三個方向的湍流強度分量比值小于1的風向范圍，為所述第二測風儀器的無效測風范圍；

確定風速比值小于1且u、v、w三個方向的湍流強度分量比值大于1的風向范圍，為所述第一測風儀器的無效測風范圍。

可選地，以正北方向為0°、順時針方向為正角度方向，且所述第一伸臂的安裝角度為d1，則所述無效測風范圍為d1+180°-α～d1+180°+α。

可選地，所述第一測風儀器和所述第二測風儀器均為三維超聲風速儀，所述根據(jù)所述第一測風儀器在預設(shè)時間段內(nèi)采集的數(shù)據(jù)，獲得第一測風數(shù)據(jù)，包括：

根據(jù)所述第一測風儀器在所述設(shè)定時間段內(nèi)采集的三維方向的風速計算得到預設(shè)時距內(nèi)主風向平均風速；

根據(jù)所述第一測風儀器在所述預設(shè)時距內(nèi)測得的三維方向的風速計算得到u、v、w三個方向的脈動風速數(shù)據(jù)，并計算u、v、w三個方向的脈動風速標準差，分別計算u、v、w三個方向的脈動風速標準差與所述預設(shè)時距內(nèi)的主風向平均風速的比值，得到u、v、w三個方向的湍流強度分量。

第二方面，本發(fā)明提供一種簡便判斷測風數(shù)據(jù)受測風塔體遮擋影響的裝置，應用于測風系統(tǒng)中，所述測風系統(tǒng)包括測風塔、在所述測風塔上設(shè)置第一伸臂，在所述測風塔的與所述第一伸臂方向間夾角為180°的方向上設(shè)置第二伸臂，所述第一伸臂上安裝第一測風儀器，所述第二伸臂上安裝第二測風儀器；所述裝置包括：

第一獲取單元，用于根據(jù)所述第一測風儀器在設(shè)定時間段內(nèi)采集的數(shù)據(jù)，獲得第一測風數(shù)據(jù)；

第二獲取單元，用于根據(jù)所述第二測風儀器在所述設(shè)定時間段內(nèi)采集的數(shù)據(jù)，獲得第二測風數(shù)據(jù)；所述第一測風數(shù)據(jù)和所述第二測風數(shù)據(jù)均包括各個風向的風速和三維湍流強度；

第一計算單元，用于計算同一時刻對應的所述第一測風數(shù)據(jù)的風速與所述第二測風數(shù)據(jù)中的風速比值，并計算所述風速比值對應的風向，得到風速比值隨風向的變化曲線；

第三獲取單元，用于獲取所述第一測風數(shù)據(jù)中三維湍流強度在主風向u、側(cè)風向v、w豎風向w三個方向的分量iu1、iv1和iw1，以及，所述第二測風數(shù)據(jù)中三維湍流強度在u、v、w三個方向的分量iu2、iv2和iw2；

第二計算單元，用于分別計算同一時刻對應的iu1與iu2的比值、iv1與iv2之間的比值，和iw1與iw2之間的比值，并計算各個所述湍流強度分量比值對應的風向，分別得到u、v、w三個方向上的湍流強度分量比值隨風向的變化曲線；

確定單元，用于獲得風速比值和u、v、w三個方向上的湍流強度分量比值中任意一個不為1的風向范圍，并確定為相應測風儀器的無效測風范圍。

可選地，所述風速比值和u、v、w三個方向上的湍流強度分量比值均為所述第一測風儀器測得的數(shù)據(jù)與所述第二測風儀器測得的對應數(shù)據(jù)之間的比值；所述確定單元包括：

第一確定子單元，用于確定風速比值大于1且u、v、w三個方向的湍流強度分量比值小于1的風向范圍，為所述第二測風儀器的無效測風范圍；

第二確定子單元，用于確定風速比值小于1且u、v、w三個方向的湍流強度分量比值大于1的風向范圍，為所述第一測風儀器的無效測風范圍。

可選地，以正北方向為0°、順時針方向為正角度方向，且所述第一伸臂的安裝角度為d1，則所述無效測風范圍為d1+180°-α～d1+180°+α。

可選地，所述第一測風儀器和所述第二測風儀器均為三維超聲風速儀，所述第一獲取單元包括：

平均風速獲取子單元，用于根據(jù)所述第一測風儀器在所述設(shè)定時間段內(nèi)采集的三維方向的風速計算得到預設(shè)時距內(nèi)主風向平均風速；

湍流強度分量獲取子單元，用于根據(jù)所述第一測風儀器在所述預設(shè)時距內(nèi)測得的三維方向的風速計算得到u、v、w三個方向的脈動風速數(shù)據(jù)，并計算u、v、w三個方向的脈動風速標準差，分別計算u、v、w三個方向的脈動風速標準差與所述預設(shè)時距內(nèi)的主風向平均風速的比值，得到u、v、w三個方向的湍流強度分量。

本發(fā)明提供的簡便判斷測風數(shù)據(jù)受測風塔體遮擋影響的方法和裝置，在測風塔的迎主導風向上設(shè)置第一伸臂，同時，在測風塔的背主導風向上設(shè)置第二伸臂；在第一伸臂上安裝第一測風儀器，在第二伸臂上安裝第二測風儀器。兩個測風儀器在較長時間段(例如，3個月、6個月、12個月等)內(nèi)采集數(shù)據(jù)；根據(jù)兩個測風儀器采集的數(shù)據(jù)分別計算得到各個風向的測風數(shù)據(jù)(風速、風向、三維湍流強度)；然后，根據(jù)得到的測風數(shù)據(jù)計算兩個測風儀器在同一時刻獲得的風速比值隨風向的變化曲線，以及，分別得到主風向u、側(cè)風向v、豎風向w三維方向上的湍流強度分量比值隨風向的變化曲線；綜合分析風速比值曲線和三個方向的湍流強度分量比值曲線，獲得比值不為1的風向范圍，確定為相應測風儀器的無效測風范圍。通過上述方法確定出受測風塔影響的范圍，具體測量時，可以剔除相應的測風儀器在無效測風范圍內(nèi)測得的數(shù)據(jù)，使得測風數(shù)據(jù)更準確。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1a是本發(fā)明實施例一種簡便判斷測風數(shù)據(jù)受測風塔體遮擋影響的系統(tǒng)示意圖；

圖1b是本發(fā)明實施例一種三維超聲風速儀的安裝示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例一種簡便判斷測風數(shù)據(jù)受測風塔體遮擋影響的方法流程圖；

圖3是本發(fā)明一種具體實例阜新測風塔的安裝示意圖；

圖4是本發(fā)明基于阜新測風塔測得的風速比值變化曲線圖；

圖5是本發(fā)明基于阜新測風塔測得的湍流強度分量iu的比值變化曲線圖；

圖6是本發(fā)明基于阜新測風塔測得的湍流強度分量iv的比值變化曲線圖；

圖7是本發(fā)明基于阜新測風塔測得的湍流強度分量iw的比值變化曲線圖；

圖8是本發(fā)明另一種具體實例靈山測風塔的安裝示意圖；

圖9是本發(fā)明基于靈山測風塔測得的風速比值變化曲線圖；

圖10是本發(fā)明基于靈山測風塔測得的湍流強度分量iu的比值變化曲線圖；

圖11是本發(fā)明基于靈山測風塔測得的湍流強度分量iv的比值變化曲線圖；

圖12是本發(fā)明基于靈山測風塔測得的湍流強度分量iw的比值變化曲線圖；

圖13是本發(fā)明實施例一種簡便判斷測風數(shù)據(jù)受測風塔體遮擋影響的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參見圖1a，為本發(fā)明實施例一種簡便判斷測風數(shù)據(jù)受測風塔體遮擋影響的系統(tǒng)的示意圖，本實施例中，測風塔的橫截面為正三角形。

根據(jù)測風塔所在地的主導風向及測風塔的位置綜合設(shè)計伸臂位置?？紤]到伸臂設(shè)置方向與測風塔塔體的固定位置，選擇與主導風向最為接近的塔邊上安裝第一伸臂l1；同時，選擇與背主導風向最為接近的塔邊上安裝第二伸臂l2。

在第一伸臂上安裝第一測風儀器g1，同時，在第二伸臂上安裝第二測風儀器g2。測風儀器g1和g2在安裝前都經(jīng)過標定，確保2臺儀器在不受遮擋時測得的10分鐘平均風速相等。

數(shù)據(jù)分析設(shè)備(圖1a中未示出)根據(jù)g1和g2測得的數(shù)據(jù)，分析出受測風塔影響的無效測風范圍。其中，數(shù)據(jù)分析設(shè)備可以是計算機等設(shè)備。

如果第一測風儀器和第二測風儀器都不受測風塔的塔體影響，則第一測風儀器測得的數(shù)據(jù)與第二測風儀器測得的數(shù)據(jù)相同，即，第一測風儀器測得的數(shù)據(jù)與第二測風儀器測得的數(shù)據(jù)之間的比值等于(或接近)1。相反，如果測風儀器受到塔體的影響，則受影響測風儀器測得的數(shù)據(jù)與不受影響的測風儀器測得的數(shù)據(jù)不相等，比值不等于(或不接近)1。根據(jù)這一原理，確定出測風數(shù)據(jù)受測風塔體影響的無效測風范圍。

在本發(fā)明實施例中，第一測風儀器和第二測風儀器都利用gillwindmaster(pro)型三維超聲風速儀。如圖1b所示，安裝時，三維超聲風速儀一個軸朝向正北方向(0°)，即圖1a中n所指的方向。

此外，為了保證兩個測風儀采集的數(shù)據(jù)保持同步，可以將兩個測風儀器的數(shù)據(jù)采集模塊集成在一起，從而使兩個儀器的時鐘同步，從而保證兩個測風儀器同步采集數(shù)據(jù)。

三維超聲風速儀采樣頻率為10hz，即1秒采樣10次，所測三維風速ux(t),uy(t)和uz(t)(這里都是指以0.1s的頻率測得的數(shù)據(jù))分別指在三個軸測得的數(shù)據(jù)。以周期t(例如，10min)為基本時距分析，則水平平均風速u和風向夾角φ如下公式所示：

公式1和公式2中，表示在t時距內(nèi)x軸測風儀采集的數(shù)據(jù)樣本的風速平均值；表示在t時距內(nèi)y軸測風儀采集的數(shù)據(jù)樣本的風速平均值，φ表示風向。

計算同一時刻第一測風儀器g1對應的水平平均風速u1與第二測風儀g2對應的水平平均風速u2的比值，并計算該時刻對應的風向φ。計算同一風向?qū)亩鄠€水平平均風速比值的平均值作為此風向下的水平平均風速比值，繪制水平平均風速比值隨風向的變化曲線圖(例如，下文中的圖4和圖9)。

根據(jù)x軸測風儀采集的風速數(shù)據(jù)、y軸測風儀采集的風速數(shù)據(jù)及風向夾角，計算得到主風向的風速u(t)、側(cè)風向的風速v(t)和垂直風向的風速w(t)；如圖1a所示，側(cè)風向是指與主風向水平垂直的方向，即，側(cè)風向與主風向都在一個水平面上，且側(cè)風向與主風向的夾角為270°或90°。垂直風向是垂直于主風向和側(cè)風向所在水平面的方向，與三維超聲風速儀的z軸方向相同。

w(t)＝uz(t)(公式5)

湍流強度為10分鐘時距的脈動風速標準差與水平平均風速(u)的比值，湍流強度的計算公式如下所示：

公式6中，i分別表示u、v、w，即iu表示u方向上的湍流強度分量，iv表示v方向上的湍流強度分量，iw表示w方向上的湍流強度分量；σu表示脈動風速u(t)的標準差，根據(jù)主風向的風速u(t)計算得到；σv表示脈動風速v(t)的標準差，根據(jù)側(cè)風向的風速v(t)計算得到；σw表示脈動風速w(t)的標準差，根據(jù)垂直風向的風速w(t)計算得到；u根據(jù)公式1計算。

下面以iu為例說明湍流強度分量比值的計算過程，分別計算同一時刻兩個測風儀器對應的湍流強度分量iu的比值及風向，然后，再計算相同風向下的多個湍流強度分量iu比值的平均值，得到該風向?qū)耐牧鲝姸确至縤u比值，最后，根據(jù)各個風向角度對應的iu比值繪制iu比值隨風向變化曲線(例如，下文所示的圖5和圖10所示)。同理，可以得到湍流強度分量iv比值和湍流強度分量iw比值隨風向變化曲線。

需要說明的是，上述的對測風儀器測得的數(shù)據(jù)的處理均可以由數(shù)據(jù)分析設(shè)備(圖1a中未示出)來完成。

最后，根據(jù)風速比值隨風向變化曲線、iu、iv和iw的比值隨風向變化曲線確定相應測風儀器的無效測風范圍。

如果測風儀器受到塔體影響，那么其所測風速變小、三維湍流強度變大，受塔體影響的范圍與伸臂方向有關(guān)，假設(shè)第一伸臂安裝角度為d1，則無效測風范圍為d1+180°-α～d1+180°+α，所述α的范圍為可以通過現(xiàn)場試驗、數(shù)據(jù)分析得到，例如，α的范圍為可以是25°～45°。

在本發(fā)明的一些實施例中，在保證測風儀器僅受塔體影響的前提下，測風儀器可以是任何三維測風儀器，伸臂長度可以是1.2～1.5d之間的任意長度，設(shè)置伸臂的高度可以是任何高度。

請參見圖2，為本發(fā)明一種簡便判斷測風數(shù)據(jù)受測風塔體遮擋影響的方法的流程示意圖，該方法應用于圖1a所示的測風系統(tǒng)中，如圖2所示，該方法包括以下步驟：

s110，獲取第一測風儀器在設(shè)定時間段內(nèi)采集的第一測風數(shù)據(jù)。

s120，獲取第二測風儀器在設(shè)定時間段內(nèi)采集的第二測風數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明的一些實施例中，測風數(shù)據(jù)包括各個風向的風速和三維湍流強度。

s130，計算同一時刻對應的第一測風數(shù)據(jù)與所述第二測風數(shù)據(jù)的風速之間的比值，以及，該時刻對應的風向角，得到風速比值隨風向的變化曲線。

計算兩個測風儀器在同一時刻測得的風速的比值，及該時刻對應的風向角度；然后，計算出各個不同風向角度下的風速比值，得到風速比值隨風向的變化曲線。

s140，獲取第一測風數(shù)據(jù)中三維湍流強度在u、v、w三個方向的分量iu1、iv1和iw1，以及，獲取第二測風數(shù)據(jù)中三維湍流強度在u、v、w三個方向的分量iu2、iv2和iw2。

根據(jù)第一測風儀器測得的數(shù)據(jù)，以及上述的公式(1)～(6)計算u、v、w三個方向的湍流強度分量，分別記為iu1、iv1和iw1。

同理，計算第二測風儀器測得的u、v、w三個方向的湍流強度分量，分別記為iu2、iv2和iw2。

s150，分別計算各個風向?qū)膇u1與iu2的比值、iv1與iv2之間的比值，和iw1與iw2之間的比值，得到u、v、w三個方向上的湍流強度分量比值隨風向的變化曲線。

計算相同風向?qū)膇u1與iu2的比值、iv1與iv2的比值，iw1與iw2的比值，從而分別得到三個湍流強度分量比值隨風向的變化曲線，即，iu1與iu2的比值隨風向的變化曲線，iv1與iv2的比值隨風向的變化曲線，iw1與iw2的比值隨風向的變化曲線。

s160，根據(jù)風速比值隨風向的變化曲線，以及，u、v、w三個方向的分量的比值隨風向的變化曲線，確定無效測風范圍。

對于風速而言，如果g1對應數(shù)據(jù)與g2對應數(shù)據(jù)的比值小于1，則g1受塔體影響，所測數(shù)據(jù)變??；如果g1與g2的比值大于1，則g2受塔體影響，所測數(shù)據(jù)變小。

湍流強度的比值與風速相反，即，如果湍流強度風量的比值大于1，則g1受塔體影響；如果比值小于1，則g2受塔體影響。

綜上可見，風速比值和三個方向的湍流強度分量比值不等于1的范圍一致。

無效測風范圍與伸臂方向有關(guān)，假設(shè)第一伸臂的安裝角度為d1，則無效測風范圍為d1+180°-α～d1+180°+α，其中，α的取值范圍可以通過現(xiàn)場觀測試驗、數(shù)據(jù)分析得到，例如，α的取值范圍可以是25°～45°。

本實施例提供的簡便判斷測風數(shù)據(jù)受測風塔體遮擋影響的方法，應用于包含測風塔的測風系統(tǒng)中，該系統(tǒng)在測風塔的迎主導風向上設(shè)置第一伸臂，同時，在測風塔的背主導風向上設(shè)置第二伸臂；在第一伸臂上安裝第一測風儀器，在第二伸臂上安裝第二測風儀器。在較長時間段(例如，3個月、6個月或12個月等)內(nèi)兩個測風儀器獲取的測風數(shù)據(jù)(風速、風向、三維湍流強度)；分別計算兩個測風儀器在同一時刻測得的風速的比值及風向，得到風速比值隨風向的變化曲線；以及，計算兩個測風儀器測得的三維湍流強度分別在u、v、w三個方向的分量；分別計算兩個測風儀器在同一時刻上測得的湍流強度分量的比值，得到三個方向的湍流強度分量比值隨風向的變化曲線；綜合分析風速比值曲線和三個方向的湍流強度分量比值曲線，獲得風速比值、湍流強度分量比值中不為1的風向范圍，確定為相應測風儀器的無效測風范圍。通過上述方法確定出受測風塔影響的范圍，具體測量時，可以剔除相應測風儀器在無效測風范圍內(nèi)測得的數(shù)據(jù)，使得測風數(shù)據(jù)更準確。

下面以設(shè)置在遼寧阜新的測風塔為例詳細介紹具體的測風過程：

請參見圖3，為阜新測風塔的安裝示意圖。本實施例中，測風塔的橫截面為正三角形。本實施例中，正三角形的邊長為1m，伸臂長度為塔邊長度的1.2倍，即，兩條伸臂的長度均為1.2m。在測風塔60米高度處安裝兩個伸臂，一個伸臂迎主導風向安裝，另一個伸臂背主導風向安裝。

阜新測風塔下墊面比較平坦，常年以西南風(225°)為主，即，主導風向為225°，因此，需要在測風塔的西南方向(225°)安裝一條伸臂l11，同時，在塔體的背主導風向(45°)安裝一條伸臂l12。

考慮到伸臂設(shè)置方向與測風塔塔體的固定位置，選擇與主導風向最為接近的測風塔塔體某邊上安裝伸臂l11，本實施例中，根據(jù)測風塔的位置方向，塔體上與西南方向(225°)最接近的塔邊是b邊，在b邊上朝向240°方向的一端安裝伸臂l11。同理，測風塔塔體與背主導風向(45°)最接近的塔邊是b邊，在b邊朝向60°方向的一端安裝伸臂l12。

在伸臂l11上安裝第一測風儀器g11，在伸臂l12上設(shè)置第二測風儀器g12。第一測風儀器g11和第二測風儀器g12用于采集風況數(shù)據(jù)。根據(jù)第一測風儀器在較長時間段內(nèi)所采集的數(shù)據(jù)，獲得第一測風數(shù)據(jù)；根據(jù)第二測風儀器在較長時間段內(nèi)所采集的數(shù)據(jù)，獲得第二測風數(shù)據(jù)。其中，測風數(shù)據(jù)包括主風向風速、和u、v、w三個方向上的湍流強度分量。

然后，分別計算第一測風數(shù)據(jù)中的風速與第二測風數(shù)據(jù)中相同時刻的風速的比值，同時計算對應時刻的風向，從而得到風速比值隨風向變化曲線；

同時，分別計算第一測風數(shù)據(jù)中三個湍流強度分量與第二測風數(shù)據(jù)中相同時刻對應的相同湍流強度分量之間的比值，并計算對應時刻的風向，分別得到三個湍流強度分量比值隨風向變化曲線。

根據(jù)上述原理，受測風塔塔體影響的測風儀器所測得風參數(shù)(例如，風速、三維湍流強度)與不受測風塔體影響的測風儀器所測對應參數(shù)的比值不等于1；

受塔體影響的無效測風范圍與伸臂的安裝角度有關(guān)，當風向角與某一伸臂的安裝角度d1相同時，此時，處于背風向的伸臂(d1+180°)上的測風儀器會受到測風塔塔體影響，即，處于背風向(d1+180°)的測風儀器測得的數(shù)據(jù)不準確。該測風儀器的無效測風范圍在d1+180°-α～d1+180°+α，其中，α可以通過現(xiàn)場觀測試驗、數(shù)據(jù)分析得到。

因此，通過分析風速比值隨風向變化曲線及湍流強度分量比值隨風向變化曲線中的比值小于1的范圍，獲得相應測風儀器的無效測風范圍。

其中，圖4是風速比值隨風向變化曲線圖，圖5是湍流強度分量iu的比值隨風向變化曲線圖，圖6是湍流強度分量iv的比值隨風向變化曲線圖，圖7是湍流強度分量iw的比值隨風向變化曲線圖。

根據(jù)圖4-圖7所示的曲線圖可知，比值不為1的范圍為其中一個測風儀器處于背風向的范圍內(nèi)。例如，圖4中風速比值在風向為45°、225°附近的范圍內(nèi)不為1，同時，湍流強度分量比值也是在風向為45°、225°附近的范圍內(nèi)不為1。

對于風速數(shù)據(jù)，由于受測風塔塔體影響，背風向的測風儀器所測風速數(shù)據(jù)變小，從而使得迎風向上風速數(shù)據(jù)與背風向的風速比值變大。

本實施例中，無論風向如何變化總是計算第一測風儀器測得的第一測風數(shù)據(jù)與第二測風儀器測得的第二測風數(shù)據(jù)中對應數(shù)據(jù)的比值。

當主風向為225°時，第一測風數(shù)據(jù)為迎風向的測風數(shù)據(jù)，第二測風數(shù)據(jù)為背風向的測風數(shù)據(jù)，此時，受塔體影響使得第二測風數(shù)據(jù)比第一測風數(shù)據(jù)的對應數(shù)據(jù)小，因此，此時第一測風數(shù)據(jù)中的風速與第二測風數(shù)據(jù)中的風速比值大于1；當主風向為45°時，第一測風數(shù)據(jù)為背風向的測風數(shù)據(jù)，第二測風數(shù)據(jù)為迎風向的測風數(shù)據(jù)，第一測風數(shù)據(jù)受塔體影響比第二測風數(shù)據(jù)中的對應數(shù)據(jù)小，因此，第一測風數(shù)據(jù)中的風速與第二測風數(shù)據(jù)中的風速的比值小于1。

對于湍流強度數(shù)據(jù)，由于背風向的風速變小，根據(jù)湍流強度計算公式可知，背風向的湍流強度變大。當主風向為225°時，湍流強度分量比值變大；當主風向為45°時，湍流強度分量比值變小。

綜上可見，測風數(shù)據(jù)受塔體影響的范圍與伸臂方向有關(guān)。按照圖1a所示，假設(shè)儀器g1所在迎風向角度為α1，則儀器g2所在迎風向角度α2可用下式表達

那么，儀器g1受到塔體影響的風向角范圍為

同樣的，儀器g2受到塔體影響的風向角范圍為

其中，角度α可通過觀測試驗計算分析得到。根據(jù)圖4-圖7的曲線圖分析得到，對于橫截面為正三角形的測風塔，伸臂長度為塔邊長度的1.2倍時，α約為22.5°。為了更加有效的剔除手塔體影響的數(shù)據(jù)，α可以取到45°。

下面以設(shè)置在北京靈山的測風塔為例介紹具體的測風過程：

請參見圖8，為北京靈山的測風塔的安裝示意圖。本實施例中，采用橫截面為正三角形的測風塔，且正三角形的邊長為1m，伸臂長度為塔邊長度為1.2m。在測風塔60米高度處安裝兩個伸臂，一個伸臂安裝在迎主導風向，另一個伸臂安裝在背主導風向。

靈山測風塔下墊面為山地，常年以西北風(315°)為主，即，主導風為315°，因此，迎主導風向為315°，背主導風向為135°。

選擇與迎主導風向最為接近的塔邊安裝一個伸臂l21，本實施例中，塔體上與西北方向最接近的塔邊是a邊，在a邊的60米高度上朝向320°方向的一端安裝伸臂l21。同理，選擇測風塔塔體與背主導風向(135°)最接近的塔邊是a邊朝向140°方向的一端安裝伸臂l22。

在伸臂l21上安裝測風儀器g21，并在伸臂l22上安裝測風儀器g22，測風儀器g21和g22用于采集風況數(shù)據(jù)。根據(jù)測風儀器采集的數(shù)據(jù)可以獲得各個風向?qū)娘L速、三維湍流強度等數(shù)據(jù)。然后分別根據(jù)兩個測風儀器g21和g22測得的風速數(shù)據(jù)分別計算得到u、v、w三個方向上湍流強度分量。

然后，計算測風儀器g21與測風儀器g22在同一時刻測得的風速之間的比值及該時刻對應的風向，得到風速比值隨風向變化曲線，如圖9所示的風速變化曲線；同時，分別計算同一時刻下，g21和g22測得的相同湍流強度分量的比值隨風向變化的曲線。其中，圖10是湍流強度分量iu的比值隨風向變化曲線圖，圖11是湍流強度分量iv的比值隨風向變化曲線圖，圖12是湍流強度分量iw的比值隨風向變化曲線圖。

根據(jù)圖9-圖12所示的曲線圖可知，比值不為1的范圍是其中一個測風儀器處于背風向的范圍。

如圖9所示，風速隨風向變化曲線中，風速比值不為1的兩個范圍分別是風向角在315°、135°的附近；如圖10-圖12所示，湍流強度分量比值不為1的范圍也出現(xiàn)在風向角為315°、135°的附近。

對于風速數(shù)據(jù)，當主風向是315°時，測風儀器g22處于背風向，受塔體影響導致測風儀器g22測得的風速數(shù)據(jù)均比g21測得的風速數(shù)據(jù)小，因此，g21測得的風速與g22測得的風速比值大于1；當風向是135°時，測風儀器g21處于背風向，g22處于迎風向；由于g21受塔體影響導致g21測得的風速數(shù)據(jù)均比g22測得的風速數(shù)據(jù)小，因此，g21測得的風速與g22測得的風速的比值小于1。

對于湍流強度數(shù)據(jù)，由于背風向的風速變小，根據(jù)湍流強度計算公式可知，背風向的湍流強度變大。當主風向為315°時，湍流強度分量比值變大；當主風向為135°時，湍流強度分量比值變小。

綜上可見，測風數(shù)據(jù)受塔體影響的范圍與背風向角度有關(guān)，假設(shè)背風向角度定位d1，則根據(jù)圖4-圖7的曲線圖分析得到，測風塔的塔體對測風數(shù)據(jù)的影響范圍是背風向角度左右各22.5°的范圍內(nèi)，為了最大程度地剔除受塔體影響的數(shù)據(jù)，確定背風向角度左右各45°的范圍為無效測風范圍。

相應于簡便判斷測風數(shù)據(jù)受測風塔體遮擋影響的方法實施例，本申請還提供了簡便判斷測風數(shù)據(jù)受測風塔體遮擋影響的裝置實施例。

請參見圖13，示出了本申請實施例一種簡便判斷測風數(shù)據(jù)受測風塔體遮擋影響的裝置示意圖，該裝置可以應用于圖1a所示測風系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析設(shè)備中。如圖13所示，所述裝置包括：第一獲取單元110、第二獲取單元120、第一計算單元130、第三獲取單元140和第二計算單元150；

第一獲取單元110，用于根據(jù)第一測風儀器在設(shè)定時間段內(nèi)采集的數(shù)據(jù)，獲得第一測風數(shù)據(jù)。

第一測風儀器安裝在第一伸臂上，第二測風儀器安裝在第二伸臂上；且所述第一測風儀器和所述第二測風儀器均為三維超聲風速儀，所述第一獲取單元110包括：平均風速獲取子單元和湍流強度分量獲取子單元；

該平均風速獲取子單元，用于根據(jù)第一測風儀器在所述設(shè)定時間段內(nèi)采集的三維方向的風速計算得到預設(shè)時距內(nèi)主風向平均風速。

該湍流強度分量獲取子單元，用于根據(jù)第一測風儀器在所述預設(shè)時距內(nèi)測得的三維方向的風速計算得到u、v、w三個方向的脈動風速數(shù)據(jù)，并計算u、v、w三個方向的脈動風速標準差，分別計算u、v、w三個方向的脈動風速標準差與所述預設(shè)時距內(nèi)的主風向平均風速的比值，得到u、v、w三個方向的湍流強度分量。

第二獲取單元120，用于根據(jù)第二測風儀器在所述設(shè)定時間段內(nèi)采集的數(shù)據(jù)，獲得第二測風數(shù)據(jù)。第一測風數(shù)據(jù)和第二測風數(shù)據(jù)均包括各個風向的風速和三維湍流強度。

第一計算單元130，用于計算同一時刻對應的第一測風數(shù)據(jù)的風速與第二測風數(shù)據(jù)中的風速比值，并計算風速比值對應的風向，得到風速比值隨風向的變化曲線。

第三獲取單元140，用于獲取第一測風數(shù)據(jù)中三維湍流強度在主風向u、側(cè)風向v、w豎風向w三個方向的分量iu1、iv1和iw1，以及，第二測風數(shù)據(jù)中三維湍流強度在u、v、w三個方向的分量iu2、iv2和iw2；

第二計算單元150，用于分別計算同一時刻對應的iu1與iu2的比值、iv1與iv2之間的比值，和iw1與iw2之間的比值，并計算各個所述湍流強度分量比值對應的風向，分別得到u、v、w三個方向上的湍流強度分量比值隨風向的變化曲線。

確定單元160，用于獲得風速比值和u、v、w三個方向上的湍流強度分量比值中任意一個不為1的風向范圍，并確定為相應測風儀器的無效測風范圍。

所述風速比值和u、v、w三個方向上的湍流強度分量比值均為所述第一測風儀器測得的數(shù)據(jù)與所述第二測風儀器測得的對應數(shù)據(jù)之間的比值；確定單元160包括：第一確定子單元和第二確定子單元；

該第一確定子單元，用于確定風速比值大于1且u、v、w三個方向的湍流強度分量比值小于1的風向范圍，為所述第二測風儀器的無效測風范圍；

該第二確定子單元，用于確定風速比值小于1且u、v、w三個方向的湍流強度分量比值大于1的風向范圍，為所述第一測風儀器的無效測風范圍。

以正北方向為0°、順時針方向為正角度方向，若所述第一伸臂的安裝角度為d1，則所述無效測風范圍為d1+180°-α～d1+180°+α。所述α的范圍為可以通過現(xiàn)場試驗、數(shù)據(jù)分析得到，例如，α的范圍為可以是25°～45°

本實施例提供的簡便判斷測風數(shù)據(jù)受測風塔體遮擋影響的裝置，應用于包含測風塔的測風系統(tǒng)中，該系統(tǒng)在測風塔的迎主導風向上設(shè)置第一伸臂，同時，在測風塔的背主導風向上設(shè)置第二伸臂；在第一伸臂上安裝第一測風儀器，在第二伸臂上安裝第二測風儀器。在較長時間段(例如，3個月、6個月或12個月等)內(nèi)兩個測風儀器獲取的測風數(shù)據(jù)(風速、風向、三維湍流強度)；分別計算兩個測風儀器在同一時刻測得的風速的比值及風向，得到風速比值隨風向的變化曲線；以及，計算兩個測風儀器測得的三維湍流強度分別在u、v、w三個方向的分量；分別計算兩個測風儀器在同一時刻上測得的湍流強度分量的比值，得到三個方向的湍流強度分量比值隨風向的變化曲線；綜合分析風速比值曲線和三個方向的湍流強度分量比值曲線，獲得風速比值、湍流強度分量比值中不為1的風向范圍，確定為相應測風儀器的無效測風范圍。通過上述方法確定出受測風塔影響的范圍，具體測量時，可以剔除相應測風儀器在無效測風范圍內(nèi)測得的數(shù)據(jù)，使得測風數(shù)據(jù)更準確。

需要說明的是，本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。對于裝置類實施例而言，由于其與方法實施例基本相似，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法實施例的部分說明即可。

最后，還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。