CN101813792B - 降水自动观测装置 - Google Patents

Abstract

一种降水自动观测装置，它由视频摄像头、视频数字采集卡、微处理器、透明载片、护罩、温控器、喷气嘴、照明灯构成；其中视频摄像头、温控器和照明灯置于顶面带有玻璃窗的护罩内部，视频摄像头的镜头面向玻璃窗，玻璃窗外表面置有用于承载降水物质的透明载片，护罩上还连接有用于清洁透明载片用的喷气嘴。本装置采用了一种新的思路，设计出一种新的装置，可清楚方便的识别雨、阵雨、毛毛雨、雪、阵雪、雨夹雪、阵性雨夹雪、霰、米雪、冰粒、冰雹等各种降水现象，同时可测量降水量，效果优于传统方法。

Description

降水自动观测装置

技术领域

本发明涉及一种气象观测装置，特别是一种可对降水天气现象进行自动化识别的观测装置。

背景技术

在气象领域中定义的降水天气现象包括雨、阵雨、毛毛雨、雪、阵雪、雨夹雪、阵性雨夹雪、霰、米雪、冰粒、冰雹。目前对降水现象的自动化观测，有以下几种方法：

一、光学方法----粒子遮光性：

原理：一个激光发光源(激光二极管)产生一束平行光束，一个成像二极管在接收机透镜一侧测量光的能量并转换为电信号。当一滴降水粒子下落通过红外光束，接收信号减弱。水气凝结体粒径大小由亮度变暗的程度确定，凝结体下降速度由信号减弱持续时间决定。

不同降水类型所含粒子的直径和下落速度互不相同，且都有对应的固定值，降水类型就通过对所有粒子的直径和下落速度来统计确定。

代表：德国OTT公司Parsivel激光降水粒子谱仪；Ties公司激光雨量计。

二、光学方法---散射性：

原理：雨滴经过一束光线时，由于雨滴的衍射效应引起光的闪烁，闪烁光被接收后进行谱分析，其谱分析结果与雨滴的大小和速度有关。

代表：Vaisala FD12P；OSI公司OWI-430；PWS100。

三、声学方法---声敏元件：

降水发生时，雨滴落在不锈钢片的声音与雨滴大小有关，雨滴越大，发出的声音越大。声敏元件根据这一特征来确定雨滴大小，并根据单位时间圆片上的雨滴数目来确定降水强度和降水总量。此外，声敏元件还根据冰雹落在不锈钢传感器上的独特声音，来确定冰雹。

代表：Vaisala PWD12/PWD22现时天气现象传感器。

现有降水现象的自动观测装置由于不能及时清理已落下的降水物质，因此未解决连续获取降水物质实时形态图像和实时降水量的技术问题。

发明内容

本发明提供一种降水自动观测装置，其目的是采用一种新的思路对降水现象进行观测、以达到比传统方法更客观、更准确、观测成本更低的效果。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种降水自动观测装置，其特征在于：它由视频摄像头、视频数字采集卡、微处理器、透明载片、护罩、温控器、喷气嘴、照明灯构成。

其中视频摄像头、温控器和照明灯置于顶面带有玻璃窗的护罩内部，视频摄像头的镜头面向玻璃窗，玻璃窗外表面置有用于承载降水物质的透明载片，护罩上还连接有用于清洁透明载片用的喷气嘴。

所述视频摄像头获取载片上降水物质的视频图像，其数据接口通过数据线和视频数字采集卡与微处理器连接，视频采数字集卡将视频摄像头拍摄的模拟图像信号转变成数字图像信号送到微处理器中。

微处理器包括用于储存、处理数字图像数据的处理单元和控制单元，微处理器的控制单元控制连接照明灯、喷气嘴和温控器，微处理器还与存储单元和显示单元连接。

所述透明载片是具有憎水特性的普通玻璃或有机玻璃。

所述护罩可以是顶端有玻璃窗的长方形封闭盒，护罩的玻璃窗朝天。

所述照明灯是一种围在护罩玻璃窗四周均匀发光的光源，光源可以是由四个以上发光源均匀分布构成或者是一条发光带。

所述喷气嘴可固定安装于护罩一侧。

所述微处理器和视频数字采集卡可位于护罩外的建筑物内。

本发明的有益效果如下：

本发明有别于传统的三种方法，采用了一种新的思路，设计出一种新的装置，可清楚方便的识别雨、阵雨、毛毛雨、雪、阵雪、雨夹雪、阵性雨夹雪、霰、米雪、冰粒、冰雹等各种降水现象，同时可测量降水量，效果优于传统方法。

本发明可对降水现象进行自动化识别，是一种全新的技术，具有以下特点：

1、采用视频图像方式采集降水天气现象，能获取连续的降水(雨滴、雪片等)图像。

2、用具有憎水特性的透明材料承载降水物，液态降水落在憎水材料上有较厚的厚度，使图像更为清晰。

3、采用均匀发光源环绕护罩玻璃窗(载片)照明，使得夜间也能获得清晰的图像。

4、测量落在载片上的降水滴的面积，通过载片上降水滴的面积与体积的关系，测算降水量。

5、通过加热将落在载片上的雪片融化成水滴，再测量降水量。

6、由于采用了喷气嘴，可及时自动清理载片上的降水物质，及时将落在透明载片上的降水物质吹去，以连续记载降水物质类别的图像，同时不损伤透明载片。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的图像采集流程的示意图。

图2是本发明室外部分的示意图。

图3是图2的俯视示意图。

图4是本发明采集图像的工作流程示意图。

附图标记：1-喷气嘴、2-降水物质、3-透明载片、4-镜头、5-视频摄像头、6-护罩、7-玻璃窗、8-照明灯、9-温控器。

具体实施方式

实施例参见图1-3所示，这种降水自动观测装置，它由视频摄像头5、视频数字采集卡、微处理器、透明载片3、护罩6、温控器9、喷气嘴1、照明灯8构成；其中视频摄像头5、温控器9和照明灯8置于顶面带有玻璃窗7的护罩6内部，视频摄像头5的镜头4面向玻璃窗7，玻璃窗7外表面置有用于承载降水物质2的透明载片3，护罩6上还连接有用于清洁透明载片用的喷气嘴1；所述视频摄像头5获取载片上降水物质的视频图像，其数据接口通过数据线和视频数字采集卡与微处理器连接，视频采数字集卡将视频摄像头拍摄的模拟图像信号转变成数字图像信号送到微处理器中；微处理器包括用于储存、处理数字图像数据的处理单元和控制单元，微处理器的控制单元控制连接照明灯8、喷气嘴1和温控器9，微处理器还与存储单元和显示单元连接。所述微处理器和视频数字采集卡位于护罩外的建筑物内，微处理器可采用arm7处理器。

所述照明灯8是一种围在护罩玻璃窗四周均匀发光的光源，它可以是四个以上发光源均匀分布构成，也可以是一条发光带，所述照明灯8与光敏开关连接，在光线变暗时自动开启发光。

本发明采用视频图像技术采集降水天气现象，参见图1，视频摄像头获取载片上降水的视频图像，视频数字采集卡将视频摄像头的模拟图像信号转变成数字图像信号，送到处理器中，处理器对数字图像进行处理、存贮、显示，并对喷气嘴1进行控制。

所述护罩6是顶端有玻璃窗7的长方形封闭盒，内部安装视频摄像头5、温控器9和照明灯8，用于防止雨水、风沙等对视频摄像头5、温控器9和照明灯8的破坏和保温，护罩的玻璃窗朝天。

所述透明载片3是具有憎水特性的透明材料，如有机玻璃或普通玻璃，其放在护罩6的玻璃窗7上，用于承载降水物质2(雨、雪等)。

所述温控器9用于调节护罩里的温度，使护罩内的温度满足视频摄像头和其他电器的环境温度要求。并使载片表面温度处在零度以上。

所述喷气嘴1固定安装于护罩一侧，喷气嘴用于定时吹去在片上的降水物质。

参见图4，视频摄像头采集图像，然后通过显示单元显示图像，然后再检查存储单元是否有空间，有空间则直接存储图像，然后返回再次采集图像，重复上述步骤；无空间则清理存储空间，然后存储图像，再返回再次采集图像，重复上述步骤。

Claims (5)

1.一种降水自动观测装置，其特征在于：它由视频摄像头（5）、视频数字采集卡、微处理器、透明载片（3）、护罩（6）、温控器（9）、喷气嘴（1）、照明灯（8）构成；

其中视频摄像头（5）、温控器（9）和照明灯（8）置于顶面带有玻璃窗（7）的护罩（6）内部，视频摄像头（5）的镜头（4）面向玻璃窗（7），玻璃窗（7）外表面置有用于承载降水物质（2）的透明载片（3），护罩（6）上还连接有用于清洁透明载片用的喷气嘴（1）；

所述视频摄像头（5）获取载片上降水物质的视频图像，其数据接口通过数据线和视频数字采集卡与微处理器连接，视频采数字集卡将视频摄像头拍摄的模拟图像信号转变成数字图像信号送到微处理器中；

微处理器包括用于储存、处理数字图像数据和程序的存储单元、运算单元、用于定时的计时器、用于控制照明灯（8）、喷气嘴（1）和温控器（9）开启的控制单元，微处理器的扩展接口还与外部存储器和显示器连接；

所述透明载片（3）是涂具有憎水层特性的普通玻璃或有机玻璃；

所述护罩（6）是顶端有玻璃窗的长方形封闭盒，护罩的玻璃窗朝天；

所述照明灯（8）是一种围在护罩玻璃窗四周均匀发光的光源，光源是由四个以上发光源均匀分布构成或者是一条发光带。

2.根据权利要求1所述的降水自动观测装置，其特征在于：所述照明灯（8）与光敏开关连接。

3.根据权利要求1所述的降水自动观测装置，其特征在于：所述喷气嘴（1）固定安装于护罩一侧。

4.根据权利要求1所述的降水自动观测装置，其特征在于：所述温控器（9）的启动设定温度大于0℃。

5.根据权利要求1所述的降水自动观测装置，其特征在于：所述微处理器和视频数字采集卡位于护罩外的建筑物内。

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