CN102830445B - 一种地面气象观测中结冰自动化观测方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地面气象观测中结冰自动化观测方法及装置，所述方法包括：通过温度传感器实时获取受测水体的水面温度，将获取到的水面温度传输至计算机；上述计算机通过温度监测程序监测水面温度变化情况；当监测到所述水面温度下降到零度以下后，判断所述水面温度是否在规定时间内由负温上升至零度；通过计算机记录结冰发生及发生时间；当监测到所述水面温度上升到零度以上后，判断所述水面温度是否在规定时间内保持在零度以上；通过计算机记录结冰融化发生及融化发生时间；本发明通过温度传感器测量置于容器中的受测水体的水面温度传输到计算机，由计算机判断并记录结冰开始及结束，从而实现结冰自动化观察，提高了观测质量及工作效率。

Description

一种地面气象观测中结冰自动化观测方法及装置
技术领域
本发明涉及地面气象观测技术领域，具体地说一种用于地面气象观测中结冰自动化观测方法及装置。
背景技术
目前，在地面气象观测业务中，观测员一般通过观察小型蒸发皿或观测场周围水体是否结冰，记录结冰天气现象是否发生。这种观察结冰天气现象的方法工作效率低，而且由于观测人员的区别观测结果差异很大、观测结果的质量也就不能保证，不能及时对结冰与否作出准确的判断，不适应自动化地面气象观测的需要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地面气象观测中结冰自动化观测方法及装置，有效的解决通过人工方式观测不准确、不及时的技术问题，进一步提高观测质量及工作效率。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种地面气象观测中结冰自动化观测方法，包括以下步骤：
 步骤S101：通过温度传感器实时获取受测水体的水面温度，将获取到的水面温度传输至计算机；
步骤S102：计算机通过温度监测程序监测水面温度变化情况。
步骤S103：当监测到所述水面温度下降到零度以下后，判断所述水面温度是否在规定时间内由负温上升至零度，是则进入下一步，否则返回返回步骤S102。
步骤S104：通过计算机记录所述受测水体结冰发生及发生时间。
步骤S105：当监测到所述水面温度上升到零度以上后，判断所述水面温度是否在规定时间内保持在零度以上，是则进入下一步，否则返回步骤S102。
步骤S106：通过计算机记录所述受测水体结冰融化发生及融化发生时间。
所述步骤S103中，判断所述水面温度是否由负温上升至零度时，所述的规定时间是指小于1秒的时间。
所述步骤S105中，判断所述水面温度是否保持在零度以上，所述的规定时间是保持在数分钟以上的时间。
所述步骤S104中，所述受测水体结冰及结冰发生时间是指所述水面温度上升到零度的时间；所述步骤S106中，所述受测水体结冰融化发生及融化发生时间是指所述水面温度开始上升到零度以上的时间。
一种地面气象观测中结冰自动化观测装置，包括容器、容于容器中的受测水体、温度传感器、与所述温度传感器经数据传输线连接的计算机；
所述温度传感器包括探头和数字测温仪；所述探头，用于实时获取受测水体的水面温度；所述数字测温仪包括与所述探头经数据传输线连接的单片机、与所述单片机连接的数据存储模块和显示模块；所述单片机，用于读取所述探头采集的实时受测水体的水面温度数据后，将水面温度数据转换成电信号发送至数据存储模块进行存储，并发送至所述显示模块进行显示；
所述计算机，用于与所述数字测温仪的单片机经数据传输线连接，通过单片机获取、实时显示所述探头采集的水面温度数据，进行实时监控所述受测水体水面温度变化情况并进行管理；
所述容器为一封闭容器，对应的，所述温度传感器采用铂电阻温度传感器，所述铂电阻温度传感器的探头置于所述封闭容器中且浮于所述受测水体的水面。
所述容器为一敞口容器，对应的，所述温度传感器采用红外温度传感器，所述红外温度传感器通过设在所述敞口容器的敞口处来获取所述受测水体的水面温度转换为电信号传输至所述计算机。
所述敞口容器上端敞口。
所述计算机与所述温度传感器的数字测温仪通过RS-232串口连接。
所述的计算机是台式计算机、笔记本或嵌入式计算机。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：本发明通过铂电阻温度传感器的探头测量置于容器中的受测水体的水面温度，经数字测温仪传输至计算机，由计算机通过温度监测程序监测水面温度在规定时间内的变化情况，当监测到所述水面温度下降到零度以下后，大约在小于1秒钟的时间内由负温上升至零度时，计算机记录所述受测水体结冰及结冰发生时间，也就是水面温度突然上升到零度的时间。当监测到所述水面温度上升到零度以上后保持数分钟在零度以上，则计算机记录所述受测水体结冰融化及融化时间，也就是水面温度开始上升到零度以上的时间。
本发明还可以采用红外温度传感器，将红外温度传感器放置在敞口容器上方，红外温度传感器的探头对准受测水体，将获取的水面温度信息传送至计算机，进行记录和管理，这种测量方式非常适合野外测量。本发明实现结冰的自动化观察，通过自动化观察提高了观测质量，提高了工作效率，减小了测量差异性，有效地解决了目前观察员通过观察小型蒸发皿或观测场周围水体是否结冰，以记录结冰天气现象是否发生的观察方法存在的观测质量低、工作效率低的问题。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种地面气象观测中结冰自动化观测方法的流程图。
图2是本发明实施例提供的一种地面气象观测中结冰自动化观测装置的硬件模块示意图。
图3是本发明实施例提供的一种地面气象观测中结冰自动化观测装置的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的又一种地面气象观测中结冰自动化观测装置的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的结冰时水面温度变化的示意图。
附图标记：1-封闭容器、2-受测水体、3-铂电阻温度传感器的探头、4-铂电阻温度传感器的数字测温仪、5-计算机、6-敞口容器、7-红外温度传感器
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。
参见图1所示，一种地面气象观测中结冰自动化观测方法，包括以下步骤：
 步骤S101：通过温度传感器实时获取受测水体的水面温度，将获取到的水面温度传输至计算机；
通过温度传感器的探头实时获取受测水体的水面温度；将所述探头获取到的水面温度传输至温度传感器的数字测温仪，由所述数字测温仪进行存储、显示受测水体的实时温度，并将水面温度数据转换成电信号传送至计算机。
步骤S102：计算机通过温度监测程序监测水面温度变化情况。
步骤S103：当监测到所述水面温度下降到零度以下后，判断所述水面温度是否在规定时间内由负温上升至零度，所述的规定时间是指小于1秒的时间。是则进入下一步，否则返回返回步骤S102。
步骤S104：通过计算机记录所述受测水体结冰发生及发生时间，所述受测水体结冰及结冰发生时间是指所述水面温度上升到零度的时间。
步骤S105：当监测到所述水面温度上升到零度以上后，判断所述水面温度是否在规定时间内保持在零度以上，所述的规定时间是保持在数分钟以上的时间，所述数分钟以上大概是3分钟以上。是则进入下一步，否则返回步骤S102。
步骤S106：通过计算机记录所述受测水体结冰融化发生及融化发生时间，所述受测水体结冰融化发生及融化发生时间是指所述水面温度开始上升到零度以上的时间。
参见图2所述，本发明的目的还在于提供一种地面气象观测中结冰自动化观测装置，包括容器、容于容器中的受测水体2、温度传感器、与所述温度传感器经数据传输线连接的计算机5；
所述温度传感器包括探头和数字测温仪；所述探头，用于实时获取受测水体的水面温度；所述数字测温仪包括与所述探头经数据传输线连接的单片机、与所述单片机连接的数据存储模块和显示模块；所述单片机，用于读取所述探头采集的实时受测水体的水面温度数据后，将水面温度数据转换成电信号发送至数据存储模块进行存储，并发送至所述显示模块进行显示；
所述计算机5，用于与所述数字测温仪的单片机经数据传输线连接，通过单片机获取、实时显示所述探头采集的水面温度数据，进行实时监控所述受测水体水面温度变化情况并进行管理。
所述计算机5与所述温度传感器的数字测温仪通过RS-232串口连接。
所述的计算机5是台式计算机、笔记本或嵌入式计算机。
参见图3所示，作为本发明的一实施例，所述容器为一封闭容器1，对应的，所述温度传感器采用铂电阻温度传感器，所述铂电阻温度传感器的探头3置于所述封闭容器中且漂浮于所述受测水体的水面。
进一步的，所述铂电阻温度传感器的探头3与所述计算机5间通过数据传输线连接有一铂电阻温度传感器的数字测温仪4，所述铂电阻温度传感器的数字测温仪用于将所述探头实时获取的水面温度转换成电信号传给计算机。通过铂电阻温度传感器的数字测温仪的显示模块，可以直接观察到受测水体的水面温度变化情况。
在该地面气象观测中结冰自动化观测装置中，该封闭的容器中装有一半的受测水体，水面上漂浮着铂电阻温度传感器的探头3，用于测量水面温度，由铂电阻温度传感器的数字测温仪4将所述铂电阻温度传感器的探头实时获取的水面温度传给计算机，计算机不断判断水面温度的变化，当水面温度降到零度以下，然后在规定时间内回到零度，计算机判断并记录受测水体结冰开始。此后温度有可能继续缓缓下降，之后又可能上升，如果水面温度上升到零度以上，并在规定时间内保持，说明冰已融化，计算机判断并记录受测水体结冰过程结束。
参见图4所示，作为本发明的另一实施例，所述容器为一敞口容器6，对应的，所述温度传感器采用红外温度传感器7，所述红外温度传感器通过设在所述敞口容器的敞口处来获取所述受测水体的水面温度转换为电信号传输至所述计算机。
较优的，所述敞口容器上端敞口。
在受测水体温度降到零度时，并不是马上就会结冰，水面温度会继续下降，一旦结冰，结冰的受测水体大量放热，温度上升到零度，如图5所示，因此，通过测量水面温度从负温回到零度，可判别结冰发生。本发明实施例所述的地面气象观测中结冰自动化观测装置就是利用这个原理来实现结冰的自动化观测的。
本发明通过铂电阻温度传感器的探头测量置于容器中的受测水体的水面温度，通过铂电阻温度传感器的数字测温仪将模拟信号转换为电信号传输到计算机，或者通过红外温度传感器设置在敞口容器的敞口处来获取所述受测水体的水面温度，并转换为电信号传输至所述计算机。由计算机通过温度监测程序监测水面温度在规定时间内的变化情况，当监测到所述水面温度下降到零度以下后在规定时间内由负温上升至零度时，计算机记录所述受测水体结冰及结冰发生时间；当监测到所述水面温度上升到零度以上并在规定时间内保持在零度以上，则计算机记录所述受测水体结冰融化及融化时间，从而实现结冰的自动化观察，从而通过自动化观察提高了观测质量，提高了工作效率，解决了目前观察员通过观察小型蒸发皿或观测场周围水体是否结冰，以记录结冰天气现象是否发生的观察方法存在的观测质量低、工作效率低的问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1. 一种地面气象观测中结冰自动化观测装置的观测方法，其特征在于：所述地面气象观测中结冰自动化观测装置，包括容器、容于容器中的受测水体（2）、温度传感器、与所述温度传感器经数据传输线连接的计算机（5）；
所述温度传感器包括探头（3）和数字测温仪（4）；所述探头（3），用于实时获取受测水体的水面温度；所述数字测温仪（4）包括与所述探头经数据传输线连接的单片机、与所述单片机连接的数据存储模块和显示模块；所述单片机，用于读取所述探头采集的实时受测水体的水面温度数据后，将水面温度数据转换成电信号发送至数据存储模块进行存储，并发送至所述显示模块进行显示；
所述计算机（5），用于与所述数字测温仪的单片机经数据传输线连接，通过单片机获取、实时显示所述探头采集的水面温度数据，进行实时监控所述受测水体水面温度变化情况并进行管理；
所述地面气象观测中结冰自动化观测装置的观测方法包括以下步骤：
步骤S101：通过温度传感器实时获取受测水体的水面温度，将获取到的水面温度传输至计算机；
步骤S102：上述计算机通过温度监测程序监测水面温度变化情况；
步骤S103：当监测到所述水面温度下降到零度以下后，判断所述水面温度是否在规定时间内由负温上升至零度，是则进入下一步，否则返回返回步骤S102；
步骤S104：通过计算机记录所述受测水体结冰发生及发生时间；
步骤S105：当监测到所述水面温度上升到零度以上后，判断所述水面温度是否在规定时间内保持在零度以上，是则进入下一步，否则返回步骤S102；
步骤S106：通过计算机记录所述受测水体结冰融化发生及融化发生时间；
所述步骤S103中，判断所述水面温度是否由负温上升至零度时，所述的规定时间是指小于1秒的时间；
所述步骤S105中，判断所述水面温度是否保持在零度以上，所述的规定时间是保持在数分钟的时间；
所述步骤S104中，所述受测水体结冰及结冰发生时间是指所述水面温度上升到零度的时间；所述步骤S106中，所述受测水体结冰融化发生及融化发生时间是指所述水面温度开始上升到零度以上的时间。
2.根据权利要求1所述的地面气象观测中结冰自动化观测装置的观测方法，其特征在于：所述容器为一封闭容器（1），对应的，所述的温度传感器采用铂电阻温度传感器，所述铂电阻温度传感器的探头置于所述封闭容器中且浮于所述受测水体的水面。
3.根据权利要求1所述的地面气象观测中结冰自动化观测装置的观测方法，其特征在于：所述容器为一敞口容器（6），对应的，所述温度传感器采用红外温度传感器（7），所述红外温度传感器通过设在所述敞口容器的敞口处来获取所述受测水体的水面温度转换为电信号传输至所述计算机。
4.根据权利要求3所述的地面气象观测中结冰自动化观测装置的观测方法，其特征在于：所述敞口容器（6）上端敞口。
5. 根据权利要求1所述的地面气象观测中结冰自动化观测装置的观测方法，其特征在于：所述计算机（5）与所述温度传感器的数字测温仪通过RS-232串口连接。
6.根据权利要求1所述的地面气象观测中结冰自动化观测装置的观测方法，其特征在于：所述的计算机（5）是台式计算机、笔记本或嵌入式计算机。
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