发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种设计合理、准确有效且使用灵活方便的基于气象状态监测的自调节视频监控装置及方法。
本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的:
一种基于气象状态监测的自调节视频监控装置,包括气象监测模块、主控模块、前端设备模块和网络查询模块,主控模块分别与气象检测模块、前端设备模块和网络查询模块相连接,所述的主控模块用于接收和分析由气象监测模块及网络查询模块反馈回的数据并控制前端设备模块参数及功能调节,所述的网络查询模块与权威气象机构相连接用于查询权威气象状态。
而且,所述的气象监测模块包含光照度传感器和温度传感器。
而且,所述的气象监测模块还包括湿度传感器、能见度传感器、雨量传感器和风速风向传感器中的一种或多种。
而且,所述的温度传感器采用MAX6575型数字温度传感器,所述的湿度传感器采用HIH3605,所述的雨量传感器采用红外散射式雨量传感器,所述的能见度传感器采用CN10/M317368型传感器,所述的光照度传感器采用新型室外光照强度传感器RY-G,所述的风速风向传感器采用FA213A型风速风向传感器。
而且,所述的权威气象机构为中国国家气象局开放的三个天气预报接口。
一种基于气象状态监测的自调节视频监控方法,包括以下步骤:
步骤1:气象监测模块实时采集前端设备所处位置的气象数据并反馈给主控模块;
步骤2:主控模块对各个传感器监测到的气象数据进行分析,确定前端设备所处位置的实际气象状态;
步骤3:主控模块将通过网络查询模块向权威气象机构发送天气查询请求并得到权威气象机构反馈的状态,然后将权威气象机构反馈的状态与前端设备所处位置的实际气象状态进行对比判断得到最终的气象状态;
步骤4:主控模块根据最终的气象状态,确定前端设备模块的理论参数调节方案;
步骤5:主控模块与前端设备模块进行双向通信,查看其当前状态是否与理论参数调节方案不同,如有不同,则主控模块向前端设备模块发送控制命令,由前端设备模块进行功能及参数的调节。
而且,所述的气象数据包括温度、湿度、雨量、能见度、光照度和风速。
而且,所述步骤2确定前端设备所处位置的实际气象状态的方法为:采用模糊控制思想对气象数据进行归类并综合比对,按照光照度>温度>雨量>能见度>湿度>风速的优先级,将实际气象状态确定为如下六级:W1为雾天,W2为小雨天气,W3为中雨天气,W4为大雨天气,W5为阴天、W6为晴天。
而且,所述步骤3主控模块将权威气象机构反馈的状态与前端设备所处位置的实际气象状态进行对比判断得到最终的气象状态判断的方法为:如果两者数据比较吻合,则以实际气象状态为准,如果两者数据出入较大,则将误差较大的气象要素修正为权威气象机构反馈的状态。
而且,所述的理论参数调节方案包括摄像机的白平衡、光圈、聚焦距离调节,云台辅助功能的雨刷、风冷、加热调节,以及环境因素的照度和色温调节。
本发明的优点和积极效果是:
1、本发明利用安装于气象监测模块中的多种传感器实时检测当前的气象数据,主控模块通过网络向权威机构发送查询当时当地气象状态的请求,并结合反馈信息及测量数据,判定当前的最终气象状态(雨、雪、雾、阴、晴等)并制定前端监控设备的功能及参数调节方案,在前端设备状态不匹配的情况下发送指令进行状态调节,从而使云台辅助功能使用更加灵活准确自动,降低人力成本;同时使摄像机避免由于采用动态的参考点自动调节摄像机参数时出现的频繁调节、图像模糊、色彩失真等情况的出现,根据实际的天气状况,参照相对固定,更为灵活、准确、高效、有针对性的调节摄像机参数,优化成像效果。
2、本发明利用多种传感器测量气象状态的多个因素,通过网络查询权威的气象预报信息,综合判定当前的气象状态,使检测结果更加准确、高效。
3、本发明采用数字式传感芯片,大大减小了主控模块的管脚数量,在增加功能的同时,不会过分增加系统的体积,而且省去了模数转换的过程,大大提高了测量精度,时效性也更好。
4、本发明采用比较成熟的测雨量、能见度传感器模块,保证测量精度。
6、本发明可以根据需求对传感器种类进行增减,例如,只选择光照度、温度的传感器即可以对当前气象状态做粗略的判断,基本可实现本发明的思想。各种传感器可供选择的厂商及型号也很多,采用更为大众的产品,可以有效的降低成本。
6、本发明对天气状况进行分类的标准及对云台和摄像机参数调节数值的设定,可以根据实际情况进行测试后修改并作为调节规范,可以利用本发明的思想,设计出适用于更多环境条件下的不同的调节方案。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
一种基于气象状态监测的自调节视频监控装置,如图1所示,包括气象监测模块11、主控模块12、前端设备模块13和网络查询模块14,主控模块分别与气象检测模块、前端设备模块和网络查询模块相连接,该网络查询模块与权威气象机构相连接。所述的气象监测模块包含温度传感器111、湿度传感器112、能见度传感器113、雨量传感器114、光照度传感器115和风速风向传感器116,该气象监测模块用于监测前端设备所处位置的气象状态;所述的主控模块用于接收由气象监测模块及网络查询模块反馈回的数据,进行气象状态(雨、雪、阴、晴等)判定,并根据判定结果控制前端设备功能自动调节;所述的前端设备包括云台及摄像机,用于与主控模块进行通信实现前端设备功能及参数调节;所述的网络查询模块通过权威气象机构查询权威气象状态。
在气象监测模块中,温度传感器采用MAX6575型数字温度传感器,这类器件可通过单线和微处理器进行温度数据的传送,提供三种灵活的输出方式--频率、周期或定时,并具备±0.8℃的典型精度,一条线最多允许挂接8个传感器,150μA典型电源电流和2.7V到5.5V的宽电源电压范围及-45℃到+125℃的温度范围。它输出的方波信号具有正比于绝对温度的周期,采用6脚SOT-23封装,仅占很小的板面。该器件通过一条I/O与微处理器相连,利用微处理器内部的计数器测出周期后就可计算出温度。
湿度传感器采用HIH3605,其主要特点是采用恒压供电,内置放大电路,能输出与相对湿度呈比例关系的伏特级电压信号,响应速度快,重复性好,抗污染能力强。
雨量传感器采用红外散射式雨量传感器。当护罩的玻璃外表面有雨滴时,入射到玻璃上的光线被部分散射掉,反射后接收管的光线变少,雨量越大则反射回来的光线越少。通过与挡风玻璃干燥情况下接收光强的比较,就可以得出目前挡风玻璃上水滴的大小、多少,进而可以判断出不同的下雨模式。
能见度传感器采用CN10/M317368型传感器,可以对大气进行连续监测,支持RS232通信接口,测量10m~5000m的能见度范围,数据每分钟更新一次。
光照度传感器采用新型室外光照强度传感器RY-G,可以测量0~200Klux的光强范围,直流24V/12V供电,0~5V数据输出,外观小巧,测量准确。
风速风向传感器采用FA213A型风速风向传感器,该款传感器适用于工厂、电力、港口、厂矿等环境中,具备浪涌、静电保护措施,安装于强电磁干扰环境中可保证测量的准确性及设备工作的可靠性,DC12~30V供电电压,其具体参数如下:
一种基于气象状态监测的自调节视频监控方法,如图2所示,包括以下步骤:
步骤1:气象监测模块实时采集前端设备所处位置的气象数据并反馈给主控模块。
在系统进入工作状态后,气象监测模块内的各个传感器实时采集温度T、湿度H、雨量R、能见度D,光照度L、风速V等数据并反馈给主控模块。
步骤2:主控模块对各个传感器监测到的气象数据进行分析,确定前端设备所处位置的实际气象状态;
在本步骤中,主控模块根据温度T、湿度H、雨量R、能见度D、光照度L、风速V等气象数据按照表1给出的不同气象状态判定参考表,得到通过实际监测数据判定的实际气象状态。判定方法是将判定标准模糊化,采用模糊控制的思想对反馈的信息数据进行归类,通过综合比对,将当前的气象判定为某一确定状态weather=Wn(n=1~6),其中定义W1为雾天,W2为小雨天气,W3为中雨天气,W4为大雨天气,W5为阴天、W6为晴天,判定条件的优先级为光照度>温度>雨量>能见度>湿度>风速,当出现相矛盾的归类情况时,以优先级较高的判定为准。
表1不同气象状况判定参考表
步骤3:主控模块将通过网络查询模块向权威气象机构发送天气查询请求并得到权威气象机构反馈的状态,然后将权威气象机构反馈的状态与前端设备所处位置的实际气象状态进行对比判断得到最终的气象状态。
在本步骤中,权威气象机构为中国国家气象局开放的三个天气预报接口,主控模块通过网络查询模块向上述三个天气预报接口发送查询请求,来获取当前位置当前时刻的天气信息。中国国家气象局天气预报的三个接口分别为:
1、用于查询当前气象信息的接口
http://www. weather. com. cn/data/sk/101030100.html
查询返回信息为:
{"weatherinfo":{"city":"天津","cityid":"101030100","temp":"-1","WD":
"西北风","WS":"2级","SD":"26%","WSE":"2","time":"10:20","isRadar":
"1","Radar":"JC_RADAR_AZ9220_JB"}}
2、用于查询当天气象信息的接口
http://www.weather.com.cn/data/cityinfo/101030100.html
查询返回信息为:
{"weatherinfo":{"city":"天津","cityid":"101030100","temp1":"6℃","temp2":
"-2℃","weather":"晴","img1":"d0.gif′,"img2":"n0.gif″,"ptime":"08:00"}}
3、用于查询未来六天气象信息的接口
http://m.weather.com.cn/data/101030100.html
查询返回信息为:
{"weatherinfo":{"cith":"天津","city_en":"tianjin","date_y":"2012年11月28日","date":"","week":"星期三","fchh":"08","cityid":"101030100","temp1":"6℃~-2℃","temp2":"6℃~-1℃","temp3":"5℃~-3℃","temp4":"6℃~-2℃","temp5":"6℃~-2℃","temp6":"5℃~-1℃","tempF1":"42.8~28.4","tempF2":"42.8~30.2","tempF3":"41~26.6","tempF4":"42.8~28.4","tempF5":"42.8~28.4","tempF6":"41~30.2","weather1":"晴","weather2":"多云","weather3":"多云转晴","weather4":"晴","weather5":"多云转阴","weather6":"阴","img1":"0","img2":"99","img3":"1","img4":"99","img5":"1","img6":"0","img7":"0","img8":"99","img9":"1","img10":"2","img11":"2","img12":"99","img_single":"0","img_title1":"晴","img_title2":"晴","img_title3":"多云","img_title4":"多云","img_title5":"多云","img_title6":"晴","img_title7":"晴","img_title8":"晴","img_title9":"多云","img_title10":"阴","img_title11":"阴","img_title12":"阴","img__title_single":"晴","wind1":"西北风4-5级转3-4级","wind2":"东南风小于3级转东北风4-5级","wind3":"东北风4-5级转西南风3-4级","wind4":"西南风3-4级转东南风小于3级","wind5":"东南风小于3级转西北风4-5级","wind6":"西北风4-5级转3-4级","fx1":"西北风","fx2":"西北风","f11":"4-5级转3-4级","fl2":″小于3级转4-5级","fl3":"4-5级转3-4级","fl4":"3-4级转小于3级","fl5":″小于3级转4-5级","fl6":"4-5级转3-4级","index":"凉","index_d":"天气凉,建议着厚外套加毛衣等春秋服装。年老体弱者宜着大衣、呢外套加羊毛衫。","index48":"凉","index48_d":"天气凉,建议着厚外套加毛衣等春秋服装。年老体弱者宜着大衣、呢外套加羊毛衫。","index_uv":"中等","index48_uv":"最弱","index_xc":"较适宜","index_tr":"一般","index_co":"较不舒适","st1":"5","st2":"-4","st3":"6","st4":"-1","st5":"4","st6":"-3","index_cl":"不宜","index_ls":"基本适宜","index_ag":"极不易发"}}
最详细的信息来自第三个接口。上面url中的101030100是城市代码,这里是天津的城市代码。只需要改变城市代码,就可以得到所在城市的天气信息。
根据本发明需要,通过第一个和第二个接口查询当前的天气信息,解析返回的信息,截取:温度TR=-1、湿度HR=26%、风速VR=2级、气象状态WR=晴,对比实际测量的T、H、V、W进行气象状态判定修正,如果数据比较吻合则以实际测量为准,如果数据出入较大,则将误差较大的气象因素修正为中国气象局反馈数据。
步骤4:主控模块根据当前气象状态W,确定前端设备模块的理论参数调节方案。
在本步骤中,将当前气象状态W分为六个状态:雾W1、小雨W2、中雨W3、大雨W4、阴W5、晴W6。可以根据表2所示不同气象状态的摄像机参数调节表进行摄像机参数调节,调节内容包括白平衡、光圈、聚焦距离;根据表3所示不同气象状况云台辅助功能控制参考表进行云台辅助功能调节,调节内容包括雨刷、风冷、加热,另外,还可以根据表4所示不同气象状况的环境因素参考值表调节环境值,包括调节照度和色温等,通过上述三方面的参数,确定理论参数调节方案。
对于白平衡增益的调节,W1~W6相邻两个气象状态之间,红色、蓝色增益的变化均为10级,光圈的变化均为1级,聚焦距离的变化均为1级。
表2不同气象状态的摄像机参数调节表
表3不同气象状况云台辅助功能控制参考表
表4不同气象状况的环境因素参考表
步骤5:主控模块与前端设备模块进行双向通信,查看其当前状态是否与理论参数调节方案不同,如有不同,则主控模块向前端设备模块发送控制命令,由前端设备模块进行功能及参数的调节。
需要强调的是,本发明所述的实施例是说明性的,而不是限定性的,因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例,凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式,同样属于本发明保护的范围。