CN106226843B - 一种基于机顶盒的气象信息采集方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机顶盒的气象信息采集方法及其系统，基于机顶盒的气象信息采集方法包括：气象采集装置采集气象数据并传输给机顶盒；机顶盒对气象数据打包后通过传输信道发送至气象台；机顶盒接收气象台反馈的天气预测信息，解析后传输给电视机。本发明利用机顶盒用户的广泛性，通过机顶盒获取气象数据并上传给气象台，极大地丰富了气象数据的样本数量，为天气预测提供了更为准确精细的数据基础。

Description

一种基于机顶盒的气象信息采集方法及其系统

技术领域

本发明涉及机顶盒技术领域，特别涉及一种基于机顶盒的气象信息采集方法及其系统。

背景技术

现有的气象信息采集主要依靠各地的气象部门（在当地的几个地方设立气象站）监测气象信息数据，或通过气象卫星采集大气卫星云图数据；再经过气象数据平台对这些数据进行加工处理，就可以用来预测未来一段时间的气象变化。气象台定时通过广播、网络、媒体等途径向社会发布天气预报信息或气象灾害预警，在工农业生产、军事、航海航空、救援等活动中发挥越来越重要的作用。

目前，随着音视频压缩编解码技术的日益发展与成熟，使用各种信道传输的机顶盒或解码终端进入千家万户。机顶盒或解码终端的普及，广电网络或其他信道传输基础设施的成熟和完善，不仅极大地丰富了用户的精神文化生活，同时也为各类信息资源的融合和推送提供了一个广阔的途径。有线机顶盒采用完善的有线电视网络，地面机顶盒通过地面数字信号发射基站，卫星机顶盒依靠卫星转发器，IPTV机顶盒（通过互联网支持IP协议的机顶盒）/OTT机顶盒（互联网电视机顶盒）通过成熟的广域网来作为传输信道。

现有的顶盒用通常用来收看各类广播电视节目和网络电视节目，为用户提供各种数据服务。但是，各类机顶盒或解码终端均没有在气象信息采集、给气象数据平台提供信息资源方面发挥作用。气象信息采集总体偏向大范围的全局性，数据样本规模应对日益精细准确的气象信息需求还是不够大。另外，现阶段的气象信息发布平还是趋向定时更新，定时发布；这对于实时性要求比较高的场合，不能对突发的恶劣天气起到及时警示作用（如长江“东方之星”沉船事件）。

因而现有技术还有待改进和提高。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于机顶盒的气象信息采集方法及其系统，以解决现有机顶盒不能传输气象数据的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种基于机顶盒的气象信息采集方法，其包括：

气象采集装置采集气象数据并传输给机顶盒；

机顶盒对气象数据打包后通过传输信道发送至气象台；

机顶盒接收气象台反馈的天气预测信息，解析后传输给电视机。

所述的基于机顶盒的气象信息采集方法中，所述气象采集装置传输气象数据给机顶盒的步骤之前，还包括：气象采集装置判断机顶盒的开关机状态：

若机顶盒处于关机状态，则气象采集装置存储所采集的气象数据，并记录采集的起止时间；

若机顶盒处于开机状态，则将存储的气象数据和采集的气象数据传输给机顶盒。

所述的基于机顶盒的气象信息采集方法中，所述气象数据包包括：气象数据的采集时间、风速风向、温度湿度、气压、降水量和位置信息。

所述的基于机顶盒的气象信息采集方法中，所述气象采集装置传输气象数据给机顶盒的步骤具体包括：

MCU暂存气象数据；

机顶盒每隔预设时间向MCU发出一次读取指令，获取一次气象数据；

MCU清除所获得的气象数据之前的气象数据，返回MCU暂存气象数据的步骤。

所述的基于机顶盒的气象信息采集方法中，所述机顶盒对气象数据打包的步骤中，机顶盒按照顺序将气象数据的采集时间、风速风向、温度湿度、气压、降水量、位置信息封装成气象数据包。

所述的基于机顶盒的气象信息采集方法中，所述气象数据包还包括表示位置信息是否更新的标志位，所述标志位在降水量之后，位置信息之前；

标志位为0，表示位置没改，气象台可不读取位置信息；

标志位为1，表示位置更改，气象台读取位置信息。

所述的基于机顶盒的气象信息采集方法中，所述机顶盒对气象数据打包后通过传输信道发送至气象台的步骤中：

若机顶盒是地面机顶盒或卫星机顶盒，通过机顶盒内的短信收发模块将气象数据包转换成短信息的数据格式、并按照短信的发送方式发给基站服务器，由基站服务器转发给气象台服务器。

所述的基于机顶盒的气象信息采集方法中，所述机顶盒对气象数据打包后通过传输信道发送至气象台的步骤中：

若机顶盒是OTT机顶盒/IPTV机顶盒，将气象数据包封装成网络气象数据包发送给气象台服务器。

一种实现所述的基于机顶盒的气象信息采集方法的系统，与气象台和电视机通讯连接，其包括气象采集装置和机顶盒：

所述气象采集装置，用于采集气象数据并传输给机顶盒；

所述机顶盒，用于对气象数据打包后通过传输信道发送至气象台；以及接收气象台反馈的天气预测信息，解析后传输给电视机。

所述的系统中，所述气象采集装置包括：

风向标，用于测风速风向；

温湿度传感器，用于检测温度湿度；

大气气压计，用于检测气压；

雨量计，用于测量降水量；

GPS模块，用于获取位置信息；

MCU，用于记录气象数据的采集时间、存储并传输气象数据。

相较于现有技术，本发明提供的基于机顶盒的气象信息采集方法及其系统，通过气象采集装置采集气象数据并传输给机顶盒；机顶盒对气象数据打包后通过传输信道发送至气象台；机顶盒接收气象台反馈的天气预测信息，解析后传输给电视机。利用机顶盒用户的广泛性，通过机顶盒获取气象数据并上传给气象台，极大地丰富了气象数据的样本数量，为天气预测提供了更为准确精细的数据基础。

附图说明

图1为本发明提供的基于机顶盒的气象信息采集方法流程图；

图2为本发明提供的气象数据包的示意图；

图3为本发明提供的基于机顶盒的气象信息采集方法中，机顶盒是有线机顶盒的气象数据传输的示意图；

图4为本发明提供的基于机顶盒的气象信息采集方法中，机顶盒是地面机顶盒或卫星机顶盒的气象数据传输的示意图；

图5为本发明提供的系统的结构框图。

具体实施方式

本发明提供一种基于机顶盒的气象信息采集方法及其系统。通过气象采集装置在用户的所在地采集该地方的小范围的气象数据，由机顶盒接收打包后通过传输信道传输给气象台。气象台对各个用户所在地的气象数据进行分析和处理。这些数据一方面作为卫星云图数据和气象部门观测站采集数据的补充，以扩充数据样本，从而能对局部未来一段时间的天气变化作出更准确的预计；反馈至机顶盒中方便用户查看实时天气预报。另一方面，使用更多样本的气象数据，能更准确地监测和跟踪异常突变天气，实时反馈给机顶盒进行不定时的突发预警，可提高气象信息发布的实时性。

为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明提供的基于机顶盒的气象信息采集方法由气象采集装置、机顶盒、气象台实现，其主要分为气象信息的采集和播放，具体包括：

S100、气象采集装置采集气象数据并传输给机顶盒；

S200、机顶盒对气象数据打包后通过传输信道发送至气象台；

S300、机顶盒接收气象台反馈的天气预测信息，解析后传输给电视机。

在所述步骤S100中，气象采集装置是实时地采集气象数据，但机顶盒不会持续开机。则在气象采集装置传输气象数据给机顶盒之前，所述气象采集装置会先判断机顶盒的开关机状态。如检测机顶盒内的待机信号输入管脚上的电平变化情况，平时该待机信号输入管脚为高电平，当开关机按键被按下时变为低电平，检测到由高电平变为低电平则识别为进行了一次开机或关机操作。机顶盒会主动向气象采集装置读取气象数据，若是开机操作，则气象采集装置检测到电平变化后还会接收到读取指令，即判断机顶盒开机。若是关机操作，则机顶盒与气象采集装置之间无通信，即气象采集装置检测到电平变化但没有接收到任何指令，则判断机顶盒关机。

若判断机顶盒处于关机状态，则气象采集装置存储所采集的气象数据，并记录存储的起止时间。起始时间是第一次检测到机顶盒关机的时间，停止时间是检测到机顶盒开机的时间。由于是实时采集，所有时间点太多，且这两个时间点的气象数据是作为历史参考数据，只需记录两个时间点就能明确该时间段内的天气变化情况，还能减少数据量。若判断机顶盒处于开机状态，则将存储的气象数据和采集的气象数据传输给机顶盒。

本实施例中，所述气象采集装置包括用于测风速和风向的风向标，用于检测温度湿度的温湿度传感器，用于检测气压的大气气压计，测量降水量的雨量计，获取位置信息的GPS模块，记录气象数据的采集时间（包括日期、北京时间，即该气象数据存储至MCU时的具体时间）、存储并传输气象数据的MCU。MCU通过USB接口与机顶盒内的SOC芯片（即机顶盒常用的主控制芯片）通讯。

由于风向标、温湿度传感器、大气气压计、雨量计、GPS模块是实时采集相关数据并传输给MCU的，数据量太大。为此，在所述步骤S200中，MCU会先暂存气象数据，机顶盒内的SOC芯片每隔预设时间向MCU发出一次读取指令，即可获取一次气象数据。之后MCU清除所获得的气象数据之前的气象数据。这样机顶盒每读取一次，气象采集装置就对历史数据进行清除，之后再继续暂存后续获取的气象数据，即可节省MCU的存储空间，减轻数据传输量。

需要理解的是，若气象采集装置关机，则不采集气象数据，但关机前存储所采集的气象数据，此时的停止时间是气象采集装置的关机时间。为了避免突然断电导致气象数据来不及保存，可在气象采集装置内设置可充电电池、对应的供电电路和充电电路。断电时，电池电压通过供电电路处理（如滤波、稳压、升降压（根据实际各模块的电压需求进行））后传输给对应的模块供电。上电时市电通过充电电路降压后对可充电电池充电。

机顶盒在后台运行对应的进程完成气象数据的读取、打包处理和传输控制。在所述步骤S200中，机顶盒将获取的气象数据按序（包括气象数据的采集时间D0、风速风向D1、温度湿度D2、气压D3、降水量D4、位置信息D5）封装成气象数据包P；根据相应的传输信道或途径将气象数据包P发送给气象台。

由于位置信息通常不变（因机顶盒通常放在固定的地方），当机顶盒位置更改（如搬家）时，气象采集装置的位置也更改。在具体实施时，还可在气象数据包P内增加位置信息是否更新的标志位flag，如图2所示的封装格式。标志位flag为0，表示位置没改，气象台可不读取后续的位置信息D5；若标志位flag为1，表示位置更改，读取位置信息D5。这样可减少不必要的读取工作量。

气象数据包P传输到气象台的数据处理服务器的过程，由机顶盒的类型选择对应的传输信道实现。

若是有线机顶盒，如图3所示。利用双向通讯的Cable Modem (电缆调制解调器，以下简称CM模块)，将气象数据包P调制到CM模块的上行信道上，通过双工器（将发射和接收讯号相隔离，保证接收和发射都能同时正常工作）发射至CMTS（Cable Modem TerminalSystems，是管理控制Cable Modem的设备）设备解调后，再由CMTS设备将数据传输到广域网，最后传输到气象台的数据处理的服务器。气象台反馈天气预测信息给机顶盒时，按照该发送方式的逆方式进行，只是使用CM模块的下行信道进行接收。

若是地面机顶盒或卫星机顶盒，如图4所示。由于这类广播电视的传输信道都是利用在自由空间传播的电磁波，因此不具备数据回传的功能。为了传输气象数据包P，这两类机顶盒需要安装短信收发模块（如短信猫）。该短信收发模块内需安装SIM卡，该SIM卡应支持TD-SCDMA（Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access，时分同步码分多址）或WCDMA（Wideband Code Division Multiple Access，宽带码分多址）移动通信协议。短信收发模块将气象数据包P转换成短信息的数据格式并按照短信的发送方式发给基站服务器，由基站服务器解析成气象台服务器所能识别的数据格式并发送给气象台服务器。气象台反馈天气预测信息给机顶盒时，按照该发送方式的逆方式进行。

若是OTT/IPTV类的机顶盒。这类机顶盒是通过宽带网络作为传输媒介的，因此只需将气象数据包P封装成网络气象数据包既可发送给气象台服务器。同理，气象台反馈天气预测信息给机顶盒时，按照该发送方式的逆方式进行。

气象台服务器对获取的气象数据进行分析和处理。一方面，基于所有机顶盒端传输过来的数据，气象台依据沿一定方向位置的气压变化和风速变化，预测和监控局部的天气。另一方面，可以将机顶盒端获取的气象数据作为专业气象监测点或卫星云图数据的辅助分析数据，修正气象部门的预测结果，使分析更趋精准。

气象台服务器获得天气预测信息后反馈给机顶盒。机顶盒将天气预测信息解析成对应的文字，传输至电视机的屏幕下方滚动播放天气预报。这样用户即可随时了解当前的天气预报。若气象台无反馈，则不播放。

由于用户通常仅关心当地的天气，而气象台反馈的天气预测信息设计全国各地，范围较大且数据量也大。基于天气预测信息必定包括地理位置（如在哪个县、哪个市、哪个区），进一步实施例中，所述机顶盒根据位置信息识别所在地理位置，从天气预测信息中查询出匹配的地理位置和天气预测信息，再解析成对应的文字播放。

基于上述的基于机顶盒的气象信息采集方法，本发明实施例还提供一种基于机顶盒的气象信息采集方法的系统，请参阅图5、所述系统包括气象采集装置10和机顶盒20。所述气象采集装置10采集气象数据并传输给机顶盒20；机顶盒20对气象数据打包后通过传输信道发送至气象台；机顶盒20还接收气象台反馈的天气预测信息，解析后传输给电视机。

其中，所述气象采集装置10包括：

风向标110，用于测风速风向；

温湿度传感器120，用于检测温度湿度；

大气气压计130，用于检测气压；

雨量计140，用于测量降水量；

GPS模块150，用于获取位置信息；

MCU 160，用于记录气象数据的采集时间（包括日期、北京时间，即该气象数据存储至MCU时的具体时间）、存储并传输气象数据。

本实施例中，若机顶盒是有线机顶盒，则其内置电缆调制解调器。若机顶盒是地面机顶盒或卫星机顶盒，则其内置短信收发模块和SIM卡。

综上所述，本发明通过气象采集装置采集气象数据并传输给机顶盒；机顶盒对气象数据打包后通过传输信道发送至气象台；充分利用机顶盒终端用户的广泛性，为气象台提供了丰富的气象数据的样本，为局部性天气预测，突发性恶劣天气预警提供了更为精确的数据基础。这样可以减少建设专业气象监测站点的成本，同时气象采集装置安装在用户住处附件，维护比较方便容易。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于机顶盒的气象信息采集方法，其特征在于，包括：

气象采集装置采集气象数据并传输给机顶盒；

机顶盒对气象数据打包后通过传输信道发送至气象台；

机顶盒接收气象台反馈的天气预测信息，解析后传输给电视机；

所述气象采集装置传输气象数据给机顶盒的步骤之前，还包括：气象采集装置判断机顶盒的开关机状态：

检测机顶盒内的待机信号输入管脚上的电平由高电平变为低电平则识别为进行一次开机或关机操作；气象采集装置检测到电平变化后还接收到读取指令，判断机顶盒开机；气象采集装置检测到电平变化但没有接收到任何指令，判断机顶盒关机；

若机顶盒处于关机状态，则气象采集装置存储所采集的气象数据，并记录采集的起止时间；

若机顶盒处于开机状态，则将存储的气象数据和采集的气象数据传输给机顶盒。

2.根据权利要求1所述的基于机顶盒的气象信息采集方法，其特征在于，气象数据包包括：气象数据的采集时间、风速风向、温度湿度、气压、降水量和位置信息。

3.根据权利要求1所述的基于机顶盒的气象信息采集方法，其特征在于，所述气象采集装置传输气象数据给机顶盒的步骤具体包括：

MCU暂存气象数据；

机顶盒每隔预设时间向MCU发出一次读取指令，获取一次气象数据；

MCU清除所获得的气象数据之前的气象数据，返回MCU暂存气象数据的步骤。

4.根据权利要求1所述的基于机顶盒的气象信息采集方法，其特征在于，所述机顶盒对气象数据打包的步骤中，机顶盒按照顺序将气象数据的采集时间、风速风向、温度湿度、气压、降水量、位置信息封装成气象数据包。

5.根据权利要求4所述的基于机顶盒的气象信息采集方法，其特征在于，所述气象数据包还包括表示位置信息是否更新的标志位，所述标志位在降水量之后，位置信息之前；

标志位为0，表示位置没改，气象台可不读取位置信息；

标志位为1，表示位置更改，气象台读取位置信息。

6.根据权利要求1所述的基于机顶盒的气象信息采集方法，其特征在于，所述机顶盒对气象数据打包后通过传输信道发送至气象台的步骤中：

若机顶盒是地面机顶盒或卫星机顶盒，通过机顶盒内的短信收发模块将气象数据包转换成短信息的数据格式、并按照短信的发送方式发给基站服务器，由基站服务器转发给气象台服务器。

7.根据权利要求1所述的基于机顶盒的气象信息采集方法，其特征在于，所述机顶盒对气象数据打包后通过传输信道发送至气象台的步骤中：

若机顶盒是OTT机顶盒/IPTV机顶盒，将气象数据包封装成网络气象数据包发送给气象台服务器。

8.一种实现权利要求1所述的基于机顶盒的气象信息采集方法的系统，与气象台和电视机通讯连接，其特征在于，包括气象采集装置和机顶盒：

所述气象采集装置，用于采集气象数据并传输给机顶盒；

所述机顶盒，用于对气象数据打包后通过传输信道发送至气象台；以及接收气象台反馈的天气预测信息，解析后传输给电视机；

所述气象采集装置传输气象数据给机顶盒之前，气象采集装置判断机顶盒的开关机状态：

检测机顶盒内的待机信号输入管脚上的电平由高电平变为低电平则识别为进行一次开机或关机操作；气象采集装置检测到电平变化后还接收到读取指令，判断机顶盒开机；气象采集装置检测到电平变化但没有接收到任何指令，判断机顶盒关机；

若机顶盒处于关机状态，则气象采集装置存储所采集的气象数据，并记录采集的起止时间；

若机顶盒处于开机状态，则将存储的气象数据和采集的气象数据传输给机顶盒。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述气象采集装置包括：

风向标，用于测风速风向；

温湿度传感器，用于检测温度湿度；

大气气压计，用于检测气压；

雨量计，用于测量降水量；

GPS模块，用于获取位置信息；

MCU，用于记录气象数据的采集时间、存储并传输气象数据。