CN109724980A - 一种能见度测量系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种能见度测量系统及其方法，包括立柱和设置在立柱上的能见度仪，立柱上还设置有拍照系统，拍照系统和能见度仪均连接于工控机，拍照系统包括防护罩、位于防护罩内的高清摄像头和位于防护罩下方的云台，云台包括固定在立柱顶端的安装台，以及位于安装台上方的摄像头纵向角度调节结构和摄像头周向调节结构，摄像头周向调节结构包括周向活动连接在安装台上方的周向转动台，摄像头纵向角度调节结构包括位于周向转动台上方且与周向转动台铰接的连接台，防护罩固定在连接台的上方。本发明将能见度仪与高清摄像头整合于一起，能够提高能见度检测灵活性和准确性，使用户处于获取监测结果的主动地位。

Description

一种能见度测量系统及其方法

技术领域

本发明属于检测技术领域，尤其涉及一种能见度测量系统及其方法。

背景技术

在传统能见度测报业务中，能见度观测只能由测报员凭经验由肉眼观测，人眼观测范围有限及测报员主观造成的误差成为能见度观测的误差主因。能见度仪大大提高了能见度观测的稳定性及测量精度，且增加了能见度观测数据密度，对能见度的预报预警提供了丰富的数据资料。

能见度仪根据观测原理不同，主要分为透射式及前向散射式两种：

透射式能见度利用了光在大气中传播受到的直接衰减原理，即将大气对光的吸收、反射、散射等都作为衰减因子，采用测量发射器和接收器之间水平空气柱的平均消光透射；系数而算出能见度。发射器提供一个经过调制的定常平均功率的光通量源，接收器主要由一个光检测器组成，由光检测器输出测定透射系数，再据此计算消光系数和气象光学视程。

前向散射式能见度仪通过检测专用光源在指定大气体积中的前向散射强度，以求得其散射系数，进而根据相关数学模型演算出大气能见度值。因其安装简便、体积小、适应性强等优点而被广泛应用于各个领域。目前城市摄影系统所使用的就是前向散射式能见度仪，其硬件分为传感器、采集器和外围设备，传感器包括接收器、发射器和控制处理器；采集器包括接口单元、中央处理单元、存储单元等；外围设备包括支架底座等。

由于能见度仪的特殊测量原理，能见度仪的安装环境要求较高，安装地周围100m范围内不能有高大的建筑物及树的阴影，场地没有干扰光学测量的反射表面。发射机、接收机的光学部件不能指向强光源或强日光；，雪、砂等强发射表面也应避开，发射机、接收机应背对任何可能的污染源，场地应没有任何明显的污染源，安装时也应考虑到途径车辆尾气的影响。自安装使用以后，经常碰到能见度仪实际观测到的能见度值偏小，主要原因是它受小范围环境气候的影响，比如行驶的汽车，偶尔扬起的局地沙尘，百叶箱顶部的反光面等。

现有技术的城市能见度测量系统都是通过将能见度仪安装在符合要求的环境下，然后由能见度仪采集能见度数据后将能见度数据传输给后台。目前的能见度测量系统只能实现单向数据传输，且传输的只有能见度数据，也就是说后台只能接收到能见度采集数据，后台管理人员比较被动，也无法获取站点处的当前环境图片，无法知道能见度仪再测量数据的过程中是否存在外界干扰因素。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种将能见度仪与高清摄像头整合于一起以提高能见度检测灵活性和准确性的能见度测量系统；

本发明的另一目的是针对上述问题，提供一种基于上述能见度测量系统的能见度测量方法。

为达到上述目的，本发明提出了一种能见度测量系统，包括立柱和设置在所述立柱上的能见度仪，所述立柱上还设置有拍照系统，所述拍照系统和能见度仪均连接于工控机，所述拍照系统包括防护罩、位于防护罩内的高清摄像头和位于防护罩下方的云台，所述云台包括固定在所述立柱顶端的安装台，以及位于所述安装台上方的摄像头纵向角度调节结构和摄像头周向调节结构，所述摄像头周向调节结构包括周向活动连接在所述安装台上方的周向转动台，所述摄像头纵向角度调节结构包括位于周向转动台上方且与所述周向转动台铰接的连接台，所述防护罩固定在所述连接台的上方。

在上述的能见度测量系统中，所述周向转动台通过周向转动电机与所述安装台周向活动连接，所述连接台通过纵向角度调节电机铰接在周向转动台上，且所述周向转动电机和纵向角度调节电机均连接于所述工控机。

在上述的能见度测量系统中，所述能见度仪和云台均具有RS485接口，且所述能见度仪和云台的RS485接口均通过RS232-RJ485模块连接于所述工控机；所述高清摄像头包括有USB接口，所述高清摄像头通过所述USB接口连接于所述工控机。

在上述的能见度测量系统中，所述防护罩内部或外侧安装有连接于所述工控机的温度传感器，所述防护罩内部具有连接于所述工控机的加热模块。

在上述的能见度测量系统中，所述防护罩的透镜玻璃外表面具有相机雨刷，所述相机雨刷连接有雨刷电机，所述雨刷电机连接于所述工控机。

在上述的能见度测量系统中，所述工控机远程连接于后台系统，且所述后台系统包括远程连接于所述工控机的主处理器，所述主处理器连接有显示器、输入键盘和打印机。

一种基于上述能见度测量系统的能见度测量方法中，包括以下步骤：

S1.通过能见度仪获取能见度数据，并将所述能见度数据对应的能见度信息显示在工控机上；

S2.通过高清摄像头获取图片数据，并将所述图片数据对应的图片显示在工控机上；

S3.接收控制命令，并根据所述控制命令执行相应的动作。

在上述的能见度测量方法中，在步骤S2中，当能见度数据超过报警阈值，或拍照间隔达到预设时间，或接收到拍照命令时驱动高清摄像头执行拍照动作。

在上述的能见度测量方法中，在步骤S3中，所述控制命令包括用于控制所述云台上下左右运动的运动命令，以使所述工控机根据所述控制命令驱动所述云台做相应运动；

包括用于聚焦高清摄像头的聚焦命令，以使所述工控机根据所述聚焦命令控制所述高清摄像头进行聚焦拍摄；

包括用于控制所述相机雨刷动作的雨刷命令，以使所述工控机控制雨刷电机进行转动；

包括用于启动或关闭高清摄像头和/或能见度仪的开机/关机命令，以使所述工控机根据所述开机/关机命令开启或关闭高清摄像头/能见度仪。

在上述的能见度测量方法中，步骤S3之后还包括：

S4.将所述能见度数据、图片数据和根据控制命令执行的动作结果同步至后台系统，同时接收并执行后台系统发送的控制命令；

在步骤S2和步骤S4中：图片和对应的能见度信息在工控机和/或后台系统的显示器上分界显示于同一页面，且当接收到针对图片界面的特定点击信息时，获取图片点击位置，并将点击位置发送给工控机，以驱动高清摄像头对点击位置对应的实际环境位置进行聚焦拍摄。

与现有的技术相比，本发明具有以下优点：

1、将大气数据与环境实时照片结合，更直观地记录实时环境情况；

2、能够旋转高清摄像头，拍摄一个或多个方位，反应有代表性的视野开阔的城市环境能见度；

3、防护罩具有防雾防结霜的功能，保证高清摄像头的拍摄效果；

4、能够将监测数据远程传输给后台系统，便于后台系统远程监控和管理；

5、用户能够通过工控机或后台系统进行远程对焦，远程控制相机雨刷、云台等，使用户在采集能见度数据时处于主动状态，而不仅仅是简单的数据接收。

附图说明

图1是本发明实施例一能见度测量系统结构图；

图2是本发明实施例一能见度测量系统连接结构图；

图3是本发明实施例一后台系统结构框图；

图4是本发明实施例一工控机与能见度仪、高清摄像头和云台的连接示意图；

图5是本发明实施例一图片与能见度信息显示界面示意图；

图6是本发明实施例二中工控机与外接设备的连接示意图。

图中，立柱1；能见度仪2；拍照系统3；防护罩31；温度传感器311；加热模块312；雨刷电机313；高清摄像头32；云台33；安装台331；摄像头纵向角度调节结构332；摄像头周向调节结构333；周向转动台334；连接台335；周向转动电机34；纵向角度调节电机35；工控机4；后台系统5；主处理器51；显示器52；输入键盘53；打印机54。

具体实施方式

实施例一

如图1和图2所示，本实施例公开了一种能见度测量系统，包括立柱1和设置在立柱1上的能见度仪2、拍照系统3，立柱1可以为一根或者两根，能见度仪2与拍照系统3位于同一根立柱1上或位于不同的两根立柱1上，具体根据具体需要安装，本实施例将能见度仪和拍照系统安装在同一立柱1上。

并且，拍照系统3和能见度仪2均连接于工控机4，同时，工控机4远程连接于后台系统5，且如图3所示，后台系统5包括远程连接于工控机4的主处理器51，主处理器51连接有显示器52、输入键盘53和打印机54。能见度仪2检测到的能见度数据和拍照系统3拍摄到的图片均发送给工控机4，工控机4同时显示拍照系统3拍摄的图片和能见度仪2检测到的能见度数据，并具有用于控制拍照系统3、能见度仪2和本系统其他被控设备的操作按钮以供用户进行人工控制。工控机4通过有线或无线网络传输给后台系统5以便于后台人员远程获取监测数据和进行远程管控。

本实施例将能见度数据与环境实时图片结合，相较于传统的只有能见度数据的能见度测量系统，能够更直观地记录实时环境情况。

具体地，如图1所示，拍照系统3包括防护罩31、位于防护罩31内的高清摄像头32和位于防护罩31下方的云台33。

具体地，云台33包括固定在立柱1顶端的安装台331，以及位于安装台331上方的摄像头纵向角度调节结构332和摄像头周向调节结构333，摄像头周向调节结构333包括周向活动连接在安装台331上方的周向转动台334，摄像头纵向角度调节结构332包括位于周向转动台334上方且与周向转动台334铰接的连接台335，防护罩31固定在连接台335的上方。

进一步地，如图1所示，周向转动台334通过周向转动电机34与安装台331周向活动连接，连接台335通过纵向角度调节电机35铰接在周向转动台334上，且周向转动电机34和纵向角度调节电机35均连接于工控机4。能见度仪2可以直接安装在立柱1上，也可以安装在防护罩31的顶部。通过将高清摄像头32安装在云台33上，能够拍摄一个或多个方位，反映有代表性的视野开阔的城市环境能见度状况。

进一步地，如图4所示，能见度仪2和云台33均具有RS485接口，即周向转动电机34与纵向角度调节电机35均具有RS485接口，且能见度仪2和云台33的RS485接口均通过RS232-RJ485模块连接于工控机4；高清摄像头32包括有USB接口，高清摄像头32通过USB接口连接于工控机4。

具体地，基于上述能见度测量系统的能见度测量方法，包括以下步骤：

S1.通过能见度仪2获取能见度数据，并将能见度数据对应的能见度信息显示在工控机4上；

S2.通过高清摄像头32获取图片数据，并将图片数据对应的图片显示在工控机4上；

S3.接收控制命令，并根据控制命令执行相应的动作；用户通过工控机4发出控制命令或通过后台系统5发送控制命令，当通过后台系统5输入控制命令时，服务器将该控制命令发送给工控机4。

S4.将能见度数据、图片数据和根据控制命令执行的动作结果同步至后台系统5，同时接收并执行后台系统5发送的控制命令；

在步骤S1中，能见度仪2可以1分钟主动上传一次测量数据和其自身状态信息；在步骤S2中，高清摄像头32可以按照预设时间间隔拍照，也可以在工控机4或后台系统5由用户手动驱动拍照，也可以在工控机4中设置报警阈值，当工控机4检测到能见度值达到报警阈值时触发高清相机进行抓拍。

高清摄像头32可以采用1800万像素高清数码相机，采用现有技术中的多种图像处理技术，以达到无论顺光、逆光、白天、黑夜都可拍到清晰反映实际环境状况的图片目的。

优选地，图片和对应的能见度信息在工控机4和/或后台系统5的显示器52上分界显示于同一页面，如图5所示，左侧为图像界面，右侧为能见度信息界面，通过显示图像，能够很直观地判断高清相机是否在工作，还能够查看当前高清相机摄影的清晰情况。此外，用户通过对图像界面操作特定点击信息，就能够远程手动调节对焦点，本实施例的特定点击信息可以是长按、双击图像界面等，本实施例为双击方式。工控机4或后台系统5在接收到针对图片界面的特定点击信息，获取图片点击位置，工控机4获取点击位置并根据点击位置驱动高清摄像头32对点击位置对应的实际环境位置进行聚焦拍摄。例如用户双击图5中A处，那么就能够远程驱动高清相机对A处进行对焦。能见度信息可以包括能见度曲线趋势图、当前能见度数据等。

进一步地，在步骤S3中，控制命令包括用于控制云台33上下左右运动的运动命令，以使工控机4根据控制命令驱动云台33做相应运动；

包括用于聚焦高清摄像头32的聚焦命令，以使工控机4根据聚焦命令控制高清摄像头32进行聚焦拍摄；

包括用于控制相机雨刷动作的雨刷命令，以使工控机4控制雨刷电机313进行转动；

包括用于启动或关闭高清摄像头32和/或能见度仪2的开机/关机命令，以使工控机4根据开机/关机命令开启或关闭高清摄像头32/能见度仪2。

优选地，这里的工控机4在每天的某个时间控制高清摄像头32和能见度仪2重启一次，以此来更好地保护高清摄像头32和能见度仪2。

如图5所示，为了使读者更清楚地了解本方法，下面以用户在本系统软件中操作过程为例进行举例说明：

1、采集操作—【启动相机】：

在【采集操作】栏中点击【启动相机】按钮，以启动相机开始进入拍摄状态；

2、采集操作—【停止相机】

在【采集操作】栏中点击【停止相机】按钮，以停止相机的拍摄状态工作；

3、采集操作--【保存图像】

在【采集操作】栏中点击【保存图像】按钮，以使相机抓拍一张照片，然后保存到工控机4或后台系统5您指定的文件夹中；

4、采集操作——【启动数据采集】

在【采集操作】栏中点击【启动数据采集】按钮，以启动软件开始采集能见度仪2器上的能见度值，采集到的数据在显示界面进行显示；

5、采集操作——【停止数据采集】

在【采集操作】栏中点击【停止数据采集】按钮，以停止能见度数据采集；

6、云台33控制

在【云台33控制】栏中有一些按钮：

a)“雨刷”：点击一下此按钮，雨刷刮一下；

b)“←”：点住此按钮，不放手，云台33会一直向左转，直到转到他的范围上限；

c)“→”：点住此按钮，不放手，云台33会一直向右转，直到转到他的范围上限

d)“↑”：点住此按钮，不放手，云台33会一直向上转，直到转到他的范围上限；

e)“↓”：点住此按钮，不放手，云台33会一直向下转，直到转到他的范围上限。

实施例二

本实施例与实施例一类似，不同之处在于，如图6所示，本实施例的防护罩31外侧安装有连接于工控机4的温度传感器311，防护罩31内部具有连接于工控机4的加热模块312。本实施例的温度传感器311安装于防护罩31外部，用于检测站点的环境温度。由工控机4驱动加热模块312对防护罩31外壳进行加热，尤其是外壳的透镜玻璃处，通过加热的方式，能够使防护罩31具有除湿除雾防结霜的功能，帮助相机稳定工作，保证图片拍摄效果。加热模块312可以为现有技术中由风机、电阻丝等部件组成的热风型加热模块312或纯电阻丝加热型的加热模块312等，加热模块312的驱动条件可以为开关驱动、触发驱动等方式。

另外，由于周围环境温度较低时容易出现结霜、起雾的问题，所以温度传感器311可以与加热模块312相耦合，当温度传感器311的检测温度达到温度阈值时，工控机4触发加热模块312进行加热工作。

进一步地，防护罩31的透镜玻璃外表面具有相机雨刷，相机雨刷连接有雨刷电机313，雨刷电机313连接于工控机4。相机雨刷的设置方式与现有技术带雨刷的监控摄像机的安装方式一样，具体设置方式不在此进行赘述。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了立柱1；能见度仪2；拍照系统3；防护罩31；温度传感器311；加热模块312；雨刷电机313；高清摄像头32；云台33；安装台331；摄像头纵向角度调节结构332；摄像头周向调节结构333；周向转动台334；连接台335；周向转动电机34；纵向角度调节电机35；工控机4；后台系统5；主处理器51；显示器52；输入键盘53；打印机54等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种能见度测量系统，包括立柱(1)和设置在所述立柱(1)上的能见度仪(2)，其特征在于，所述立柱(1)上还设置有拍照系统(3)，所述拍照系统(3)和能见度仪(2)均连接于工控机(4)，所述拍照系统(3)包括防护罩(31)、位于防护罩(31)内的高清摄像头(32)和位于防护罩(31)下方的云台(33)，所述云台(33)包括固定在所述立柱(1)顶端的安装台(331)，以及位于所述安装台(331)上方的摄像头纵向角度调节结构(332)和摄像头周向调节结构(333)，所述摄像头周向调节结构(333)包括周向活动连接在所述安装台(331)上方的周向转动台(334)，所述摄像头纵向角度调节结构(332)包括位于周向转动台(334)上方且与所述周向转动台(334)铰接的连接台(335)，所述防护罩(31)固定在所述连接台(335)的上方。

2.根据权利要求1所述的能见度测量系统，其特征在于，所述周向转动台(334)通过周向转动电机(34)与所述安装台(331)周向活动连接，所述连接台(335)通过纵向角度调节电机(35)铰接在周向转动台(334)上，且所述周向转动电机(34)和纵向角度调节电机(35)均连接于所述工控机(4)。

3.根据权利要求1所述的能见度测量系统，其特征在于，所述能见度仪(2)和云台(33)均具有RS485接口，且所述能见度仪(2)和云台(33)的RS485接口均通过RS232-RJ485模块连接于所述工控机(4)；所述高清摄像头(32)包括有USB接口，所述高清摄像头(32)通过所述USB接口连接于所述工控机(4)。

4.根据权利要求2或3所述的能见度测量系统，其特征在于，所述防护罩(31)内部或外侧安装有连接于所述工控机(4)的温度传感器(311)，所述防护罩(31)内部具有连接于所述工控机(4)的加热模块(312)。

5.根据权利要求4所述的能见度测量系统，其特征在于，所述防护罩(31)的透镜玻璃外表面具有相机雨刷，所述相机雨刷连接有雨刷电机(313)，所述雨刷电机(313)连接于所述工控机(4)。

6.根据权利要求1所述的能见度测量系统，其特征在于，所述工控机(4)远程连接于后台系统(5)，且所述后台系统(5)包括远程连接于所述工控机(4)的主处理器(51)，所述主处理器(51)连接有显示器(52)、输入键盘(53)和打印机(54)。

7.一种基于权利要求1-6任意一项所述能见度测量系统的能见度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.通过能见度仪(2)获取能见度数据，并将所述能见度数据对应的能见度信息显示在工控机(4)上；

S2.通过高清摄像头(32)获取图片数据，并将所述图片数据对应的图片显示在工控机(4)上；

S3.接收控制命令，并根据所述控制命令执行相应的动作。

8.根据权利要求7所述的能见度测量方法，其特征在于，在步骤S2中，当能见度数据超过报警阈值，或拍照间隔达到预设时间，或接收到拍照命令时驱动高清摄像头(32)执行拍照动作。

9.根据权利要求8所述的能见度测量方法，其特征在于，在步骤S3中，所述控制命令包括用于控制所述云台(33)上下左右运动的运动命令，以使所述工控机(4)根据所述控制命令驱动所述云台(33)做相应运动；

包括用于聚焦高清摄像头(32)的聚焦命令，以使所述工控机(4)根据所述聚焦命令控制所述高清摄像头(32)进行聚焦拍摄；

包括用于控制所述相机雨刷动作的雨刷命令，以使所述工控机(4)控制雨刷电机(313)进行转动；

包括用于启动或关闭高清摄像头(32)和/或能见度仪(2)的开机/关机命令，以使所述工控机(4)根据所述开机/关机命令开启或关闭高清摄像头(32)/能见度仪(2)。

10.根据权利要求9所述的能见度测量方法，其特征在于，步骤S3之后还包括：

S4.将所述能见度数据、图片数据和根据控制命令执行的动作结果同步至后台系统(5)，同时接收并执行后台系统(5)发送的控制命令；

在步骤S2和步骤S4中：图片和对应的能见度信息在工控机(4)和/或后台系统(5)的显示器(52)上分界显示于同一页面，且当接收到针对图片界面的特定点击信息时，获取图片点击位置，并将点击位置发送给工控机(4)，以驱动高清摄像头(32)对点击位置对应的实际环境位置进行聚焦拍摄。