CN110888184A - 一种环境微气象监控方法、装置、系统及服务器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及大气环境监控技术领域，尤其为一种环境微气象监控方法、装置、系统及服务器，方法包括：将待监测区域划分为多个大小一致的子区域，对每个子区域的气象要素进行固定采集和移动采集；对采集到的子区域的气象要素进行数据分析处理，将采集到的物理信号转化为数字信号；对数字信号数据处理和分析，通过对非正常的环境参数进行阈值的设定，从而判断监测区域的环境是否异常，同时将数据处理和分析的结果与当地的气象部门进行数据交换，并根据数据交换结果反馈调节环境参数的阈值。本发明还公开了一种环境微气象监控装置、系统及服务器与上述方法具有相同的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及大气环境监控技术领域，具体为一种环境微气象监控方法、装置、系统及服务器。
背景技术
近些年由于天气异常和天气现象的多变性，出现短时突发性天气现象的频率逐年增加，给农业生产、人民生活都来了很大的影响。目前，我国综合气象观测业务应对重大灾害应急、大型活动气象服务、重污染等灾害性天气监测等方面的应用需求，还存在需要解决近地面低空探测手段缺乏、灵活性差、成本高、气象综合观测能力低下等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环境微气象监控方法、装置、系统及服务器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种环境微气象监控方法，该方法包括：
将待监测区域划分为多个大小一致的子区域，对每个子区域的气象要素进行固定采集和移动采集；
对采集到的子区域的气象要素进行数据分析处理，将采集到的物理信号转化为数字信号；
对数字信号数据处理和分析，通过对非正常的环境参数进行阈值的设定，从而判断监测区域的环境是否异常，同时将数据处理和分析的结果与当地的气象部门进行数据交换，并根据数据交换结果反馈调节环境参数的阈值。
优选的，子区域为人流、车流的密集区，气象要素包括温、压、湿、气、风、雨、辐射，固定采集采用将数据采集设备固定在所监测区域的人工建筑物或自然物体，移动采集采用将数据采集设备以车载或机载以预设的线路行驶。
优选的，人流、车流的密集区包括城市的商业圈、旅游景点、医院、车站、学校、因天气影响造成的事故多发段、易发生气象灾害地段、城际高速公路出入口处，车载基于机动车或非机动，机载基于无人机。
优选的，非正常的环境参数的阈值设定方法包括：根据当地气象部门以一个或数个周期内的环境平均值作为发布的数据为基准，通过数字信号数据处理和分析后与基准数据做比较，以此判断是否异常，当数字信号数据处理和分析的结果与当地的气象部门数据交换后，根据交换结果更新阈值。
为实现上述目的，本发还明提供如下技术方案：一种环境微气象监控装置，包括：
固定采集端，用于对子区域的地面气象要素进行定点、定时采集；
移动采集端，用于对子区域的近地面低空气象要素进行定点、定时采集；
数据处理平台，对固定采集端以及移动采集端采集的数据进行分析和处理；
互联网交互系统，用于对数据分析和处理的结果进行发布，以使用户获知环境微气象信息；
其中，所述数据处理平台分别与固定采集端、移动采集端以及互联网交互系统通信连接。
优选的，所述固定采集端包括温湿度传感器、路面状况传感器、气压传感器、天气气象仪、能见度仪、紫外线传感器、PM2.5/PM10传感器以及CO2/SO2/O3传感器，所述移动采集端包括气压传感器、手持气象站和视频监测设备。
优选的，所述数据处理平台包括处理终端以及与其连接的数据处理模块，其中，所述数据处理模块与温湿度传感器、路面状况传感器、气压传感器、天气气象仪、能见度仪、紫外线传感器、PM2.5/PM10传感器以及CO2/SO2/O3传感器、气压传感器、手持气象站和视频监测设备连接，所述处理终端通过通信模块连接互联网交互系统。
优选的，所述互联网交互系统包括GPRS、4G、互联网或GSM通信模式。
为实现上述目的，本发还明提供如下技术方案：一种环境微气象监控服务器，包括：
处理器和存储器，所述处理器和所述存储器通过总线电连接；
所述存储器中存储有程序代码；
所述处理器，用于通过所述总线从所述存储器中读取并运行所述程序代码，执行如上述任一项所述的方法。
为实现上述目的，本发还明提供如下技术方案：一种环境微气象监控系统，包括，如上述所述的服务器，该服务器与数据处理平台通信连接，并且该数据处理平台通过互联网交互系统通信连接到当地的气象部门，与其进行数据交换，所述气象部门、联网交互系统将数据分析处理的结果进行发布，以使用户获知环境微气象信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明中，可将监测区域采集的数据以GPRS、4G、GSM或互联网的技术手段通过短信、电视广播、网站、LED屏、卫星DAB等多种手段发布给用户移动终端。可以使用户能够实时获得环境微气象的气象数据。
本发明，采用将固定监测方式和移动监测方式相结合，从而共同构成的新的环境微气象监测网，以待监测区域划分的子区域为单位在重要路段通过固定和移动监测两种方式，将图像、视频和数字信息以最直观及时的方式以互联网交互系发布到当地的气象部门，以及响应给当地的用户(城市居民)，以本装置检测到的环境参数数据与当地的气象部门进行数据交换，并根据数据交换结果反馈调节环境参数的阈值，从而实现为用户进行精准提示、预告等，同时用户在没有当地气象部门推送或预报当地环境微气象的实时信息时也能通过本装置、系统能够直观地获取当地环境微气象的实时信息。
本发明，以固定监测方式和移动监测方式相结合，从而共同构成的新的环境微气象监测网，有效地解决了目前地面低空探测手段缺乏、灵活性差、成本高、气象综合观测能力低下等问题。是一种较新的环境微气象的地面观测方法。
附图说明
图1为本发明环境微气象监控方法流程图；
图2为本发明环境微气象监控装置示意图；
图3为本发明环境微气象监控服务器示意图；
图4为本发明环境微气象监控系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～4，本发明提供一种技术方案：
一种环境微气象监控方法，该方法包括步骤100～120：
步骤100：将待监测区域划分为多个大小一致的子区域，对每个子区域的气象要素进行固定采集和移动采集；
步骤110：对采集到的子区域的气象要素进行数据分析处理，将采集到的物理信号转化为数字信号；
步骤120：对数字信号数据处理和分析，通过对非正常的环境参数进行阈值的设定，从而判断监测区域的环境是否异常，同时将数据处理和分析的结果与当地的气象部门进行数据交换，并根据数据交换结果反馈调节环境参数的阈值。
作为进一步的改进方案，子区域为人流、车流的密集区，气象要素包括温、压、湿、气、风、雨、辐射，固定采集采用将数据采集设备固定在所监测区域的人工建筑物或自然物体，移动采集采用将数据采集设备以车载或机载以预设的线路行驶。
作为进一步的改进方案，人流、车流的密集区包括城市的商业圈、旅游景点、医院、车站、学校、因天气影响造成的事故多发段、易发生气象灾害地段、城际高速公路出入口处，车载基于机动车或非机动，机载基于无人机。
作为进一步的改进方案，非正常的环境参数的阈值设定方法包括：根据当地气象部门以一个或数个周期内的环境平均值作为发布的数据为基准，通过数字信号数据处理和分析后与基准数据做比较，以此判断是否异常，当数字信号数据处理和分析的结果与当地的气象部门数据交换后，根据交换结果更新阈值。
如图2所示，本发明还提供一种环境微气象监控装置，包括：
固定采集端，用于对子区域的地面气象要素进行定点、定时采集；
移动采集端，用于对子区域的近地面低空气象要素进行定点、定时采集；
数据处理平台，对固定采集端以及移动采集端采集的数据进行分析和处理；
互联网交互系统，用于对数据分析和处理的结果进行发布，以使用户获知环境微气象信息；
其中，所述数据处理平台分别与固定采集端、移动采集端以及互联网交互系统通信连接。
作为进一步的改进方案，所述固定采集端包括温湿度传感器、路面状况传感器、气压传感器、天气气象仪、能见度仪、紫外线传感器、PM2.5/PM10传感器以及CO2/SO2/O3传感器，所述移动采集端包括气压传感器、手持气象站和视频监测设备。
作为进一步的改进方案，所述数据处理平台包括处理终端以及与其连接的数据处理模块，其中，所述数据处理模块与温湿度传感器、路面状况传感器、气压传感器、天气气象仪、能见度仪、紫外线传感器、PM2.5/PM10传感器以及CO2/SO2/O3传感器、手持气象站和视频监测设备连接，所述处理终端通过通信模块连接互联网交互系统。
作为进一步的改进方案，所述互联网交互系统包括GPRS、4G、互联网或GSM通信模式。
如图3所示，本发明还提供一种环境微气象监控服务器，包括：
处理器和存储器，所述处理器和所述存储器通过总线电连接；
所述存储器中存储有程序代码；
所述处理器，用于通过所述总线从所述存储器中读取并运行所述程序代码，执行如上述任一项所述的方法。
如图4所示，本发明还提供一种环境微气象监控系统，包括，如上述所述的服务器，该服务器与数据处理平台通信连接，并且该数据处理平台通过互联网交互系统通信连接到当地的气象部门，与其进行数据交换，所述气象部门、联网交互系统将数据分析处理的结果进行发布，以使用户获知环境微气象信息。
在本发明中的方法采用将固定监测方式和移动监测方式相结合，从而共同构成的新的环境微气象监测网。具体是：固定监测方式以固定采集端为采集设备，监测手段分为自动气象站数字化以及视频监测方式。自动气象站数字化监测是集温、压、湿、风、雨、辐射等气象要素于一体的气象要素采集方式，主要依赖于温湿度传感器、路面状况传感器、气压传感器、天气气象仪、能见度仪、紫外线传感器、PM2.5/PM10传感器、CO2/SO2/O3传感器。移动监测方式以移动采集端为采集设备，通过移动终端搭载便携式气象要素传感器、手持气象站和视频监测设备实现移动式气象监测。
固定采集端的安装依据为人流、车流的密集区，保证在突发状况天气现象来临时能够及时感知，并有针对性的预警。拟在城市的商业圈、旅游景点、医院、车站、学校、因天气影响造成的事故多发段、易发生气象灾害地段(地势低洼，山体滑坡等)、城际高速公路出入口等地安装观测系统，包括高清视频摄像、微型气象站、能见度仪、天气现象仪、路面状况传感器等设备。该种方式获得的监测数据真实可靠，可以直接判别街区内实时天气的变化情况。固定监测设备也可用来校验天气预报的准确性，为预报准确率提供更加全面的评估手段。
移动采集端的采集方式主要依靠以下机动车或非机动车搭载采集设备工作，具体是：一是使用车载气象要素传感器实行移动式气象要素的监测，根据需求灵活调度，是兼顾数字和视频图像最全面的采集；二是使用无人机搭载采集器进行气象监测，该种手段具有操作简单、机动灵活、反应快速等特点，可将其应用到车和人不便到达的地方，搜集灾害影响或气象数据；三是将气象要素做成微型采集器安装在非机动车或行人背包上，该种方式成本低廉，可用于实现加密气象数据的目的。车载气象要素搭建全面，包括小型自动气象站、视频监测系统和路面状态传感器等气象要素，检测过程中停靠在路边或均速低速行驶，此时要根据车速和行驶特性综合观测修正采集到的气象要素值。无人机气象侦查机搭载手持气象站和视频监测设备，是一种快捷、高效的移动气象数据采集方式；非机动车和行人的移动监测特点是能够采集高时间、高空间分辨率的数据，以轻便的微型采集设备为主，设备具有便携性。
本发明中，将待监测区域分为多个子区域，通过其子区域进行固定采集和移动采集的气象要素采集，有效地解决了目前地面低空探测手段缺乏、灵活性差、成本高、气象综合观测能力低下等问题。是一种较新的环境微气象的地面观测方法。
本发明中，可提供温度、湿度、气压、紫外辐射等气象要素,以及PM2.5、PM10、CO、CO2、O3、SO2等环境要素的机载探测,还可通过反演无人机的飞行姿态和飞行参数来获得大气环境的风向、风速数据。
本发明中，可将监测区域采集的数据以GPRS、4G、GSM或互联网的技术手段通过短信、电视广播、网站、LED屏、卫星DAB等多种手段发布给用户移动终端。可以使用户能够实时获得环境微气象的气象数据。
本发明中，服务器可以包括存储器、存储控制器、一个或多个(图中仅示出一个)处理器等，各元件之间直接或间接地电连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件之间可以通过一条或多条通讯总线或信号总线实现电连接。环境微气象监控方法分别包括至少一个可以以软件或固件(firmware)的形式存储于存储器中的软件功能模块，例如所述环境微气象监控装置包括的软件功能模块或计算机程序。存储器可以存储各种软件程序以及模块，如本申请实施例提供的环境微气象监控方法及装置对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现本申请实施例中的监控方法。
本发明，采用将固定监测方式和移动监测方式相结合，从而共同构成的新的环境微气象监测网，以待监测区域划分的子区域为单位在重要路段通过固定和移动监测两种方式，将图像、视频和数字信息以最直观及时的方式以互联网交互系发布到当地的气象部门，以及响应给当地的用户(城市居民)，以本装置检测到的环境参数数据与当地的气象部门进行数据交换，并根据数据交换结果反馈调节环境参数的阈值，从而实现为用户进行精准提示、预告等，同时用户在没有当地气象部门推送或预报当地环境微气象的实时信息时也能通过本装置、系统能够直观地获取当地环境微气象的实时信息。
本发明，以固定监测方式和移动监测方式相结合，从而共同构成的新的环境微气象监测网，有效地解决了目前地面低空探测手段缺乏、灵活性差、成本高、气象综合观测能力低下等问题。是一种较新的环境微气象的地面观测方法。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种环境微气象监控方法，其特征在于，该方法包括：
将待监测区域划分为多个大小一致的子区域，对每个子区域的气象要素进行固定采集和移动采集；
对采集到的子区域的气象要素进行数据分析处理，将采集到的物理信号转化为数字信号；
对数字信号数据处理和分析，通过对非正常的环境参数进行阈值的设定，从而判断监测区域的环境是否异常，同时将数据处理和分析的结果与当地的气象部门进行数据交换，并根据数据交换结果反馈调节环境参数的阈值。
2.根据权利要求1所述的一种环境微气象监控方法，其特征在于，子区域为人流、车流的密集区，气象要素包括温、压、湿、气、风、雨、辐射，固定采集采用将数据采集设备固定在所监测区域的人工建筑物或自然物体，移动采集采用将数据采集设备以车载或机载以预设的线路行驶。
3.根据权利要求2所述的一种环境微气象监控方法，其特征在于，人流、车流的密集区包括城市的商业圈、旅游景点、医院、车站、学校、因天气影响造成的事故多发段、易发生气象灾害地段、城际高速公路出入口处，车载基于机动车或非机动，机载基于无人机。
4.根据权利要求1所述的一种环境微气象监控方法，其特征在于，非正常的环境参数的阈值设定方法包括：根据当地气象部门以一个或数个周期内的环境平均值作为发布的数据为基准，通过数字信号数据处理和分析后与基准数据做比较，以此判断是否异常，当数字信号数据处理和分析的结果与当地的气象部门数据交换后，根据交换结果更新阈值。
5.一种环境微气象监控装置，其特征在于，包括：
固定采集端，用于对子区域的地面气象要素进行定点、定时采集；
移动采集端，用于对子区域的近地面低空气象要素进行定点、定时采集；
数据处理平台，对固定采集端以及移动采集端采集的数据进行分析和处理；
互联网交互系统，用于对数据分析和处理的结果进行发布，以使用户获知环境微气象信息；
其中，所述数据处理平台分别与固定采集端、移动采集端以及互联网交互系统通信连接。
6.根据权利要求1所述的一种环境微气象监控装置，其特征在于，所述固定采集端包括温湿度传感器、路面状况传感器、气压传感器、天气气象仪、能见度仪、紫外线传感器、PM2.5/PM10传感器以及CO2/SO2/O3传感器，所述移动采集端包括气压传感器、手持气象站和视频监测设备。
7.根据权利要求6所述的一种环境微气象监控装置，其特征在于，所述数据处理平台包括处理终端以及与其连接的数据处理模块，其中，所述数据处理模块与温湿度传感器、路面状况传感器、气压传感器、天气气象仪、能见度仪、紫外线传感器、PM2.5/PM10传感器以及CO2/SO2/O3传感器、手持气象站和视频监测设备连接，所述处理终端通过通信模块连接互联网交互系统。
8.根据权利要求7所述的一种环境微气象监控装置，其特征在于，所述互联网交互系统包括GPRS、4G、互联网或GSM通信模式。
9.一种环境微气象监控服务器，其特征在于，包括：
处理器和存储器，所述处理器和所述存储器通过总线电连接；
所述存储器中存储有程序代码；
所述处理器，用于通过所述总线从所述存储器中读取并运行所述程序代码，执行如权利要求1-4任一权项所述的方法。
10.一种环境微气象监控系统，其特征在于，包括，如权利要求9所述的服务器，该服务器与数据处理平台通信连接，并且该数据处理平台通过互联网交互系统通信连接到当地的气象部门，与其进行数据交换，所述气象部门、联网交互系统将数据分析处理的结果进行发布，以使用户获知环境微气象信息。
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