TW201908767A - 海上即時雨量觀測設備 - Google Patents

海上即時雨量觀測設備

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黃俐菁
陳家銘
林清睿
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Abstract

本發明係提供一種海上即時雨量觀測設備，其包含：一浮標，其設有量測單元及處理單元；量測單元具有水下聲壓感應單元；該水下聲壓感應單元係量測至少一水下聲壓強度及其對應之頻率；該處理單元界定有複數雨量值，所述雨量值係分別相依於所述水下聲壓強度及所述頻率，並藉由收受所述水下聲壓強度及所述頻率後，推算相對應之所述雨量值；藉此，爾後若發生降雨時，由於不同降雨型態於海上將會產生不同頻率之聲壓強度，藉由該水下聲壓感應單元量測所述水下聲壓強度及所述頻率後，經擷取並傳送至該處理單元，藉此將所述水下聲壓強度及所述頻率利用回歸經驗關係即可推算相對應之所述雨量值，藉使本發明無須透過人工進行實地測量，即可計算該浮標處之即時雨量及鋒面移動所需時間，藉此降低所耗之人力及時間成本，此外亦可達致提早預警陸上基地站，藉以降低岸上一般社會大眾生命財產之損失

Description

海上即時雨量觀測設備
本發明係提供一種海上即時雨量觀測設備，尤指一種利用浮標離岸之優勢，利用水下聲壓感應單元之海上即時雨量觀測功能，配合訊號擷取、數據分析、資料編碼、儲存與傳輸，將數據即時回傳至陸上基地站。
按，近年由於氣候變遷影響全球，使得氣候在一段時間內造成劇烈波動變化，由於我國屬四面環海之地理環境，對於多變之海洋環境須靠海上氣象觀測以更進一步瞭解海洋氣象環境之相關資訊，因此，藉由海上氣象觀測與陸上氣象觀測互相配合，將有利於掌控氣象觀測之資料。
習知觀測海面之氣候或降雨狀況，一般係利用船舶或相關人員抵達觀測區域後量測，因此，習知觀測海面須人工進行實地測量，且耗費人力及時間成本，此外，無法即時知悉測量之雨量及鋒面移動所需時間，故此將無法提早預警，將提升岸上一般社會大眾之生命財產。
有鑑於此，吾等發明人乃潛心進一步研究海上即時雨量觀測，並著手進行研發及改良，期以一較佳設作以解決上述問題，且在經過不斷試驗及修改後而有本發明之問世。
爰是，本發明之目的係為解決前述問題，為達致以上目的，吾等發明人提供一種海上即時雨量觀測設備，其包含：一浮標，其設有一量測單元及一處理單元；該量測單元具有一水下聲壓感應單元；該水下聲壓感應單元係量測至少一水下聲壓強度及其對應之頻率；該處理單元界定有複數雨量值，所述雨量值係分別相依於所述水下聲壓強度及所述頻率，並藉由收受所述水下聲壓強度及所述頻率後，推算相對應之所述雨量值。
據上所述之海上即時雨量觀測設備，更包含一降雨量測感應單元，其係連結於該處理單元，該降雨量測感應單元係量測水上之所述實際雨量，該處理單元係依據所述水下聲壓強度及所述頻率，以與所述實際雨量間界定一回歸經驗關係，藉以界定相對應之所述雨量值。
據上所述之海上即時雨量觀測設備，其中，該降雨量測感應單元係設置於該量測單元或一陸上資訊站者。
據上所述之海上即時雨量觀測設備，其中，該浮標更設有一擷取單元，該擷取單元係耦接該量測單元及該處理單元之間，且該擷取單元係擷取至少一該量測單元所量測之水下聲壓強度及所述頻率，並傳輸予該處理單元。
據上所述之海上即時雨量觀測設備，其中，處理單元設有複數模式，包含一連續模式，當該處理單元處於該連續模式時，該擷取模組連續接收該水下聲壓感應單元之所述水下聲壓強度值及所述頻率後，即傳輸至該處理單元進行分析解算，以推算相對應之所述雨量值。
據上所述之海上即時雨量觀測設備，更包含一陸上基地站，該陸上基地站更耦接一通訊單元，且該處理單元更耦接一傳輸單元，該通訊單元係訊號連結該傳輸單元，該處理單元係透過該通訊單元及該傳輸單元，藉以將所述數據即時回傳至該陸上基地站。
據上所述之海上即時雨量觀測設備，其中，該處理單元係定時或連續將所述雨量值，透過該傳輸單元與該通訊單元傳至該陸上基地站。
據上所述之海上即時雨量觀測設備，其中，該處理單元更耦接一存儲單元，該處理單元將所述訊息儲存至一存儲單元。
據上所述之海上即時雨量觀測設備，其中，該量測單元更設有一風速風向量測單元、一波浪方向波譜分析單元及一載台傾斜角單元，該擷取單元係擷取該風速風向量測單元所量測之風速風向訊號、該波浪方向波譜分析單元所量測之波譜訊號與該載台傾斜角單元所量測之傾斜訊號，並傳至該處理單元予以分析後，再經由該傳輸單元傳至該陸上基地站。
是由上述說明及設置，顯見本發明主要具有下列數項優點及功效，茲逐一詳述如下：
1.本發明利用該陸上基地站藉由該通訊單元發送其一所述模式之訊息，當該傳輸單元接收其一所述模式之訊息時，該處理單元即令該降雨量測感應單元及該水下聲壓感應單元進行運作，藉以使該降雨量測感應單元及該水下聲壓感應單元於每一所述模式下共同作業；而後該擷取單元擷取該降雨量測感應單元之所述實際雨量及該水下聲壓感應單元之所述水下聲壓強度及所述頻率並傳送至該處理單元，該處理單元將所述水下聲壓強度及所述頻率，與所述實際雨量間界定該回歸經驗關係，藉以界定相對應之所述雨量值，即可達致即時監測浮標區域之即時雨量及鋒面移動所需時間；而後將所述雨量值予以編碼，並儲存至該存儲單元，而後該處理單元並利用該傳輸單元與該通訊單元傳至該陸上基地站；此後，若發生降雨時，由於不同降雨型態於海上將會產生不同頻率之聲壓強度，藉由該水下聲壓感應單元量測所述水下聲壓強度及所述頻率後，利用該擷取單元擷取並傳送至該處理單元，藉此將所述水下聲壓強度及所述頻率利用回歸經驗關係即可推算相對應之所述雨量值，藉使本發明無須透過人工進行實地測量，即可計算該浮標處之即時雨量及鋒面移動所需時間，藉此降低所耗之人力及時間成本。
2.本發明於一般狀態下係以正常模式運作，而遇特殊降雨或預測即將降雨時，則藉由該陸上基地站發送連續模式之訊息之後，則該降雨量測感應單元及該水下聲壓感應單元將由正常模式切換為連續模式進行量測；本發明亦可轉換至事件模式，該處理單元可依據另一所述區間使該降雨量測感應單元及該水下聲壓感應單元在此區間內運作；故此，當帶有雷雨胞之鋒面抵達該浮標上方時，藉由該浮標即時量測分析雨量及鋒面移動所需時間，提早預警該陸上基地站，藉以降低岸上一般社會大眾生命財產之損失。
3.當本發明之所述雨量值無法利用該傳輸單元與該通訊單元進行訊號連結時，則該處理單元先將所述雨量值儲存至該存儲單元，而後該處理單元定時將所述雨量值經由該傳輸單元與該通訊單元傳至該陸上基地站。
4.本發明可藉由該擷取單元分別擷取該風速風向量測單元所量測之風速風向訊號、該波浪方向波譜分析單元所量測之波譜訊號及該載台傾斜角單元所量測之傾斜訊號，並傳至該處理單元予以分析後，再經由該傳輸單元傳至該陸上基地站，藉此將風速風向訊號、波譜訊號及傾斜訊號整合後，利用通訊單元傳送修正訊號至該處理單元，以利用該處理單元修正海上雨量因風速或載具傾角所產生之誤差。
關於吾等發明人之技術手段，茲舉數種較佳實施例配合圖式於下文進行詳細說明，俾供 鈞上深入了解並認同本發明。
請先參閱第1圖所示，本發明係一種海上即時雨量觀測設備，其包含：
一浮標1，其設有一量測單元11及一處理單元13；該量測單元11具有一水下聲壓感應單元112；該水下聲壓感應單元112係量測至少一水下聲壓強度及其對應之頻率；該處理單元13界定有複數雨量值，所述雨量值係分別相依於所述水下聲壓強度及所述頻率，並藉由收受所述水下聲壓強度及所述頻率後，推算相對應之所述雨量值；在一較佳實施例中，該處理單元13係連結於一降雨量測感應單元111，該降雨量測感應單元111係量測水上之所述實際雨量，該處理單元13係依據所述水下聲壓強度及所述頻率，以與所述實際雨量間界定一回歸經驗關係，藉以界定相對應之所述雨量值；在一實施例中，該降雨量測感應單元111係設置於該量測單元11或一陸上資訊站（圖未繪示）；在另一實施例中，該降雨量測感應單元111係設置於該量測單元11者，即係設置於該浮標1；而若該降雨量測感應單元111係設置於該陸上資訊站者，在一實施例中，該陸上資訊站可為氣象局之雨量觀測站；
該浮標1更設有一擷取單元12，該擷取單元12係耦接該量測單元11及該處理單元13之間，且該擷取單元12係擷取至少一該量測單元11所量測之水下聲壓強度及所述頻率，並傳輸予該處理單元13；
該處理單元13設有複數模式及對應所述模式之區間值，在一較佳實施例中，包含有正常模式、連續模式及事件模式；當該處理單元13處於該連續模式時，該擷取模組12連續接收該水下聲壓感應單元112之所述水下聲壓強度值及所述頻率後，即傳輸至該處理單元13進行分析解算，以推算相對應之所述雨量值；以及
一陸上基地站2，該陸上基地站更耦接一通訊單元21，且該處理單元13更耦接一傳輸單元14，該通訊單元21係訊號連結該傳輸單元14，該處理單元13係透過該通訊單元21及該傳輸單元14，藉以將所述數據即時回傳至該陸上基地站2；在一實施例中，該處理單元13係定時或連續將所述雨量值，透過該傳輸單元14與該通訊單元21傳至該陸上基地站2；此外，該處理單元13更耦接一存儲單元15，該處理單元13將所述雨量值儲存至一存儲單元15。
藉此，該陸上基地站2可藉由該通訊單元21發送其一所述模式之訊息，當該傳輸單元14接收其一所述模式之訊息時，該處理單元13即令該降雨量測感應單元111及該水下聲壓感應單元112進行運作，藉以使該降雨量測感應單元111及該水下聲壓感應單元112於每一所述模式下共同作業；而後該擷取單元12擷取該降雨量測感應單元111之所述實際雨量及該水下聲壓感應單元112之所述水下聲壓強度及所述頻率並傳送至該處理單元13，而後該處理單元13將所述水下聲壓強度及所述頻率，與所述實際雨量間界定該回歸經驗關係，藉以界定相對應之所述雨量值，而後將所述雨量值予以編碼，並儲存至該存儲單元15，而後該處理單元13並利用該傳輸單元14與該通訊單元21傳至該陸上基地站2；
本實施例之模式係連續模式時，該處理單元13即接收到該連續模式之訊息，該處理單元13即令該降雨量測感應單元111及該水下聲壓感應單元112進行運作，隨後該擷取單元12即連續擷取該降雨量測感應單元111之所述實際雨量及該水下聲壓感應單元112之所述水下聲壓強度及所述頻率並傳送至該處理單元13，經該處理單元13計時至其一所述區間值後，該擷取單元12與該處理單元13即同時並行運作；而後該處理單元13依據所述水下聲壓強度及所述頻率，以與所述實際雨量間界定該回歸經驗關係，藉以界定相對應之所述雨量值；而後將所述雨量值編碼後傳至該存儲單元15，該處理單元13即連續將儲存至該存儲單元15之所述雨量值利用該傳輸單元14與該通訊單元21傳至該陸上基地站2，使該陸上基地站2即可獲得連續觀測之所述雨量值；
此後，若發生降雨時，由於不同降雨型態於海上將會產生不同頻率之聲壓強度，藉由該水下聲壓感應單元112量測所述水下聲壓強度及所述頻率後，利用該擷取單元12擷取並傳送至該處理單元13，藉此將所述水下聲壓強度及所述頻率利用回歸經驗關係即可推算相對應之所述雨量值，藉使本發明無須透過人工進行實地測量，即可計算該浮標1處之即時雨量及鋒面移動所需時間，藉此降低所耗之人力及時間成本。
而若所述雨量值無法利用該傳輸單元14 與該通訊單元21進行訊號連結時，則該處理單元13先將所述雨量值儲存至該存儲單元15，而後該處理單元13定時將所述雨量值經由該傳輸單元14與該通訊單元21傳至該陸上基地站2。
本發明於一般狀態下係以正常模式運作，而遇特殊降雨或預測即將降雨時，則藉由該陸上基地站2發送連續模式之訊息之後，則該降雨量測感應單元111及該水下聲壓感應單元112將由正常模式切換為連續模式進行量測；本發明亦可轉換至事件模式，該處理單元13可依據另一所述區間使該降雨量測感應單元111及該水下聲壓感應單元112在此區間內運作，惟其僅係舉例說明，並不以此作為限定；故此，當帶有雷雨胞之鋒面抵達該浮標1上方時，藉由該浮標1即時量測分析雨量及鋒面移動所需時間，提早預警該陸上基地站2，藉以降低岸上一般社會大眾生命財產之損失。
本發明於另一實施例中，該量測單元11更設有一風速風向量測單元113、一波浪方向波譜分析單元114及一載台傾斜角單元115，該擷取單元12係分別擷取該風速風向量測單元113所量測之風速風向訊號、該波浪方向波譜分析單元114所量測之波譜訊號及該載台傾斜角單元115所量測之傾斜訊號，並傳至該處理單元13予以分析後，再經由該傳輸單元14傳至該陸上基地站2，藉此將風速風向訊號、波譜訊號及傾斜訊號整合後，利用通訊單元21傳送一修正訊號至該處理單元13，以利用該處理單元13修正海上雨量因風速或載具傾角所產生之誤差。
綜上所述，本發明所揭露之技術手段確能有效解決習知等問題，並達致預期之目的與功效，且申請前未見諸於刊物、未曾公開使用且具長遠進步性，誠屬專利法所稱之發明無誤，爰依法提出申請，懇祈 鈞上惠予詳審並賜准發明專利，至感德馨。
惟以上所述者，僅為本發明之數種較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
〔本發明〕
1‧‧‧浮標
11‧‧‧量測單元
111‧‧‧降雨量測感應單元
112‧‧‧水下聲壓感應單元
12‧‧‧擷取單元
13‧‧‧處理單元
14‧‧‧傳輸單元
15‧‧‧存儲單元
2‧‧‧陸上基地站
21‧‧‧通訊單元
第1圖係本發明之架構示意圖。

Claims (9)

  1. 一種海上即時雨量觀測設備，其包含： 一浮標，其設有一量測單元及一處理單元；該量測單元具有一水下聲壓感應單元；該水下聲壓感應單元係量測至少一水下聲壓強度及其對應之頻率；該處理單元界定有複數雨量值，所述雨量值係分別相依於所述水下聲壓強度及所述頻率，並藉由收受所述水下聲壓強度及所述頻率後，推算相對應之所述雨量值。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之海上即時雨量觀測設備，更包含一降雨量測感應單元，其係連結於該處理單元，該降雨量測感應單元係量測水上之所述實際雨量，該處理單元係依據所述水下聲壓強度及所述頻率，以與所述實際雨量間界定一回歸經驗關係，藉以界定相對應之所述雨量值。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之海上即時雨量觀測設備，其中，該降雨量測感應單元係設置於該量測單元或一陸上資訊站者。
  4. 如申請專利範圍第1至3項所述之海上即時雨量觀測設備，其中，該浮標更設有一擷取單元，該擷取單元係耦接該量測單元及該處理單元之間，且該擷取單元係擷取至少一該量測單元所量測之水下聲壓強度及所述頻率，並傳輸予該處理單元。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之海上即時雨量觀測設備，其中，處理單元設有複數模式，包含一連續模式，當該處理單元處於該連續模式時，該擷取模組連續接收該水下聲壓感應單元之所述水下聲壓強度值及所述頻率後，即傳輸至該處理單元進行分析解算，以推算相對應之所述雨量值。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之海上即時雨量觀測設備，更包含一陸上基地站，該陸上基地站更耦接一通訊單元，且該處理單元更耦接一傳輸單元，該通訊單元係訊號連結該傳輸單元，該處理單元係透過該通訊單元及該傳輸單元，藉以將所述數據即時回傳至該陸上基地站。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之海上即時雨量觀測設備，其中，該處理單元係定時或連續將所述雨量值，透過該傳輸單元與該通訊單元傳至該陸上基地站。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之海上即時雨量觀測設備，其中，該處理單元更耦接一存儲單元，該處理單元將所述雨量值儲存至一存儲單元。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之海上即時雨量觀測設備，其中，該量測單元更設有一風速風向量測單元、一波浪方向波譜分析單元及一載台傾斜角單元，該擷取單元係擷取該風速風向量測單元所量測之風速風向訊號、該波浪方向波譜分析單元所量測之波譜訊號與該載台傾斜角單元所量測之傾斜訊號，並傳至該處理單元予以分析後，再經由該傳輸單元傳至該陸上基地站。
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