云量自動(dòng)觀測(cè)儀的制造方法

云量自動(dòng)觀測(cè)儀的制造方法

[專利摘要]本實(shí)用新型公開了一種自動(dòng)云觀測(cè)儀，包括：傳感器系統(tǒng)，包括可見光和紅外傳感器模塊，用于采集整個(gè)天空的圖像。采集控制系統(tǒng)由一臺(tái)工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)組成，該計(jì)算機(jī)控制云量自動(dòng)觀測(cè)儀，并執(zhí)行所采集圖像的計(jì)算，處理，存儲(chǔ)和輸出。屏蔽機(jī)構(gòu)布置在由風(fēng)扇葉片和步進(jìn)電機(jī)等組成的兩個(gè)傳感器系統(tǒng)的上方，并由采集控制系統(tǒng)控制其打開和關(guān)閉，并用于保護(hù)傳感器模塊。電源系統(tǒng)采用交流電源模式，通過開關(guān)電源轉(zhuǎn)換為兩個(gè)輸出，為儀器的各個(gè)部分供電。外圍組件（包括機(jī)箱，隔熱板和其他組件）用于整體保護(hù)上述系統(tǒng)。自動(dòng)云觀測(cè)儀用于自動(dòng)測(cè)量整個(gè)天空的云量，對(duì)天氣預(yù)報(bào)，氣候變化分析和公眾氣象服務(wù)具有重要意義。

[專利說明] —一種自動(dòng)云觀測(cè)儀

[技術(shù)領(lǐng)域]

[0001]本實(shí)用新型涉及在氣象學(xué)領(lǐng)域中對(duì)整個(gè)天空的云層的觀測(cè)。它可以替代目前的人工估算方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)天空云量分布的自動(dòng)測(cè)量，適用于地面自動(dòng)氣象站。觀察云層。

[背景技術(shù)]

[0002]云量的觀測(cè)是地面氣象觀測(cè)中最基本的項(xiàng)目之一。云層對(duì)于天氣預(yù)報(bào)，氣候變化分析和向公眾的氣象服務(wù)具有重要意義。在現(xiàn)有的云觀測(cè)方法中，只有對(duì)云高的觀測(cè)才可以實(shí)現(xiàn)儀器測(cè)量，但是對(duì)云量和云形的觀測(cè)仍是人工估算。人工估算云量的觀測(cè)方法已不能滿足天氣預(yù)報(bào)和氣象服務(wù)的需要。迫切需要找到一種能夠自動(dòng)識(shí)別云而不是人眼的儀器。

[0003]從國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)的角度來看，使用全天成像輻射計(jì)對(duì)云和晴天輻射參數(shù)進(jìn)行遙感是必然的方向。全天空成像觀測(cè)技術(shù)的研究已有近100年的歷史，最具代表性的是美國(guó)ARM計(jì)劃選擇的WSI和TSI系統(tǒng)。此外，新西蘭（HSI）和日本（ASIS）的研究人員還開發(fā)了自己的全天空成像系統(tǒng)，用于氣象觀測(cè)和研究。

[0004]在國(guó)內(nèi)，中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所和中國(guó)人民解放軍等單位也已經(jīng)開始研究基于地面云量觀測(cè)的自動(dòng)云量?jī)x。到目前為止，還沒有成熟的產(chǎn)品。

[0005]隨著現(xiàn)代傳感器技術(shù)，微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息處理技術(shù)的飛速發(fā)展及其在氣象觀測(cè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)地面云量自動(dòng)觀測(cè)已成為可行

實(shí)用程序模型內(nèi)容

[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種自動(dòng)的云觀測(cè)儀，可以根據(jù)需求定期測(cè)量整個(gè)天空的云量，對(duì)于氣象預(yù)報(bào)，氣候變化分析和氣象服務(wù)具有重要意義。公共意義。

[0007]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種自動(dòng)云觀測(cè)儀，包括傳感器系統(tǒng)，采集控制系統(tǒng)，屏蔽機(jī)構(gòu)，電源系統(tǒng)和外圍組件。其特征在于，它還包括一個(gè)可見光傳感器（視野> 120°）和一個(gè)紅外傳感器（視野> 45°），用于收集整個(gè)天空的云圖像，該傳感器密封在外部保護(hù)殼中，位于儀器的上端；控制儀器，計(jì)算，處理和輸出所收集數(shù)據(jù)的收集控制系統(tǒng)設(shè)置在外圍組件的主框中。用于保護(hù)傳感器模塊的屏蔽機(jī)構(gòu)由風(fēng)扇葉片和步進(jìn)電機(jī)等組成。它在采集控制系統(tǒng)的控制下被打開和關(guān)閉以保護(hù)傳感器模塊。它位于傳感器系統(tǒng)上方并固定在外部保護(hù)系統(tǒng)的機(jī)箱上；儀器的電源系統(tǒng)采用交流電源，通過開關(guān)電源轉(zhuǎn)換為兩路。輸出用于為每個(gè)組件供電，并設(shè)置在外圍組件的主框中。外圍組件（包括機(jī)箱，隔熱板和其他組件）用于整體保護(hù)上述幾個(gè)系統(tǒng)。傳感器系統(tǒng)，采集控制系統(tǒng)，屏蔽機(jī)構(gòu)和電源系統(tǒng)通過電纜連接。

[0008]優(yōu)選地，所述傳感器系統(tǒng)包括可見光傳感器和紅外傳感器，其中，所述可見光傳感器采用魚眼鏡頭，所述有效視場(chǎng)大于120°，所述有效視場(chǎng)大于120°。紅外傳感器> 45°?？梢姽鈧鞲衅骱图t外傳感器分別固定在可見光外部保護(hù)裝置和紅外外部保護(hù)裝置中，并通過電纜分別連接到采集控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)。

[p] [0009]優(yōu)選地，可見光傳感器外部保護(hù)裝置的特征在于，可見光保護(hù)裝置包括底蓋，O形環(huán)，殼體，可見光攝像機(jī)，螺栓，平墊圈，彈簧墊圈，鎖緊螺母，丙烯酸圓頂，引擎蓋，O形圈，螺栓，平墊圈和彈簧墊圈由14個(gè)部分組成。其中，底蓋上有RJ-45接口和電源接口。

[0010]優(yōu)選地，紅外傳感器外部保護(hù)裝置的特征在于，紅外保護(hù)裝置包括底蓋，O型圈，殼體，紅外攝像機(jī)，螺栓，平墊圈，彈簧墊圈，組件，鎖緊螺母，O形圈，螺栓，平墊圈，彈簧墊圈，角鋼，螺栓，平墊圈和彈簧墊圈由17個(gè)部件組成，其中接地蓋上有串行端口和電源連接。

[0011]優(yōu)選地，采集控制系統(tǒng)由工業(yè)計(jì)算機(jī)組成，該工業(yè)計(jì)算機(jī)通過電纜連接到其他部件以控制儀器，并計(jì)算，處理和輸出收集的數(shù)據(jù)。它固定在外圍組件的主框中。

[0012]優(yōu)選地，屏蔽機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電動(dòng)機(jī)組件，六角形內(nèi)六角平端緊定螺釘自動(dòng)測(cè)量設(shè)備，具有圓柱端的六角形內(nèi)六角緊定螺釘，用于軸的彈性固定環(huán)，螺栓，平墊圈，彈簧墊圈和O形密封圈，框架，軸座，軸，O形圈，上軸承，防塵罩，螺栓，下軸承，下軸承墊圈，限位開關(guān)，六角形內(nèi)六角平端緊定螺釘，風(fēng)扇葉片等。21組成的一部分，通過信號(hào)線與電動(dòng)機(jī)控制器連接。

[0013]優(yōu)選地，電源系統(tǒng)的特征在于，它由斷路器和電源組成，采用交流電源模式，通過開關(guān)電源轉(zhuǎn)換成兩個(gè)輸出，并向每個(gè)電源供電零件。在外圍組件的主框中。

[0014]優(yōu)選地，外圍部件的特征在于，諸如機(jī)架和隔熱板之類的部件被用于全面保護(hù)上述幾種系統(tǒng)。

[0015]本實(shí)用新型提供的主要部件，包括傳感器系統(tǒng)，采集控制系統(tǒng)，屏蔽機(jī)構(gòu)和電源系統(tǒng)，通過電纜連接，并固定在外圍設(shè)備的機(jī)箱內(nèi)或機(jī)箱上。組件。

[專利圖紙]

[圖紙說明]

[0016]圖1是本實(shí)用新型提供的云量自動(dòng)觀測(cè)儀的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

[0017]圖2是該儀器的可見光傳感器的外部保護(hù)裝置的示意圖。

[0018]圖3是儀器組件的紅外傳感器的外部保護(hù)裝置的示意圖。

[0019]圖4是儀器部件的屏蔽機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

[0020]圖5是本實(shí)用新型提供的云量自動(dòng)觀測(cè)儀的整體工作流程圖。

[0021]在圖1中：

[0022]可見光傳感器I'，紅外傳感器2'，遮擋機(jī)構(gòu)3'，購(gòu)置控制系統(tǒng)4'；電源系統(tǒng)5 f外圍組件V。

[0023]在圖2中：

[0024]1.底蓋，2.0型密封圈，3.外殼，4.可見光攝像頭，5.螺栓，6.平墊圈，7.彈簧墊圈，8.鎖緊螺母，9.丙烯酸球罩，10.引擎蓋，11. 0型密封圈，12.螺栓，1 3.平墊圈，1 4.彈簧墊圈。

[0025]在圖3中：

[0026]1.底蓋，2.0型密封圈，3.外殼，4.紅外熱像儀，5.螺栓，6.平墊圈，

[0027] 7.彈簧墊圈，8.鍺窗組件，9.鎖緊螺母，10. 0型密封圈，11.螺栓，12.平墊圈，13.彈簧墊圈，1 4.角形，1 5.螺栓，1 6.平墊圈，1 7.彈簧墊圈。

[0028]在圖4中：

[0029]1.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)總成，2.內(nèi)六角平端緊定螺釘，3.圓柱端內(nèi)六角緊定螺釘，4.軸用擋圈，5.螺栓，6.平墊圈，7.彈簧墊圈，8. 0型密封圈，9.框架，10.軸座，11.軸，1 2.0型密封圈，1 3.上軸承，1 4.防塵蓋，1 5.螺栓，1 6.下軸承，1 7.下軸承墊圈，18.限位開關(guān)鐵，1 9.內(nèi)六角平端緊定螺釘， 20.個(gè)刀片。

[詳細(xì)實(shí)現(xiàn)]

[0030]為了使[技術(shù)領(lǐng)域]的人們更好地理解本實(shí)用新型的解決方案，下面將結(jié)合附圖和[具體實(shí)施方式]對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

[0031]請(qǐng)參考圖1。圖1是本實(shí)用新型提供的自動(dòng)云蓋的[具體實(shí)現(xiàn)]的示意圖。

[0032]在[具體實(shí)施方式]中，本發(fā)明提供的云層自動(dòng)觀測(cè)儀包括可見光傳感器P，紅外傳感器2'遮擋機(jī)構(gòu)3'獲取控制系統(tǒng)4'電源系統(tǒng)5'外圍設(shè)備組件6'。

[0033]請(qǐng)參考圖2，可見光傳感器的外部保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)圖。該結(jié)構(gòu)采用了根據(jù)航空標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的密封元件，由經(jīng)過陽(yáng)極氧化處理的鋁制成，并經(jīng)過了三種預(yù)防措施的處理。有效防護(hù)等級(jí)可以達(dá)到IP65等級(jí)。

[0034]請(qǐng)參考圖3，圖3紅外傳感器外部保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)圖。該結(jié)構(gòu)采用了根據(jù)航空標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的密封件，由經(jīng)過陽(yáng)極氧化處理的鋁制成，并經(jīng)過了三道預(yù)防措施的處理，以達(dá)到有效的防護(hù)等級(jí)。可以達(dá)到IP65等級(jí)。

[0035]請(qǐng)參考圖4，該圖為屏蔽機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，該屏蔽機(jī)構(gòu)由步進(jìn)電機(jī)，軸承，定位裝置和風(fēng)扇葉片組成。該結(jié)構(gòu)由采集和控制系統(tǒng)通過電機(jī)控制器控制。當(dāng)傳感器系統(tǒng)執(zhí)行數(shù)據(jù)采集時(shí)，屏蔽機(jī)構(gòu)被打開，并且在采集完成之后，屏蔽機(jī)構(gòu)被關(guān)閉。這樣可以最大程度地減少可見光和紅外傳感器暴露在陽(yáng)光下的時(shí)間，從而可以有效地防止長(zhǎng)期陽(yáng)光照射對(duì)傳感器造成的損壞。

[0036]其工作原理如下：

[0037]如上所述，本實(shí)用新型提供的云量自動(dòng)觀測(cè)儀主要通過可見光和紅外傳感器采集云圖，并通過內(nèi)置于云中的算法計(jì)算出天空中的云占整個(gè)天空。采集控制系統(tǒng)百分比是云量。計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在本地設(shè)備上，并通過網(wǎng)絡(luò)輸出到數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)云量的自動(dòng)觀測(cè)。當(dāng)前的國(guó)際云識(shí)別算法主要是閾值判斷方法，即以兩個(gè)波段（藍(lán)/紅）的灰度比（或輻射比）作為判斷云和晴空的基礎(chǔ)。物理基礎(chǔ)是大氣分子的散射與波長(zhǎng)成正比（天空是藍(lán)色）。在可見光波段，云散射的相對(duì)波長(zhǎng)不明顯（云為白色）。閾值方法對(duì)于識(shí)別高可見度條件下的云非常有效。但是，在低能見度條件下，氣溶膠的增加會(huì)削弱天空色度的藍(lán)色分量，并且?guī)в袣馊苣z的天空會(huì)變成灰色和白色，這很容易造成氣溶膠的大氣誤差。情況被判斷為云。該儀器有效地結(jié)合了閾值方法和SVM算法，相互學(xué)習(xí)，通過SVM算法學(xué)習(xí)了大量歷史數(shù)據(jù)，并通過時(shí)間上下文關(guān)系結(jié)合了圖像分割，圖像紋理和綜合判斷，極大地提高了總體測(cè)量的準(zhǔn)確性和準(zhǔn)確性。

[0038]自動(dòng)云蓋具有以下功能：

[0039]1.自動(dòng)收集整個(gè)天空的圖像；

[0040]2.自動(dòng)計(jì)算，存儲(chǔ)和輸出全天的云量；

[0041] 3.儀器可以連接到Internet，以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問，控制和升級(jí)。

[0042]綜上所述，自動(dòng)云觀測(cè)儀集成了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，傳感器技術(shù)和通信技術(shù)，采用模塊化設(shè)計(jì)，并引入了電磁兼容性，可靠性和可維護(hù)性。該概念是為了防止日曬，雨淋，灰塵，霜凍，結(jié)露，霉菌，灰塵，雜質(zhì)和腐蝕性氣體污染，并能在高溫和低溫等復(fù)雜環(huán)境中保持穩(wěn)定狀態(tài)。

[0043]上述云量自動(dòng)觀測(cè)儀僅僅是優(yōu)選的解決方案，并且不限于此。在此基礎(chǔ)上，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整，以獲得不同的實(shí)現(xiàn)方式。由于有很多可能的方法來實(shí)現(xiàn)它，因此在這里我不會(huì)一一列舉示例。

[0044]請(qǐng)參考圖5。圖5是本實(shí)用新型提供的自動(dòng)云蓋工作方法的一般流程圖。

[0045]上面詳細(xì)描述了本實(shí)用新型提供的云層自動(dòng)觀測(cè)儀的結(jié)構(gòu)和工作原理。在本文中，將使用特定的示例來描述本實(shí)用新型的原理和實(shí)現(xiàn)。以上實(shí)施例的描述僅用于幫助理解本實(shí)用新型的核心思想。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于[技術(shù)領(lǐng)域]的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也屬于權(quán)利要求書。實(shí)用新型。在保護(hù)范圍內(nèi)。

[要求]

1.一種自動(dòng)云觀測(cè)儀，包括傳感器系統(tǒng)，收集控制系統(tǒng)，屏蔽機(jī)構(gòu)，電源系統(tǒng)和外圍組件，其特征在于還包括：用于收集云的可見光傳感器。整個(gè)天空的圖像，即有效視場(chǎng)^ 120°，紅外傳感器，其有效視場(chǎng)角> 45°，密封在儀器上端的保護(hù)殼中；用于控制儀器，并對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，處理和輸出采集?？刂葡到y(tǒng)設(shè)置在外圍組件的主框中。保護(hù)傳感器模塊的屏蔽機(jī)構(gòu)由風(fēng)扇葉片和步進(jìn)電機(jī)等組成，它們?cè)诓杉刂葡到y(tǒng)的控制下打開和關(guān)閉以保護(hù)傳感器模塊，位于傳感器系統(tǒng)上方并固定在機(jī)箱上外部保護(hù)系統(tǒng)；儀器的供電系統(tǒng)采用交流供電方式，通過開關(guān)電源轉(zhuǎn)換成兩路輸出，為各種部件供電，位于外圍部件中間的主箱內(nèi)。外圍組件（包括機(jī)箱，隔熱罩和其他組件）用于整體保護(hù)上述系統(tǒng)，并且傳感器系統(tǒng)，采集控制系統(tǒng)，屏蔽機(jī)構(gòu)和電源系統(tǒng)通過電纜連接。

根據(jù)權(quán)利要求1所述的云蓋自動(dòng)觀測(cè)儀，其傳感器系統(tǒng)的特征在于，所述傳感器系統(tǒng)包括可見光傳感器和紅外傳感器，其中所述可見光傳感器采用具有有效效果的魚眼鏡頭。視場(chǎng)角^ 120°，紅外傳感器的有效視場(chǎng)> 45°；可見光傳感器和紅外傳感器分別固定在可見光傳感器的外部保護(hù)裝置和紅外傳感器的外部保護(hù)裝置中，并通過電纜連接到采集控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的云蓋自動(dòng)觀測(cè)儀，其傳感器系統(tǒng)中的所述可見光傳感器外部保護(hù)裝置，其特征在于，所述可見光外部保護(hù)裝置包括底蓋，O形密封圈，和外殼，可見光攝像機(jī)，螺栓，平墊圈，彈簧墊圈，鎖緊螺母，丙烯酸圓頂，引擎蓋，O形圈，螺栓，平墊圈，彈簧墊圈，共14個(gè)零件，其中有RJ-45接口和底蓋接口上的電源。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的云層自動(dòng)觀測(cè)儀，其特征在于，所述傳感器系統(tǒng)中的紅外傳感器外部保護(hù)裝置的特征在于，所述紅外傳感器外部保護(hù)裝置包括底蓋自動(dòng)測(cè)量設(shè)備，O形環(huán)，殼體，紅外攝像機(jī)，螺栓，平墊圈，彈簧墊圈，鍺窗組件，鎖緊螺母，O形圈，螺栓，平墊圈，彈簧墊圈，角鋼，螺栓，平墊圈和彈簧墊圈由17個(gè)零件組成。蓋板上有串行端口和電源端口。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的云層自動(dòng)觀測(cè)儀，其采集控制系統(tǒng)的特征在于，所述采集控制系統(tǒng)由工業(yè)計(jì)算機(jī)組成，所述工業(yè)計(jì)算機(jī)通過電纜與其他部件連接?？刂?，計(jì)算，處理和輸出收集到的數(shù)據(jù)的系統(tǒng)固定在外圍組件的主框中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的云層自動(dòng)觀測(cè)儀及其遮蔽機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述遮蔽機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)組件，內(nèi)六角平端緊定螺釘和內(nèi)六角平端。緊定螺釘螺釘，軸的彈性固定環(huán)，螺栓，平墊圈，彈簧墊圈，O形圈密封件，機(jī)器座，軸座，軸，O形圈密封件，上軸承，防塵蓋，螺栓，下軸承，下軸承墊圈，限位開關(guān)齒輪鐵，內(nèi)六角平端緊定螺釘，風(fēng)扇葉片等21個(gè)零件通過信號(hào)線連接到電機(jī)控制器。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的云層自動(dòng)觀測(cè)儀，其供電系統(tǒng)的特征在于，其由斷路器和電源組成，采用交流供電方式，并轉(zhuǎn)換為兩個(gè)輸出通過開關(guān)電源。每個(gè)組件的電源都布置在外圍組件的主箱中。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的云層自動(dòng)觀測(cè)儀，其外圍部件以底盤，隔熱板等部件為特征，以對(duì)上述幾種系統(tǒng)進(jìn)行整體保護(hù)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的云量自動(dòng)觀測(cè)儀，其特征在于，所述傳感器系統(tǒng)，采集控制系統(tǒng)，屏蔽機(jī)構(gòu)，電源系統(tǒng)通過電纜連接，并固定在所述機(jī)箱內(nèi)或機(jī)箱上。外圍組件。

[文檔編號(hào)] G01W1 / 00GK203811829SQ2

[發(fā)布日期] 2014年9月3日申請(qǐng)日期：2014年4月3日優(yōu)先日期：2014年4月3日

[發(fā)明人]李建成，范同堂，張少夫申請(qǐng)人：北京中科宇天科技發(fā)展有限公司