專利名稱：用于地面氣象觀測的結(jié)冰自動觀測方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于地面氣象觀測的自動觀測結(jié)冰裝置及其方法。
背景技術(shù)：
目前氣象站進(jìn)行地面氣象觀測時(shí)，一般都是由專門的觀測人員觀測場中蒸發(fā)皿中 的水是否結(jié)冰，人工觀測依靠目測判斷是否發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，需要每天定時(shí)觀測，觀測一天分 為24次、8次或3次不同的頻率，人工觀測存在很大的人為差異，觀測的結(jié)果不準(zhǔn)確，由于觀 測頻率間隔太長，導(dǎo)致不能及時(shí)反應(yīng)出觀測結(jié)果，無法判斷結(jié)冰現(xiàn)象是否發(fā)生的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種于地面氣象觀測的結(jié)冰自動觀測方法和裝置，要解決人 工對地面氣象觀測的不準(zhǔn)確、不及時(shí)的技術(shù)問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種用于地面氣象觀測的結(jié)冰自動 觀測裝置，包括一個盛水容器，所述盛水容器是淺圓筒形的金屬質(zhì)結(jié)冰皿，結(jié)冰皿的中心 固定有一定位軸，定位軸上套有一個直徑小于結(jié)冰皿內(nèi)徑的漂浮轉(zhuǎn)盤，漂浮轉(zhuǎn)盤的中央有 一個與定位軸外徑略大的圓孔，在結(jié)冰皿的邊緣固定有一微型風(fēng)機(jī)，微型風(fēng)機(jī)與電源連接， 結(jié)冰皿的斜上方固定有圖像采集器，圖像采集器的數(shù)據(jù)輸出端與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)輸入端連 接。所述計(jì)算機(jī)包括用于接收拍攝圖像數(shù)據(jù)的輸入/輸出模塊，入/輸出模塊的輸出 接口與CPU的輸入接口連接；用于制定時(shí)讀取拍攝圖片的定時(shí)模塊，時(shí)模塊輸入接口與CPU 的輸出接口連接；CPU中包括用于自動識別拍攝圖片的識別模塊；用于檢查是否到要比較 圖片時(shí)間的檢測模塊；用于比較微型風(fēng)機(jī)吹風(fēng)前后拍攝圖片區(qū)別的比較模塊；上述CPU的 一個信號輸入輸出接口連接用于存儲拍攝圖片、比較結(jié)果的存儲模塊；上述CPU的一個信 號輸入輸出接口連接用于顯示比較結(jié)果的顯示模塊。所述漂浮轉(zhuǎn)盤上有圖案。所述漂浮轉(zhuǎn)盤的外徑比結(jié)冰皿內(nèi)徑小10 20毫米。所述漂浮轉(zhuǎn)盤的圓孔比定位軸的外徑大0. 5 1. 5毫米。所述漂浮轉(zhuǎn)盤是密度小于水，且不吸水的薄片。所述漂浮轉(zhuǎn)盤的厚度為1 2毫米。所述圖像采集器是(XD攝像機(jī)。所述微型風(fēng)機(jī)與電源之間連接定時(shí)器。所述基于用于地面氣象觀測的結(jié)冰自動觀測裝置的方法，有以下步驟步驟一 圖像采集器拍攝微型風(fēng)機(jī)吹風(fēng)前結(jié)冰皿水面的圖像。步驟二 啟動微型風(fēng)機(jī)，向結(jié)冰皿的水面吹微風(fēng)。步驟三圖像采集器拍攝微型風(fēng)機(jī)吹風(fēng)后結(jié)冰皿水面的圖像。步驟四通過計(jì)算機(jī)的定時(shí)模塊，定時(shí)讀取圖像采集器內(nèi)的拍攝圖像，將圖像傳至存儲模塊。步驟五通過檢測模塊判斷是否到需要比較拍攝圖像的時(shí)間。步驟六識別模塊自動識別出連續(xù)拍攝的圖像，并傳送至比較模塊。步驟七比較模塊對微型風(fēng)機(jī)吹風(fēng)前后的圖像進(jìn)行比較，比較前后的圖像是否相 同，判斷是否有結(jié)冰現(xiàn)象。步驟八若判斷微型風(fēng)機(jī)吹風(fēng)開啟前后的圖像相同，則為結(jié)冰；若判斷微型風(fēng)機(jī) 吹風(fēng)開啟前后的圖像不相同，則未結(jié)冰。步驟九重復(fù)步驟一至八，繼續(xù)觀測是否結(jié)冰。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點(diǎn)和有益效果本發(fā)明的裝置設(shè)計(jì)巧妙，漂浮 轉(zhuǎn)盤安裝于定位軸，固定在結(jié)冰皿內(nèi)水的表面上，可以有效減少結(jié)冰皿中的水汽蒸發(fā)。圖 像采集器對漂浮轉(zhuǎn)盤進(jìn)行拍攝并將圖像傳送至計(jì)算機(jī)，因?yàn)槠”P上設(shè)計(jì)有形狀不一的圖 案，計(jì)算機(jī)通過對拍攝的圖像準(zhǔn)確、快速地識別，判斷出漂浮轉(zhuǎn)盤是否轉(zhuǎn)動，并通過漂浮轉(zhuǎn) 盤的轉(zhuǎn)動，計(jì)算機(jī)能在剛開始結(jié)冰時(shí)就發(fā)現(xiàn)水面是否有結(jié)冰現(xiàn)象出現(xiàn)。本發(fā)明于采用了圖像采集器對觀測現(xiàn)場的實(shí)時(shí)圖像進(jìn)行自動獲取，將拍攝圖像及 時(shí)傳送給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的自動識別功能能對圖像進(jìn)行準(zhǔn)確迅速的識別，并在第一時(shí)間內(nèi) 判斷出地面氣象觀測場中的結(jié)冰天氣現(xiàn)象是否發(fā)生。從而替代人工對結(jié)冰天氣現(xiàn)象的觀 測，克服了傳統(tǒng)人為觀測的不及時(shí)、不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對地面結(jié)冰氣象觀測的自動化。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1是本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的模塊示意圖。圖3是本發(fā)明的處理流程圖。附圖標(biāo)記1 一計(jì)算機(jī)、2 —圖像采集器、3 —結(jié)冰皿、4 一漂浮轉(zhuǎn)盤、5 —定位軸、 6 一微型風(fēng)機(jī)、7-水、8-圓孔。
具體實(shí)施例方式參見圖1所示，這種用于地面氣象觀測的結(jié)冰自動觀測裝置，包括一個盛水容器， 所述盛水容器是淺圓筒形的金屬質(zhì)結(jié)冰皿3，結(jié)冰皿的中心固定有一定位軸5，定位軸上套 有一個直徑小于結(jié)冰皿內(nèi)徑的漂浮轉(zhuǎn)盤4，漂浮轉(zhuǎn)盤漂浮在水7的表面上，所述漂浮轉(zhuǎn)盤是 密度小于水，且不吸水的薄片，表面上有形狀各異的圖案，其外徑比結(jié)冰皿3內(nèi)徑小10 20 毫米，厚度為1 2毫米。漂浮轉(zhuǎn)盤的中央有一個與定位軸5外徑0. 5 1. 5毫米的圓孔 8，在結(jié)冰皿的邊緣通過螺釘固定有一微型風(fēng)機(jī)6，微型風(fēng)機(jī)6與電源連接，并與電源之間連 接定時(shí)器。結(jié)冰皿的斜上方固定有圖像采集器2，圖像采集器是CCD攝像機(jī)。圖像采集器的 數(shù)據(jù)輸出端與計(jì)算機(jī)1的數(shù)據(jù)輸入端連接。參見圖2所示的模塊示意圖，所述圖像采集器2的數(shù)據(jù)輸出端與計(jì)算機(jī)1的用于 接收拍攝圖像數(shù)據(jù)的輸入/輸出模塊的輸入端連接；輸入/輸出模塊的輸出接口與CPU的 輸入接口連接；用于制定時(shí)讀取拍攝圖片的定時(shí)模塊，定時(shí)模塊輸入接口與CPU的輸出接 口連接；當(dāng)CPU發(fā)出讀取圖片指令，則輸入/輸出模塊將接收到的圖片傳給CPU ;CPU中包括用于自動識別拍攝圖片的識別模塊；用于檢查是否到要比較圖片時(shí)間的檢測模塊；用于比 較微型風(fēng)機(jī)吹風(fēng)前后拍攝圖片區(qū)別的比較模塊；最終CPU將比較結(jié)果通過一個信號輸入輸 出接口傳輸至用于存儲拍攝圖片、比較結(jié)果的存儲模塊，通過另一個信號輸出接口將比較 結(jié)果傳輸至用于顯示比較結(jié)果的顯示模塊。參見圖3所示，所述基于用于地面氣象觀測的結(jié)冰自動觀測裝置的方法，有以下 步驟步驟一圖像采集器拍攝微型風(fēng)機(jī)吹風(fēng)前結(jié)冰皿水面的圖像。步驟二 啟動微型風(fēng)機(jī)，向結(jié)冰皿的水面吹微風(fēng)。步驟三圖像采集器拍攝微型風(fēng)機(jī)吹風(fēng)后結(jié)冰皿水面的圖像。步驟四通過計(jì)算機(jī)的定時(shí)模塊，定時(shí)讀取圖像采集器內(nèi)的拍攝圖像，將圖像傳至 存儲模塊。步驟五通過檢測模塊判斷是否到需要比較拍攝圖像的時(shí)間。步驟六識別模塊自動識別出連續(xù)拍攝的圖像，并傳送至比較模塊。步驟七比較模塊對微型風(fēng)機(jī)吹風(fēng)前后的圖像進(jìn)行比較，比較前后的圖像是否相 同，判斷是否有結(jié)冰現(xiàn)象。步驟八若判斷微型風(fēng)機(jī)吹風(fēng)開啟前后的圖像相同，則為結(jié)冰；若判斷微型風(fēng)機(jī) 吹風(fēng)開啟前后的圖像不相同，則未結(jié)冰。步驟九重復(fù)步驟一至八，繼續(xù)觀測是否結(jié)冰。
權(quán)利要求
一種用于地面氣象觀測的結(jié)冰自動觀測裝置,包括一個盛水容器，其特征在于所述盛水容器是淺圓筒形的金屬質(zhì)結(jié)冰皿(3)，結(jié)冰皿的中心固定有一定位軸(5)，定位軸上套有一個直徑小于結(jié)冰皿內(nèi)徑的漂浮轉(zhuǎn)盤(4)，漂浮轉(zhuǎn)盤的中央有一個與定位軸(5)外徑略大的圓孔(8)，在結(jié)冰皿的邊緣固定有一微型風(fēng)機(jī)(6)，微型風(fēng)機(jī)(6)與電源連接，結(jié)冰皿的斜上方固定有圖像采集器(2)，圖像采集器的數(shù)據(jù)輸出端與計(jì)算機(jī)(1)的數(shù)據(jù)輸入端連接；所述計(jì)算機(jī)包括用于接收拍攝圖像數(shù)據(jù)的輸入/輸出模塊，輸入/輸出模塊的輸出接口與CPU的輸入接口連接；用于制定時(shí)讀取拍攝圖片的定時(shí)模塊，定時(shí)模塊輸入接口與CPU的輸出接口連接；CPU中包括用于自動識別拍攝圖片的識別模塊；用于檢查是否到要比較圖片時(shí)間的檢測模塊；用于比較微型風(fēng)機(jī)吹風(fēng)前后拍攝圖片區(qū)別的比較模塊；上述CPU的一個信號輸入輸出接口連接用于存儲拍攝圖片、比較結(jié)果的存儲模塊；上述CPU的一個信號輸入輸出接口連接用于顯示比較結(jié)果的顯示模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地面氣象觀測的結(jié)冰自動觀測裝置，其特征在于所述 漂浮轉(zhuǎn)盤(4)上有圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地面氣象觀測的結(jié)冰自動觀測裝置，其特征在于所述 漂浮轉(zhuǎn)盤的外徑比結(jié)冰皿(3)內(nèi)徑小10 20毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地面氣象觀測的結(jié)冰自動觀測裝置，其特征在于所述 漂浮轉(zhuǎn)盤的圓孔(8)比定位軸(5)的外徑大0.5 1.5毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地面氣象觀測的結(jié)冰自動觀測裝置，其特征在于所述 漂浮轉(zhuǎn)盤是密度小于水，且不吸水的薄片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地面氣象觀測的結(jié)冰自動觀測裝置，其特征在于所述 漂浮轉(zhuǎn)盤的厚度為1 2毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地面氣象觀測的結(jié)冰自動觀測裝置，其特征在于所述 圖像采集器(2)是(XD攝像機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于地面氣象觀測的結(jié)冰自動觀測裝置，其特征在于所述 微型風(fēng)機(jī)(6)與電源之間連接定時(shí)器。
9.一種應(yīng)用權(quán)利要求1-8任意一項(xiàng)所述基于用于地面氣象觀測的結(jié)冰自動觀測裝置 的方法，其特征在于有以下步驟步驟一圖像采集器拍攝微型風(fēng)機(jī)吹風(fēng)前結(jié)冰皿水面的圖像；步驟二 啟動微型風(fēng)機(jī)，向結(jié)冰皿的水面吹微風(fēng)；步驟三圖像采集器拍攝微型風(fēng)機(jī)吹風(fēng)后結(jié)冰皿水面的圖像；步驟四通過計(jì)算機(jī)的定時(shí)模塊，定時(shí)讀取圖像采集器內(nèi)的拍攝圖像，將圖像傳至存儲 模塊；步驟五通過檢測模塊判斷是否到需要比較拍攝圖像的時(shí)間；步驟六識別模塊自動識別出連續(xù)拍攝的圖像，并傳送至比較模塊；步驟七比較模塊對微型風(fēng)機(jī)吹風(fēng)前后的圖像進(jìn)行比較，比較前后的圖像是否相同，判 斷是否有結(jié)冰現(xiàn)象；步驟八若判斷微型風(fēng)機(jī)吹風(fēng)開啟前后的圖像相同，則為結(jié)冰；若判斷微型風(fēng)機(jī)吹風(fēng)開啟前后的圖像不相同，則未結(jié)冰；步驟九重復(fù)步驟一至八，繼續(xù)觀測是否結(jié)冰。
全文摘要
一種用于地面氣象觀測的結(jié)冰自動觀測裝置,包括一個盛水容器，所述盛水容器是淺圓筒形的金屬質(zhì)結(jié)冰皿，結(jié)冰皿的中心固定有一定位軸，定位軸上套有一個直徑小于結(jié)冰皿內(nèi)徑的漂浮轉(zhuǎn)盤，漂浮轉(zhuǎn)盤的中央有一個與定位軸外徑略大的圓孔，在結(jié)冰皿的邊緣固定有一微型風(fēng)機(jī)，微型風(fēng)機(jī)與電源連接，結(jié)冰皿的斜上方固定有圖像采集器，圖像采集器的數(shù)據(jù)輸出端與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)輸入端連接。本發(fā)明通過自動獲取圖像、自動識別地面氣象觀測場中的結(jié)冰天氣現(xiàn)象是否發(fā)生，替代人工對結(jié)冰的觀測，實(shí)現(xiàn)自動化觀測。
文檔編號G06K9/00GK101893724SQ201010254168
公開日2010年11月24日 申請日期2010年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月16日
發(fā)明者張小兵, 張小平, 張春波, 蔡青, 馬舒慶 申請人:中國氣象局氣象探測中心