云量自动观测仪的制造方法
云量自动观测仪的制造方法
[专利摘要]本实用新型公开了一种自动云观测仪，包括：传感器系统，包括可见光和红外传感器模块，用于采集整个天空的图像。采集控制系统由一台工业级计算机组成，该计算机控制云量自动观测仪，并执行所采集图像的计算，处理，存储和输出。屏蔽机构布置在由风扇叶片和步进电机等组成的两个传感器系统的上方，并由采集控制系统控制其打开和关闭，并用于保护传感器模块。电源系统采用交流电源模式，通过开关电源转换为两个输出，为仪器的各个部分供电。外围组件（包括机箱，隔热板和其他组件）用于整体保护上述系统。自动云观测仪用于自动测量整个天空的云量，对天气预报，气候变化分析和公众气象服务具有重要意义。
[专利说明] —一种自动云观测仪
[技术领域]
[0001]本实用新型涉及在气象学领域中对整个天空的云层的观测。它可以替代目前的人工估算方法，实现对整个天空云量分布的自动测量，适用于地面自动气象站。观察云层。
[背景技术]
[0002]云量的观测是地面气象观测中最基本的项目之一。云层对于天气预报，气候变化分析和向公众的气象服务具有重要意义。在现有的云观测方法中，只有对云高的观测才可以实现仪器测量，但是对云量和云形的观测仍是人工估算。人工估算云量的观测方法已不能满足天气预报和气象服务的需要。迫切需要找到一种能够自动识别云而不是人眼的仪器。
[0003]从国际发展趋势的角度来看，使用全天成像辐射计对云和晴天辐射参数进行遥感是必然的方向。全天空成像观测技术的研究已有近100年的历史，最具代表性的是美国ARM计划选择的WSI和TSI系统。此外，新西兰（HSI）和日本（ASIS）的研究人员还开发了自己的全天空成像系统，用于气象观测和研究。
[0004]在国内，中国科学院大气物理研究所和中国人民解放军等单位也已经开始研究基于地面云量观测的自动云量仪。到目前为止，还没有成熟的产品。
[0005]随着现代传感器技术，微电子技术，计算机技术和信息处理技术的飞速发展及其在气象观测领域的广泛应用，实现地面云量自动观测已成为可行
实用程序模型内容
[0006]本实用新型的目的是提供一种自动的云观测仪，可以根据需求定期测量整个天空的云量，对于气象预报，气候变化分析和气象服务具有重要意义。公共意义。
[0007]为了达到上述目的，本发明提供了一种自动云观测仪，包括传感器系统，采集控制系统，屏蔽机构，电源系统和外围组件。其特征在于，它还包括一个可见光传感器（视野> 120°）和一个红外传感器（视野> 45°），用于收集整个天空的云图像，该传感器密封在外部保护壳中，位于仪器的上端；控制仪器，计算，处理和输出所收集数据的收集控制系统设置在外围组件的主框中。用于保护传感器模块的屏蔽机构由风扇叶片和步进电机等组成。它在采集控制系统的控制下被打开和关闭以保护传感器模块。它位于传感器系统上方并固定在外部保护系统的机箱上；仪器的电源系统采用交流电源，通过开关电源转换为两路。输出用于为每个组件供电，并设置在外围组件的主框中。外围组件（包括机箱，隔热板和其他组件）用于整体保护上述几个系统。传感器系统，采集控制系统，屏蔽机构和电源系统通过电缆连接。
[0008]优选地，所述传感器系统包括可见光传感器和红外传感器，其中，所述可见光传感器采用鱼眼镜头，所述有效视场大于120°，所述有效视场大于120°。红外传感器> 45°。可见光传感器和红外传感器分别固定在可见光外部保护装置和红外外部保护装置中，并通过电缆分别连接到采集控制系统和电源系统。
[p] [0009]优选地，可见光传感器外部保护装置的特征在于，可见光保护装置包括底盖，O形环，壳体，可见光摄像机，螺栓，平垫圈，弹簧垫圈，锁紧螺母，丙烯酸圆顶，引擎盖，O形圈，螺栓，平垫圈和弹簧垫圈由14个部分组成。其中，底盖上有RJ-45接口和电源接口。
[0010]优选地，红外传感器外部保护装置的特征在于，红外保护装置包括底盖，O型圈，壳体，红外摄像机，螺栓，平垫圈，弹簧垫圈，组件，锁紧螺母，O形圈，螺栓，平垫圈，弹簧垫圈，角钢，螺栓，平垫圈和弹簧垫圈由17个部件组成，其中接地盖上有串行端口和电源连接。
[0011]优选地，采集控制系统由工业计算机组成，该工业计算机通过电缆连接到其他部件以控制仪器，并计算，处理和输出收集的数据。它固定在外围组件的主框中。
[0012]优选地，屏蔽机构包括步进电动机组件，六角形内六角平端紧定螺钉自动测量设备，具有圆柱端的六角形内六角紧定螺钉，用于轴的弹性固定环，螺栓，平垫圈，弹簧垫圈和O形密封圈，框架，轴座，轴，O形圈，上轴承，防尘罩，螺栓，下轴承，下轴承垫圈，限位开关，六角形内六角平端紧定螺钉，风扇叶片等。21组成的一部分，通过信号线与电动机控制器连接。
[0013]优选地，电源系统的特征在于，它由断路器和电源组成，采用交流电源模式，通过开关电源转换成两个输出，并向每个电源供电零件。在外围组件的主框中。
[0014]优选地，外围部件的特征在于，诸如机架和隔热板之类的部件被用于全面保护上述几种系统。
[0015]本实用新型提供的主要部件，包括传感器系统，采集控制系统，屏蔽机构和电源系统，通过电缆连接，并固定在外围设备的机箱内或机箱上。组件。
[专利图纸]
[图纸说明]
[0016]图1是本实用新型提供的云量自动观测仪的总体结构示意图。
[0017]图2是该仪器的可见光传感器的外部保护装置的示意图。
[0018]图3是仪器组件的红外传感器的外部保护装置的示意图。
[0019]图4是仪器部件的屏蔽机构的结构示意图。
[0020]图5是本实用新型提供的云量自动观测仪的整体工作流程图。
[0021]在图1中：
[0022]可见光传感器I'，红外传感器2'，遮挡机构3'，购置控制系统4'；电源系统5 f外围组件V。
[0023]在图2中：
[0024]1.底盖，2.0型密封圈，3.外壳，4.可见光摄像头，5.螺栓，6.平垫圈，7.弹簧垫圈，8.锁紧螺母，9.丙烯酸球罩，10.引擎盖，11. 0型密封圈，12.螺栓，1 3.平垫圈，1 4.弹簧垫圈。
[0025]在图3中：
[0026]1.底盖，2.0型密封圈，3.外壳，4.红外热像仪，5.螺栓，6.平垫圈，
[0027] 7.弹簧垫圈，8.锗窗组件，9.锁紧螺母，10. 0型密封圈，11.螺栓，12.平垫圈，13.弹簧垫圈，1 4.角形，1 5.螺栓，1 6.平垫圈，1 7.弹簧垫圈。
[0028]在图4中：
[0029]1.步进电动机总成，2.内六角平端紧定螺钉，3.圆柱端内六角紧定螺钉，4.轴用挡圈，5.螺栓，6.平垫圈，7.弹簧垫圈，8. 0型密封圈，9.框架，10.轴座，11.轴，1 2.0型密封圈，1 3.上轴承，1 4.防尘盖，1 5.螺栓，1 6.下轴承，1 7.下轴承垫圈，18.限位开关铁，1 9.内六角平端紧定螺钉， 20.个刀片。
[详细实现]
[0030]为了使[技术领域]的人们更好地理解本实用新型的解决方案，下面将结合附图和[具体实施方式]对本实用新型做进一步的详细描述。
[0031]请参考图1。图1是本实用新型提供的自动云盖的[具体实现]的示意图。
[0032]在[具体实施方式]中，本发明提供的云层自动观测仪包括可见光传感器P，红外传感器2'遮挡机构3'获取控制系统4'电源系统5'外围设备组件6'。
[0033]请参考图2，可见光传感器的外部保护装置的结构图。该结构采用了根据航空标准设计的密封元件，由经过阳极氧化处理的铝制成，并经过了三种预防措施的处理。有效防护等级可以达到IP65等级。
[0034]请参考图3，图3红外传感器外部保护装置的结构图。该结构采用了根据航空标准设计的密封件，由经过阳极氧化处理的铝制成，并经过了三道预防措施的处理，以达到有效的防护等级。可以达到IP65等级。
[0035]请参考图4，该图为屏蔽机构的结构示意图，该屏蔽机构由步进电机，轴承，定位装置和风扇叶片组成。该结构由采集和控制系统通过电机控制器控制。当传感器系统执行数据采集时，屏蔽机构被打开，并且在采集完成之后，屏蔽机构被关闭。这样可以最大程度地减少可见光和红外传感器暴露在阳光下的时间，从而可以有效地防止长期阳光照射对传感器造成的损坏。
[0036]其工作原理如下：
[0037]如上所述，本实用新型提供的云量自动观测仪主要通过可见光和红外传感器采集云图，并通过内置于云中的算法计算出天空中的云占整个天空。采集控制系统百分比是云量。计算结果存储在本地设备上，并通过网络输出到数据中心，实现对云量的自动观测。当前的国际云识别算法主要是阈值判断方法，即以两个波段（蓝/红）的灰度比（或辐射比）作为判断云和晴空的基础。物理基础是大气分子的散射与波长成正比（天空是蓝色）。在可见光波段，云散射的相对波长不明显（云为白色）。阈值方法对于识别高可见度条件下的云非常有效。但是，在低能见度条件下，气溶胶的增加会削弱天空色度的蓝色分量，并且带有气溶胶的天空会变成灰色和白色，这很容易造成气溶胶的大气误差。情况被判断为云。该仪器有效地结合了阈值方法和SVM算法，相互学习，通过SVM算法学习了大量历史数据，并通过时间上下文关系结合了图像分割，图像纹理和综合判断，极大地提高了总体测量的准确性和准确性。
[0038]自动云盖具有以下功能：
[0039]1.自动收集整个天空的图像；
[0040]2.自动计算，存储和输出全天的云量；
[0041] 3.仪器可以连接到Internet，以通过网络进行远程访问，控制和升级。
[0042]综上所述，自动云观测仪集成了先进的计算机技术，传感器技术和通信技术，采用模块化设计，并引入了电磁兼容性，可靠性和可维护性。该概念是为了防止日晒，雨淋，灰尘，霜冻，结露，霉菌，灰尘，杂质和腐蚀性气体污染，并能在高温和低温等复杂环境中保持稳定状态。
[0043]上述云量自动观测仪仅仅是优选的解决方案，并且不限于此。在此基础上，可以根据实际需要进行有针对性的调整，以获得不同的实现方式。由于有很多可能的方法来实现它，因此在这里我不会一一列举示例。
[0044]请参考图5。图5是本实用新型提供的自动云盖工作方法的一般流程图。
[0045]上面详细描述了本实用新型提供的云层自动观测仪的结构和工作原理。在本文中，将使用特定的示例来描述本实用新型的原理和实现。以上实施例的描述仅用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出的是，对于[技术领域]的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，可以对本实用新型进行若干改进和变型，这些改进和变型也属于权利要求书。实用新型。在保护范围内。
[要求]
1.一种自动云观测仪，包括传感器系统，收集控制系统，屏蔽机构，电源系统和外围组件，其特征在于还包括：用于收集云的可见光传感器。整个天空的图像，即有效视场^ 120°，红外传感器，其有效视场角> 45°，密封在仪器上端的保护壳中；用于控制仪器，并对采集到的数据进行计算，处理和输出采集。控制系统设置在外围组件的主框中。保护传感器模块的屏蔽机构由风扇叶片和步进电机等组成，它们在采集控制系统的控制下打开和关闭以保护传感器模块，位于传感器系统上方并固定在机箱上外部保护系统；仪器的供电系统采用交流供电方式，通过开关电源转换成两路输出，为各种部件供电，位于外围部件中间的主箱内。外围组件（包括机箱，隔热罩和其他组件）用于整体保护上述系统，并且传感器系统，采集控制系统，屏蔽机构和电源系统通过电缆连接。
3.根据权利要求2所述的云盖自动观测仪，其传感器系统中的所述可见光传感器外部保护装置，其特征在于，所述可见光外部保护装置包括底盖，O形密封圈，和外壳，可见光摄像机，螺栓，平垫圈，弹簧垫圈，锁紧螺母，丙烯酸圆顶，引擎盖，O形圈，螺栓，平垫圈，弹簧垫圈，共14个零件，其中有RJ-45接口和底盖接口上的电源。
3.根据权利要求2所述的云层自动观测仪，其特征在于，所述传感器系统中的红外传感器外部保护装置的特征在于，所述红外传感器外部保护装置包括底盖自动测量设备，O形环，壳体，红外摄像机，螺栓，平垫圈，弹簧垫圈，锗窗组件，锁紧螺母，O形圈，螺栓，平垫圈，弹簧垫圈，角钢，螺栓，平垫圈和弹簧垫圈由17个零件组成。盖板上有串行端口和电源端口。
5.根据权利要求1所述的云层自动观测仪，其采集控制系统的特征在于，所述采集控制系统由工业计算机组成，所述工业计算机通过电缆与其他部件连接。控制，计算，处理和输出收集到的数据的系统固定在外围组件的主框中。
2.根据权利要求1所述的云层自动观测仪及其遮蔽机构，其特征在于，所述遮蔽机构包括步进电机组件，内六角平端紧定螺钉和内六角平端。紧定螺钉螺钉，轴的弹性固定环，螺栓，平垫圈，弹簧垫圈，O形圈密封件，机器座，轴座，轴，O形圈密封件，上轴承，防尘盖，螺栓，下轴承，下轴承垫圈，限位开关齿轮铁，内六角平端紧定螺钉，风扇叶片等21个零件通过信号线连接到电机控制器。
7.根据权利要求1所述的云层自动观测仪，其供电系统的特征在于，其由断路器和电源组成，采用交流供电方式，并转换为两个输出通过开关电源。每个组件的电源都布置在外围组件的主箱中。
8.根据权利要求1所述的云层自动观测仪，其外围部件以底盘，隔热板等部件为特征，以对上述几种系统进行整体保护。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的云量自动观测仪，其特征在于，所述传感器系统，采集控制系统，屏蔽机构，电源系统通过电缆连接，并固定在所述机箱内或机箱上。外围组件。
[文档编号] G01W1 / 00GK203811829SQ2
[发布日期] 2014年9月3日申请日期：2014年4月3日优先日期：2014年4月3日
[发明人]李建成，范同堂，张少夫申请人：北京中科宇天科技发展有限公司
