专利名称：用于地面气象观测的结冰自动观测方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于地面气象观测的自动观测结冰装置及其方法。
背景技术：
目前气象站进行地面气象观测时，一般都是由专门的观测人员观测场中蒸发皿中 的水是否结冰，人工观测依靠目测判断是否发生结冰现象，需要每天定时观测，观测一天分 为24次、8次或3次不同的频率，人工观测存在很大的人为差异，观测的结果不准确，由于观 测频率间隔太长，导致不能及时反应出观测结果，无法判断结冰现象是否发生的。
发明内容
本发明的目的是提供一种于地面气象观测的结冰自动观测方法和装置，要解决人 工对地面气象观测的不准确、不及时的技术问题。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种用于地面气象观测的结冰自动 观测装置，包括一个盛水容器，所述盛水容器是浅圆筒形的金属质结冰皿，结冰皿的中心 固定有一定位轴，定位轴上套有一个直径小于结冰皿内径的漂浮转盘，漂浮转盘的中央有 一个与定位轴外径略大的圆孔，在结冰皿的边缘固定有一微型风机，微型风机与电源连接， 结冰皿的斜上方固定有图像采集器，图像采集器的数据输出端与计算机的数据输入端连 接。所述计算机包括用于接收拍摄图像数据的输入/输出模块，入/输出模块的输出 接口与CPU的输入接口连接；用于制定时读取拍摄图片的定时模块，时模块输入接口与CPU 的输出接口连接；CPU中包括用于自动识别拍摄图片的识别模块；用于检查是否到要比较 图片时间的检测模块；用于比较微型风机吹风前后拍摄图片区别的比较模块；上述CPU的 一个信号输入输出接口连接用于存储拍摄图片、比较结果的存储模块；上述CPU的一个信 号输入输出接口连接用于显示比较结果的显示模块。所述漂浮转盘上有图案。所述漂浮转盘的外径比结冰皿内径小10 20毫米。所述漂浮转盘的圆孔比定位轴的外径大0. 5 1. 5毫米。所述漂浮转盘是密度小于水，且不吸水的薄片。所述漂浮转盘的厚度为1 2毫米。所述图像采集器是(XD摄像机。所述微型风机与电源之间连接定时器。所述基于用于地面气象观测的结冰自动观测装置的方法，有以下步骤步骤一 图像采集器拍摄微型风机吹风前结冰皿水面的图像。步骤二 启动微型风机，向结冰皿的水面吹微风。步骤三图像采集器拍摄微型风机吹风后结冰皿水面的图像。步骤四通过计算机的定时模块，定时读取图像采集器内的拍摄图像，将图像传至存储模块。步骤五通过检测模块判断是否到需要比较拍摄图像的时间。步骤六识别模块自动识别出连续拍摄的图像，并传送至比较模块。步骤七比较模块对微型风机吹风前后的图像进行比较，比较前后的图像是否相 同，判断是否有结冰现象。步骤八若判断微型风机吹风开启前后的图像相同，则为结冰；若判断微型风机 吹风开启前后的图像不相同，则未结冰。步骤九重复步骤一至八，继续观测是否结冰。与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果本发明的装置设计巧妙，漂浮 转盘安装于定位轴，固定在结冰皿内水的表面上，可以有效减少结冰皿中的水汽蒸发。图 像采集器对漂浮转盘进行拍摄并将图像传送至计算机，因为漂浮盘上设计有形状不一的图 案，计算机通过对拍摄的图像准确、快速地识别，判断出漂浮转盘是否转动，并通过漂浮转 盘的转动，计算机能在刚开始结冰时就发现水面是否有结冰现象出现。本发明于采用了图像采集器对观测现场的实时图像进行自动获取，将拍摄图像及 时传送给计算机，计算机的自动识别功能能对图像进行准确迅速的识别，并在第一时间内 判断出地面气象观测场中的结冰天气现象是否发生。从而替代人工对结冰天气现象的观 测，克服了传统人为观测的不及时、不准确的缺点，实现对地面结冰气象观测的自动化。
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。图1是本发明的装置结构示意图。图2是本发明的模块示意图。图3是本发明的处理流程图。附图标记1 一计算机、2 —图像采集器、3 —结冰皿、4 一漂浮转盘、5 —定位轴、 6 一微型风机、7-水、8-圆孔。
具体实施例方式参见图1所示，这种用于地面气象观测的结冰自动观测装置，包括一个盛水容器， 所述盛水容器是浅圆筒形的金属质结冰皿3，结冰皿的中心固定有一定位轴5，定位轴上套 有一个直径小于结冰皿内径的漂浮转盘4，漂浮转盘漂浮在水7的表面上，所述漂浮转盘是 密度小于水，且不吸水的薄片，表面上有形状各异的图案，其外径比结冰皿3内径小10 20 毫米，厚度为1 2毫米。漂浮转盘的中央有一个与定位轴5外径0. 5 1. 5毫米的圆孔 8，在结冰皿的边缘通过螺钉固定有一微型风机6，微型风机6与电源连接，并与电源之间连 接定时器。结冰皿的斜上方固定有图像采集器2，图像采集器是CCD摄像机。图像采集器的 数据输出端与计算机1的数据输入端连接。参见图2所示的模块示意图，所述图像采集器2的数据输出端与计算机1的用于 接收拍摄图像数据的输入/输出模块的输入端连接；输入/输出模块的输出接口与CPU的 输入接口连接；用于制定时读取拍摄图片的定时模块，定时模块输入接口与CPU的输出接 口连接；当CPU发出读取图片指令，则输入/输出模块将接收到的图片传给CPU ;CPU中包括用于自动识别拍摄图片的识别模块；用于检查是否到要比较图片时间的检测模块；用于比 较微型风机吹风前后拍摄图片区别的比较模块；最终CPU将比较结果通过一个信号输入输 出接口传输至用于存储拍摄图片、比较结果的存储模块，通过另一个信号输出接口将比较 结果传输至用于显示比较结果的显示模块。参见图3所示，所述基于用于地面气象观测的结冰自动观测装置的方法，有以下 步骤步骤一图像采集器拍摄微型风机吹风前结冰皿水面的图像。步骤二 启动微型风机，向结冰皿的水面吹微风。步骤三图像采集器拍摄微型风机吹风后结冰皿水面的图像。步骤四通过计算机的定时模块，定时读取图像采集器内的拍摄图像，将图像传至 存储模块。步骤五通过检测模块判断是否到需要比较拍摄图像的时间。步骤六识别模块自动识别出连续拍摄的图像，并传送至比较模块。步骤七比较模块对微型风机吹风前后的图像进行比较，比较前后的图像是否相 同，判断是否有结冰现象。步骤八若判断微型风机吹风开启前后的图像相同，则为结冰；若判断微型风机 吹风开启前后的图像不相同，则未结冰。步骤九重复步骤一至八，继续观测是否结冰。
权利要求
一种用于地面气象观测的结冰自动观测装置,包括一个盛水容器，其特征在于所述盛水容器是浅圆筒形的金属质结冰皿(3)，结冰皿的中心固定有一定位轴(5)，定位轴上套有一个直径小于结冰皿内径的漂浮转盘(4)，漂浮转盘的中央有一个与定位轴(5)外径略大的圆孔(8)，在结冰皿的边缘固定有一微型风机(6)，微型风机(6)与电源连接，结冰皿的斜上方固定有图像采集器(2)，图像采集器的数据输出端与计算机(1)的数据输入端连接；所述计算机包括用于接收拍摄图像数据的输入/输出模块，输入/输出模块的输出接口与CPU的输入接口连接；用于制定时读取拍摄图片的定时模块，定时模块输入接口与CPU的输出接口连接；CPU中包括用于自动识别拍摄图片的识别模块；用于检查是否到要比较图片时间的检测模块；用于比较微型风机吹风前后拍摄图片区别的比较模块；上述CPU的一个信号输入输出接口连接用于存储拍摄图片、比较结果的存储模块；上述CPU的一个信号输入输出接口连接用于显示比较结果的显示模块。
2.根据权利要求1所述的用于地面气象观测的结冰自动观测装置，其特征在于所述 漂浮转盘(4)上有图案。
3.根据权利要求1所述的用于地面气象观测的结冰自动观测装置，其特征在于所述 漂浮转盘的外径比结冰皿(3)内径小10 20毫米。
4.根据权利要求1所述的用于地面气象观测的结冰自动观测装置，其特征在于所述 漂浮转盘的圆孔(8)比定位轴(5)的外径大0.5 1.5毫米。
5.根据权利要求1所述的用于地面气象观测的结冰自动观测装置，其特征在于所述 漂浮转盘是密度小于水，且不吸水的薄片。
6.根据权利要求1所述的用于地面气象观测的结冰自动观测装置，其特征在于所述 漂浮转盘的厚度为1 2毫米。
7.根据权利要求1所述的用于地面气象观测的结冰自动观测装置，其特征在于所述 图像采集器(2)是(XD摄像机。
8.根据权利要求1所述的用于地面气象观测的结冰自动观测装置，其特征在于所述 微型风机(6)与电源之间连接定时器。
9.一种应用权利要求1-8任意一项所述基于用于地面气象观测的结冰自动观测装置 的方法，其特征在于有以下步骤步骤一图像采集器拍摄微型风机吹风前结冰皿水面的图像；步骤二 启动微型风机，向结冰皿的水面吹微风；步骤三图像采集器拍摄微型风机吹风后结冰皿水面的图像；步骤四通过计算机的定时模块，定时读取图像采集器内的拍摄图像，将图像传至存储 模块；步骤五通过检测模块判断是否到需要比较拍摄图像的时间；步骤六识别模块自动识别出连续拍摄的图像，并传送至比较模块；步骤七比较模块对微型风机吹风前后的图像进行比较，比较前后的图像是否相同，判 断是否有结冰现象；步骤八若判断微型风机吹风开启前后的图像相同，则为结冰；若判断微型风机吹风开启前后的图像不相同，则未结冰；步骤九重复步骤一至八，继续观测是否结冰。
全文摘要
一种用于地面气象观测的结冰自动观测装置,包括一个盛水容器，所述盛水容器是浅圆筒形的金属质结冰皿，结冰皿的中心固定有一定位轴，定位轴上套有一个直径小于结冰皿内径的漂浮转盘，漂浮转盘的中央有一个与定位轴外径略大的圆孔，在结冰皿的边缘固定有一微型风机，微型风机与电源连接，结冰皿的斜上方固定有图像采集器，图像采集器的数据输出端与计算机的数据输入端连接。本发明通过自动获取图像、自动识别地面气象观测场中的结冰天气现象是否发生，替代人工对结冰的观测，实现自动化观测。
文档编号G06K9/00GK101893724SQ201010254168
公开日2010年11月24日 申请日期2010年8月16日 优先权日2010年8月16日
发明者张小兵, 张小平, 张春波, 蔡青, 马舒庆 申请人:中国气象局气象探测中心