专利名称：一种自动降雪监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种降雪厚度自记装置，具体地说是一种自动降雪监测装置。
背景技术：
近年来各种自然灾害不断发生，危害突出的有地震、洪涝、火灾、干旱、雷电、台风、 雪灾、霜冻、雪崩与泥石流等。自然灾害可以摧毁大片深林，冲毁或埋没房屋、毁坏交通线 路、电讯设备、车辆和大面积农田等，发生频率高波及范围广，破坏性大，不单对人们外出行 走造成不便，而且对人类生产活动、以及自然生态环境产生很大影响。冬季的雪主要是由于冷锋天气的影响，锋是冷暖气团的交汇处，如果冷气团向暖 气团运动就形成了冷锋，反之为暖锋。冬季，陆地温度比海洋低，在大陆内部形成强大的冷 高压，气流由高压中心向四周辐射，其中向低纬运动的气团在性质上属于冷气团，它与暖气 团相遇就形成了冷锋。冷锋过境时，我国南方形成阴雨，北方形成降雪的天气，刮风、降温， 过境后，气温湿度聚降，气压升高，常形成灾害性的风雪降温天气，甚至形成寒流。降雪量的观测，在气象与水文部门是有规定的，它与降雨量的标准截然不同，降雨 量是根据观测者，用一定标准的容器，将收集到的雪样融化后测量出的量度(毫米)。降雪 量是指一定时间内所降的雪量，有24小时和12小时的不同标准。结果换算是将雪转化成 等量的水的深度，与积雪厚度按照1 15的比例换算。如此计算，55毫米降雪量约为82. 5 厘米厚的积雪。对于观测者而言，在降雪时每天要取样、融化、测量、比例换算等，如果所定 标准为12小时，则24小时内必须重复性的取样2次，而在降大雪和暴雪时按所定标准，不 再增加取样次数，这样在2次取样的中间时间却成为一个盲区。
实用新型内容针对上述现有技术中存在的不足之处，本实用新型要解决的技术问题是提供一种 高监测降雪量的精度，并结合同步的风向风速资料，提供出较完整的风雪变化情报的自动 降雪监测装置。。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是本实用新型自动降雪监测装置具有降雪测尺、摄像监控装置、数据采集器、电池、 太阳能板以及风向风速仪，其中降雪测尺竖直安装于地面上，摄像监控装置的摄像机对着 降雪测尺，数据采集器接收摄像监控装置及风向风速仪的采集信号，电池通过太阳能板接 收太阳能转化成电能输出至数据采集器；数据采集器以无线通讯方式与远端计算机进行通 讯。所述数据采集器包括摄像头接口、解码模块、视频先入先出模块、数字信号处理芯 片、数字信号处理器、可编程逻辑器件、模数转换模块以及无线模块，其中，解码模块通过摄 像头接口接收摄像头拍摄的图像信息，解码模块用于将摄像头采集到的模拟信号进行解 码，转换为数字信号，视频先入先出模块接收解码模块输出的解码后的降雪测尺图像信息， 可编程逻辑器件模块的检测端解码模块相连，读写及复位控制端与视频先入先出模块相连，控制端与数字信号处理器相连；数字信号处理器通过模数转换模块接有风向风速仪，通 过无线模块与远端计算机进行通讯连接。所述降雪测尺采用木方制作，其上设有毫米刻度线；所述摄像监控装置安装于桩 柱上，该桩柱竖直设于地面；所述摄像监控装置采用红外防水、防尘网络摄像机；所述风向 风速仪测量的频率信号，通过地下电缆送至数据采集器中的数字信号处理芯片。本实用新型具有以下效果及创新点 1.本实用新型采用太阳能板供电，为解决边远无供电地区的降雪监测提供了可行 的途径，该供电系统运行稳定，受外界影响因素很小。2.本实用新型将摄像监控装置与降雪测尺和风向风速仪组合，设计合理、传送信 息快、图像清晰、图像与风向风速信号同步、操作简单且实用价值较高。3.摄像监控装置采用红外防水，防尘网络摄像机，配备红外摄像距离10-50米，内 置20GB SD卡存储，存储图像上万张，可连续完成几个月的图像储存量。图像清晰，图像与 风向风速信号同步。4.本实用新型通过数据采集器中的计时器将原来的降雪取样次数增加到6 8次 /24小时，即解决了取样间隔时间长所产生时间差的盲区，又可在最短的时间内，就把几百 公里以外降雪强度与风向、风速的现场第一手资料，展现给气象、水文部门，为抗雪抢险或 短期天气预报提供了及时而重要的参考资料。
图1为本实用新型自动降雪监测装置的结构示意图；图2为本实用新型工作原理流程图；图3为本实用新型数据采集器框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型一种自动降雪监测装置具有降雪测尺1、摄像监控装置2、 数据采集器4、电池5、太阳能板6以及风向风速仪7，其中降雪测尺1竖直安装于地面上，摄 像监控装置2的摄像头对着降雪测尺1，数据采集器4接收摄像监控装置2及风向风速仪7 的采集信号，电池5将太阳能板6接收的太阳能转化成电能输出至数据采集器4。如图3所示，数据采集器4包括摄像头接口、解码模块、视频先入先出模块、数字信 号处理芯片、数字信号处理器、可编程逻辑器件、模数转换模块以及无线模块，其中，解码模 块通过摄像头接口接收摄像头拍摄的图像信息，解码模块用于将摄像头采集到的模拟信号 进行解码，转换为数字信号，视频先入先出模块接收解码模块输出的解码后的降雪测尺图 像信息，可编程逻辑器件模块的检测端解码模块相连，读写及复位控制端与视频先入先出 模块相连，控制端与数字信号处理器相连；数字信号处理器通过模数转换模块接有风向风 速仪7，通过无线模块与远端计算机进行通讯连接。数据采集器4的工作原理是，摄像头接口与摄像头相接，将图像信息引入数据采 集器，通过CVBS [4. . 0端口与解码模块相连，解码模块用于将摄像头采集到的模拟信号进 行解码，转换为数字信号，以便后端数字信号处理器对图像信息进行处理和转发。解码模块 对模拟图像信息进行解码后，通过VP0BUS[21..0]总线将解码后的图像信息降雪测尺视频先入先出模块，可编程逻辑器件模块通过检测解码模块的IDQ、IGPH、IGPV、GIOU RSTl信号，来判断图像处理解码进程，当一帧图像处理好后，通过INTO INTl nCEnRE来控制数字信 号处理器进行数据的读取，通过WE RE RRST WRST来控制视频先入先出模块的读写及复位 控制，协调视频先入先出模块和数字信号处理器的读取操作。电源模块为数据采集器提供 工作电源，将电池电压转换为数据采集器所需的5V、3. 3V、1.8V工作电压，模数转换接口与 风速风向传感器相连，通过数字信号处理器的模数转换器采集风速信息，时钟模块提供数 据采集器工作的时钟频率，经数字信号处理器分频后，通过FRCK、F_WCK提供给数据采集器 其他模块时钟频率，程序存储器用于存储软件程序，动态随机访问存储器用于程序运行空 间及中间数据的存储，无线模块用于将图像信息和风向风速信息发送到远程计算机，进行 观测和分析。摄像监控装置2采用红外防水、防尘网络摄像机，配备红外摄像距离10-50米，内 置20GB SD卡存储，存储图像上万张，可连续完成几个月的图像储存量。图像清晰，图像与 风向风速信号同步。支撑红外网络摄像机的木桩3高度可根据当地降雪量自定，本实施例中，降雪测 尺1采用一根长1. 5米，宽0. 2米，厚0. 1米的木方(不包括地下部分)，木方上设有厘米的 刻度线(见图1)，安装时零刻度线与地平线保持平行，降雪测尺1距摄像机的距离为8 10米。为结合降雪时的天气环境，作为参考数据，配备上海隆拓仪器设备有限公司生产 的EYl-A型风向风速仪，风速测量范围为40m/s，精确度为士0. 5m/s，风向测量范围为0 360°，分辨率为3°，工作电压12V，工作环境温度-60°C 50°C，风向风速仪距摄像机的距 离为18 20米，风向风速仪的架设高度为10 12米。为解决边远无市电地区的降雪监测，采用太阳能板6供电，蓄电池5采用阀控密封 式铅酸蓄电池12v-100Ah。该蓄电池属免维护型系列，每两年更换一次即可。将原来的24小时内降雪取样1 2次数增加，达到6 8次摄像监测，解决了取 样间隔时间长所产生时间差的盲区。24小时内设置6 8次摄像监测即可。在降雪形成时，雪量的厚度即显示在降雪测尺1上，由摄像监控装置2即红外网络 摄像机，将降雪测尺1上的雪量当前厚度进行拍摄并储存于数据采集器4中，风向风速仪7 测量的数据通过地下电缆送至数据采集器4中储存，再由无线网络传送系统将数据采集器 4中图片数据与当时的风向风速数据发送至远端(几十公里 几百公里以外)的计算机上。 风向风速仪7测量的数据与降雪时间是同步的，所以很有参考价值；在远端计算机上根据 降雪厚度按照1 15的比例换算出降水量。本实用新型在实际应用中将原降雪取样次数 1 2次增加到6 8次摄像监测，解决了取样间隔时间长所产生时间差的盲区，以提高监 测降雪量的精度，并结合同步的风向风速资料，提供出较完整的风雪变化情报。
权利要求一种自动降雪监测装置，其特征在于具有降雪测尺(1)、摄像监控装置(2)、数据采集器(4)、电池(5)、太阳能板(6)以及风向风速仪(7)，其中降雪测尺(1)竖直安装于地面上，摄像监控装置(2)的摄像机对着降雪测尺(1)，数据采集器(4)接收摄像监控装置(2)及风向风速仪(7)的采集信号，电池(5)通过太阳能板(6)接收太阳能转化成电能输出至数据采集器(4)；数据采集器(4)以无线通讯方式与远端计算机进行通讯。
2.按权利要求1所述的自动降雪监测装置，其特征在于所述数据采集器(4)包括摄 像头接口、解码模块、视频先入先出模块、数字信号处理芯片、数字信号处理器、可编程逻辑 器件、模数转换模块以及无线模块，其中，解码模块通过摄像头接口接收摄像头拍摄的图像 信息，解码模块用于将摄像头采集到的模拟信号进行解码，转换为数字信号，视频先入先出 模块接收解码模块输出的解码后的降雪测尺图像信息，可编程逻辑器件模块的检测端解码 模块相连，读写及复位控制端与视频先入先出模块相连，控制端与数字信号处理器相连；数 字信号处理器通过模数转换模块接有风向风速仪(7)，通过无线模块与远端计算机进行通 讯连接。
3.按权利要求1所述的自动降雪监测装置，其特征在于所述降雪测尺采用木方制作， 其上设有毫米刻度线。
4.按权利要求1所述的自动降雪监测装置，其特征在于所述摄像监控装置(2)安装 于桩柱(3)上，该桩柱(3)竖直设于地面。
5.按权利要求1所述的自动降雪监测装置，其特征在于所述摄像监控装置(2)采用 红外防水、防尘网络摄像机。
6.按权利要求1所述的自动降雪监测装置，其特征在于所述风向风速仪(7)测量的 频率信号，通过地下电缆送至数据采集器(4)中的数字信号处理芯片。
专利摘要本实用新型涉及一种自动降雪监测装置，具有降雪测尺、摄像监控装置、数据采集器、电池、太阳能板以及风向风速仪，其中降雪测尺竖直安装于地面上，摄像监控装置的摄像机对着降雪测尺，数据采集器接收摄像监控装置及风向风速仪的采集信号，电池通过太阳能板接收太阳能转化成电能输出至数据采集器；数据采集器以无线通讯方式与远端计算机进行通讯。本实用新型供电系统运行稳定，受外界影响因素很小，传送信息快、图像清晰、可连续完成几个月的图像储存量，为抗雪抢险或短期天气预报提供了及时而重要的参考资料。
文档编号H04N5/225GK201594146SQ201020111640
公开日2010年9月29日 申请日期2010年2月10日 优先权日2010年2月10日
发明者张晓静, 李晓晏 申请人:中国科学院沈阳应用生态研究所