專利名稱：全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及閃電觀測，更特別地涉及全視野范圍內(nèi)閃電通道圖像的自動拍攝設(shè)備。
背景技術(shù)：
閃電(雷電)是發(fā)生于大氣中的一種壯觀的天氣現(xiàn)象，伴隨著瞬態(tài)大電流、高電壓和強電磁輻射，常會引起重大的災(zāi)害事故，不僅會造成人員傷亡，也會給航空航天、國防、通訊、電子工業(yè)、化工石油、郵電、交通、森林等行業(yè)造成嚴重的經(jīng)濟損失。據(jù)不完全統(tǒng)計，中國平均每年由于被閃電擊中而導(dǎo)致的人員傷亡超過1300人，閃電造成的災(zāi)害損失超過1百萬人民幣的事故約有50起。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展、現(xiàn)代化水平的提高和信息技術(shù)的普及應(yīng)用，閃電危害的程度、造成的經(jīng)濟損失和社會影響將會越來越大。閃電的實時定位數(shù)據(jù)是對將要發(fā)生閃電活動的區(qū)域進行預(yù)警以提前采取應(yīng)對措施、減少閃電災(zāi)害損失的重要基礎(chǔ)。另外，閃電定位數(shù)據(jù)也是進行災(zāi)害事故成因調(diào)查的重要依據(jù)。閃電定位系統(tǒng)的探測效率和定位精度對閃電預(yù)警的效果、閃電預(yù)警結(jié)果的評估以及閃電災(zāi)害的調(diào)查至關(guān)重要。雖然目前我國已經(jīng)架設(shè)了大區(qū)域范圍的地閃定位站網(wǎng)以及少量的總閃定位系統(tǒng)， 能夠?qū)﹂W電進行實時監(jiān)測，部分系統(tǒng)還能對閃電通道的發(fā)展進行探測。然而迄今為止，還沒有設(shè)備能夠自動拍攝全視野范圍閃電通道的數(shù)字圖像，也沒有合適的設(shè)備能夠獲取豐富的用于對現(xiàn)有閃電定位系統(tǒng)探測效率和定位精度進行評估的數(shù)據(jù)，這大大限制了閃電定位資料的有效應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容本實用新型的一個目的在于提供一種全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備，該設(shè)備能夠獲取全視野范圍的數(shù)字圖像，并自動篩選、存儲和顯示包含有閃電通道的圖像，同時記錄閃電事件的GPS時間及其產(chǎn)生的電暈電流變化的波形信息。該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、架設(shè)方便。 該設(shè)備的觀測資料能夠用于對現(xiàn)有閃電定位系統(tǒng)的探測效率和定位精度進行有效評估。本實用新型的一個進一步的目的在于提供一種具有遮光裝置的全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備，其只在雷暴天氣時自動打開遮光裝置以進行圖像采集，從而有效提高使用效率，延長使用壽命。本實用新型的另一個進一步的目的在于提供一種具有溫控裝置的全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備，該溫控裝置提供對該設(shè)備的一些裝置或模塊工作環(huán)境的自動溫控， 使其能夠長期穩(wěn)定可靠地工作于野外環(huán)境。本實用新型提供了一種全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備，其包括箱體、拍攝裝置、傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置、處理單元和控制模塊。所述箱體的頂部具有開口，在所述開口處安裝有透明的防護罩。所述拍攝裝置布置在所述箱體內(nèi)并且位于所述開口處。所述傳感器對雷暴活動的表征參數(shù)進行感測并產(chǎn)生感測數(shù)據(jù)。所述數(shù)據(jù)采集裝置從所述傳感器采集所述感測數(shù)據(jù)。所述處理單元從所述數(shù)據(jù)采集裝置接收所述感測數(shù)據(jù)，所述處理單元在所述感測數(shù)據(jù)指示所述設(shè)備的觀測范圍內(nèi)沒有雷暴天氣時使所述設(shè)備處于第一工作模式并使所述數(shù)據(jù)采集裝置處于第一數(shù)據(jù)采集模式，所述處理單元在所述感測數(shù)據(jù)指示所述設(shè)備的觀測范圍內(nèi)存在雷暴天氣時使所述設(shè)備處于第二工作模式并使所述數(shù)據(jù)采集裝置處于第二數(shù)據(jù)采集模式。所述控制模塊布置在所述箱體內(nèi)，所述控制模塊在所述感測數(shù)據(jù)指示所述設(shè)備的觀測范圍內(nèi)沒有雷暴天氣時從所述處理單元接收第一指令并基于所述第一指令關(guān)閉所述拍攝裝置，從而停止拍攝全視野范圍的數(shù)字圖像，所述控制模塊在所述感測數(shù)據(jù)指示所述設(shè)備的觀測范圍內(nèi)存在雷暴天氣時從所述處理單元接收第二指令并基于所述第二指令啟動所述拍攝裝置，以拍攝全視野范圍的數(shù)字圖像。優(yōu)選地，所述第一工作模式是常規(guī)監(jiān)測模式，所述第一數(shù)據(jù)采集模式是低速實時數(shù)據(jù)采集模式，所述第二工作模式是閃電觀測模式，所述第二數(shù)據(jù)采集模式是高速實時數(shù)據(jù)采集模式。優(yōu)選地，所述表征參數(shù)是電暈電流。優(yōu)選地，所述拍攝裝置包括數(shù)字攝像機以及布置在所述數(shù)字攝像機上的魚眼鏡頭，所述魚眼鏡頭的視角大于等于180度，所述拍攝裝置的成像面水平布置，所述魚眼鏡頭高于所述箱體的上表面并且其光軸指向天頂方向。優(yōu)選地，所述全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備還包括遮光裝置，所述遮光裝置布置在所述箱體內(nèi)，位于所述防護罩和所述拍攝裝置之間，所述控制模塊從所述處理單元接收第一指令并基于所述第一指令控制所述遮光裝置關(guān)閉從而覆蓋所述拍攝裝置，所述控制模塊從所述處理單元接收第二指令并基于所述第二指令控制所述遮光裝置打開從而不覆蓋所述拍攝裝置。優(yōu)選地，所述遮光裝置包括電機、遮光瓣片和兩個限位開關(guān)，所述限位開關(guān)對所述遮光瓣片的旋轉(zhuǎn)位置進行限制，所述控制模塊從所述處理單元接收第一指令并基于所述第一指令控制所述電機旋轉(zhuǎn)以關(guān)閉所述遮光瓣片，從而覆蓋所述拍攝裝置，所述控制模塊從所述處理單元接收第二指令并基于所述第二指令控制所述電機反向旋轉(zhuǎn)以打開所述遮光瓣片，從而不覆蓋所述拍攝裝置。優(yōu)選地，所述全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備還包括溫控裝置，所述溫控裝置布置在所述箱體內(nèi)并且調(diào)節(jié)所述箱體內(nèi)的環(huán)境溫度，所述控制模塊聯(lián)接所述溫控裝置并控制所述溫控裝置。優(yōu)選地，所述全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備還包括電源模塊，所述電源模塊布置在所述箱體內(nèi)并聯(lián)接所述拍攝裝置、所述控制模塊、所述遮光裝置和所述溫控裝置。優(yōu)選地，所述全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備還包括GPS天線和GPS授時模塊， 所述GPS天線聯(lián)接所述GPS授時模塊，所述GPS授時模塊聯(lián)接所述處理單元。優(yōu)選地，所述處理單元是計算機，所述數(shù)據(jù)采集裝置是數(shù)據(jù)采集卡。本實用新型具有以下優(yōu)點和有益效果1、能夠?qū)θ曇胺秶鷥?nèi)的閃電事件進行觀測，獲取閃電通道的圖像，記錄閃電發(fā)生的GPS時間以及閃電引起的電暈電流變化波形； 2、獲取的閃電發(fā)生的時間信息和通道的圖像資料可用于對已有的閃電定位系統(tǒng)的探測效率和定位精度進行評估；3、實時監(jiān)測電暈電流波形，只在觀測范圍內(nèi)有雷暴天氣時自動打開遮光裝置和拍攝裝置進行圖像采集并自動控制其工作環(huán)境溫度，能有效提高設(shè)備使用效率，延長設(shè)備使用壽命，能夠長期穩(wěn)定可靠地工作于野外環(huán)境；4、結(jié)構(gòu)簡單，架設(shè)方便，并具有較低的成本。

圖1是根據(jù)本實用新型的全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備的示意圖；以及圖2是根據(jù)本實用新型的全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備的流程圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型提出的全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備進行說明。在本實用新型的一個方面，參見圖1，示意性地示出了根據(jù)本實用新型的一種全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備10，其包括處理單元12、箱體14和電源模塊16。處理單元12用于處理數(shù)據(jù)并控制所述設(shè)備10的一些裝置或模塊的操作。在一個優(yōu)選實施例中，處理單元12可以是計算機，并且可以包括時鐘(未示出)。箱體14可以是頂部上表面具有圓形開口 18的防護箱，在開口 18處安裝有透明的防護罩20。在本文中，術(shù)語“透明，，指的是對于拍攝閃電事件而言是無障礙的，并不限于對某個特定波長或波長范圍的光線透明。優(yōu)選地，開口 18為圓形開口。優(yōu)選地，防護罩20 為半球形。優(yōu)選地，防護罩20由具有憎水特性的材料制成，或者表面噴涂憎水涂層。在一個優(yōu)選實施例中，防護罩20為涂有憎水涂層的亞克力半球形防護罩。優(yōu)選地，箱體14可以采用雙層金屬、中間加保溫材料的設(shè)計，也可以直接采用具有隔熱、防水特性的硬質(zhì)材料制作。優(yōu)選地，箱體14的形狀可以是方形空腔或者圓柱形空腔，或者任意其他合適的形狀。在一個優(yōu)選實施例中，箱體14采用雙層金屬、中間加保溫材料的設(shè)計，其形狀為方形空腔。電源模塊16用于為全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備10的一些裝置或模塊供電，下面將進一步詳細說明。電源模塊16可以布置在箱體14內(nèi)。全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備10還包括拍攝裝置22，拍攝裝置22可以布置在箱體14內(nèi)并且位于開口 18處，拍攝裝置22拍攝全視野范圍的數(shù)字圖像。在一個優(yōu)選實施例中，拍攝裝置22包括數(shù)字攝像機M以及布置在數(shù)字攝像機M上的視角大于等于180 度的魚眼鏡頭沈。數(shù)字攝像機M用于拍攝圖像并直接輸出所拍攝圖像的數(shù)字信號，不需要圖像采集卡，直接通過數(shù)據(jù)線與處理單元12連接，以將所拍攝的圖像傳送給處理單元12。 在一個優(yōu)選實施例中，數(shù)字攝像機M可以是可見光波段或者紅外波段的數(shù)字攝像機，可采用USB、1394、Camera Link或GigE接口，或者本領(lǐng)域已知的任何其他接口。如果選擇USB 或1394接口類型的數(shù)字攝像機對，則該數(shù)字攝像機M可以由與處理單元12之間的連接線直接供電；如果選擇Camera Link或GigE接口的數(shù)字攝像機M，則該數(shù)字攝像機M可以由電源模塊16供電。對于Camera Link接口的數(shù)字攝像機M，還可在處理單元12中安裝 Camera Link數(shù)字圖像采集處理卡(未示出)。在一個優(yōu)選實施例中，可采用1394接口的數(shù)字攝像機M和視角為185度的魚眼鏡頭沈，數(shù)字攝像機M和處理單元12采用1394連接線連接，用于向處理單元12傳輸數(shù)字圖像。在一個優(yōu)選實施例中，數(shù)字攝像機M的成像面水平布置，魚眼鏡頭沈朝上并且其光軸指向天頂方向，魚眼鏡頭沈高于箱體14的上表面， 以實現(xiàn)對安裝平面以上的全部視野進行成像。優(yōu)選地，魚眼鏡頭26略高于箱體14的上表面，只要能實現(xiàn)所述全視野成像即可，在一個優(yōu)選實施例中，魚眼鏡頭26高于箱體14的上表面10毫米。全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備10還包括傳感器觀，用于對觀測范圍內(nèi)的雷暴活動的表征參數(shù)進行感測并產(chǎn)生感測數(shù)據(jù)。在一個優(yōu)選實施例中，所述表征參數(shù)是電暈電流，所述傳感器W是用于對電暈電流進行感測的電暈電流傳感器。應(yīng)當理解，所述表征參數(shù)可以是本領(lǐng)域已知的任何表征雷暴活動的參數(shù)，如電場變化、磁場變化和光輻射強度等，所述傳感器觀可以是本領(lǐng)域已知的能夠感測該表征參數(shù)的任何傳感器，如快慢電場變化傳感器、磁線圈和光電二極管等。全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備10還包括數(shù)據(jù)采集裝置30，用于從傳感器觀采集所述表征參數(shù)的感測數(shù)據(jù)。在一個優(yōu)選實施例中，數(shù)據(jù)采集裝置30為安裝在處理單元 12 (在該實施例中為計算機)內(nèi)的PCI插槽上的數(shù)據(jù)采集卡，通過PCI總線傳輸數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)采集卡的輸入通道和輸出通道各為至少1個，最高采樣率不低于1 MS/s，輸出通道具有觸發(fā)輸出功能。輸入通道聯(lián)接傳感器觀。在一個優(yōu)選實施例中，具有觸發(fā)輸出功能的輸出通道聯(lián)接GPS授時模塊42 (下面將詳細描述)。全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備10還包括控制模塊32，用于實現(xiàn)對全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備10的一些裝置或模塊的控制。控制模塊32布置在箱體14內(nèi)。在一個優(yōu)選實施例中，控制模塊32聯(lián)接拍攝裝置22，并例如通過串口接收來自處理單元12的指令，實現(xiàn)對拍攝裝置22的控制。優(yōu)選地，控制模塊32可以是PLC (可編程控制器)或單片機控制板。在一個優(yōu)選實施例中，控制模塊32是PLC，其例如通過串口與處理單元12聯(lián)接。在一個優(yōu)選實施例中，處理單元12基于數(shù)據(jù)采集裝置30從傳感器觀采集到的感測數(shù)據(jù)來確定全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備10的工作模式和數(shù)據(jù)采集裝置30的數(shù)據(jù)采集模式。當所述感測數(shù)據(jù)指示全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備10的觀測范圍內(nèi)沒有雷暴天氣時，處理單元12使設(shè)備10處于第一工作模式并使數(shù)據(jù)采集裝置30處于第一數(shù)據(jù)采集模式，控制模塊32從處理單元12接收第一指令并基于該第一指令關(guān)閉拍攝裝置22，從而停止拍攝。當感測數(shù)據(jù)指示全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備10的觀測范圍內(nèi)存在雷暴天氣時，處理單元12使設(shè)備10處于第二工作模式并使數(shù)據(jù)采集裝置30處于第二數(shù)據(jù)采集模式，控制模塊32從處理單元12接收第二指令并基于該第二指令啟動拍攝裝置22，從而進行拍攝。在本文中，“觀測范圍”表示以全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備10為中心的半徑為15公里的范圍。在一個優(yōu)選實施例中，第一工作模式是常規(guī)監(jiān)測模式，第一數(shù)據(jù)采集模式是低速實時數(shù)據(jù)采集模式，第二工作模式是閃電觀測模式，第二數(shù)據(jù)采集模式是高速實時數(shù)據(jù)采集模式。在閃電觀測模式中，處理單元12實時連續(xù)地從拍攝裝置22獲取圖像并實時檢測所獲取的圖像中是否存在閃電通道。在常規(guī)監(jiān)測模式中，拍攝裝置22關(guān)閉，處理單元12對數(shù)據(jù)采集裝置30從傳感器觀采集到的感測數(shù)據(jù)進行實時分析，判斷觀測范圍內(nèi)是否存在雷暴天氣。如果存在雷暴天氣，則如上所述，處理單元12使設(shè)備10轉(zhuǎn)為閃電觀測模式并使數(shù)據(jù)采集裝置30轉(zhuǎn)為高速實時數(shù)據(jù)采集模式，同時打開拍攝裝置22進入連續(xù)采集狀態(tài)。如果不存在雷暴天氣，處理單元12使設(shè)備10維持常規(guī)監(jiān)測模式并使數(shù)據(jù)采集裝置30維持低速實時數(shù)據(jù)采集模式。在本文中，術(shù)語“高速”指的是采樣速率不低于1 M次/秒，術(shù)語“低速”指的是采樣速率不高于10次/秒。在一個優(yōu)選實施例中，全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備10還可以包括遮光裝置34?？刂颇K32聯(lián)接遮光裝置34，并例如通過串口接收來自處理單元12的指令，實現(xiàn)對遮光裝置34的控制。遮光裝置34可以布置在箱體14內(nèi)，位于防護罩20和拍攝裝置22 之間。控制模塊32基于所述第一指令控制遮光裝置34關(guān)閉從而覆蓋拍攝裝置22，控制模塊32基于所述第二指令控制遮光裝置34打開從而不覆蓋拍攝裝置22。在一個特別優(yōu)選實施例中，遮光裝置34包括電機(未示出)、遮光瓣片36和兩個限位開關(guān)(未示出)，其中，所述限位開關(guān)可以是本領(lǐng)域已知的用于對遮光瓣片36的旋轉(zhuǎn)位置進行限制的任意元件或構(gòu)造。在所述第一工作模式中，控制模塊32基于所述第一指令控制所述電機旋轉(zhuǎn)以關(guān)閉遮光瓣片36，從而覆蓋拍攝裝置22，在所述第二工作模式中，控制模塊32基于所述第二指令控制電機反向旋轉(zhuǎn)以打開遮光瓣片36，從而不覆蓋拍攝裝置22。在一個優(yōu)選實施例中，全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備10還可以包括溫控裝置38。優(yōu)選地，控制模塊32聯(lián)接溫控裝置38，并例如通過串口接收來自處理單元12的指令，實現(xiàn)對溫控裝置38的控制。優(yōu)選地，溫控裝置38可以布置在箱體14內(nèi)并且用于調(diào)節(jié)箱體14內(nèi)的環(huán)境溫度。特別優(yōu)選地，溫控裝置38可以布置在箱體14內(nèi)并且用于調(diào)節(jié)拍攝裝置22的工作環(huán)境溫度，以便滿足拍攝裝置22的正常運行要求，使得其能夠長期穩(wěn)定可靠地工作在野外惡劣環(huán)境中。在一個優(yōu)選實施例中，全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備10還可以包括GPS天線 40和GPS授時模塊42。GPS天線40可以聯(lián)接GPS授時模塊42，GPS授時模塊42可以聯(lián)接處理單元12。GPS授時模塊42用于定時對處理單元12進行授時并且響應(yīng)于外部觸發(fā)信號來獲取準確的觸發(fā)時間信息并發(fā)送給處理單元12，其時間精度要求優(yōu)于1 μ s。在一個優(yōu)選實施例中，電源模塊16可以聯(lián)接拍攝裝置22、控制模塊32、遮光裝置 34和溫控裝置38并為它們供電。在一個優(yōu)選實施例中，箱體14、傳感器28和GPS天線40均位于室外，GPS授時模塊42和處理單元12位于室內(nèi)。在一個優(yōu)選實施例中，處理單元12聯(lián)接拍攝裝置22、傳感器觀、控制模塊32和 GPS授時模塊42，通過采集數(shù)據(jù)和發(fā)送指令來完成以下任務(wù)從傳感器觀采集雷暴活動表征參數(shù)(特別地，為電暈電流)的感測數(shù)據(jù)；向控制模塊32發(fā)送指令以控制拍攝裝置22和遮光裝置34 ；采集、保存和顯示拍攝裝置22拍攝到的圖像，檢測圖像中是否存在閃電通道； 定時從GPS授時模塊42獲取GPS時間并進行授時；獲取和記錄感測數(shù)據(jù)的快速大幅度變化的波形數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)采集裝置30觸發(fā)輸出的時間信息?，F(xiàn)在參見圖2，圖2是流程圖，示出了根據(jù)本實用新型一個實施例的全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備10的流程100。如上所述，設(shè)備10可以具有兩種工作模式常規(guī)監(jiān)測模式和閃電觀測模式。在步驟102，設(shè)備10處于常規(guī)監(jiān)測模式。在該模式下拍攝裝置22關(guān)閉(不拍攝)， 數(shù)據(jù)采集裝置30處于低速實時數(shù)據(jù)采集模式(如每秒采樣10次或者100次)。在步驟104， 數(shù)據(jù)采集裝置30例如對電暈電流波形進行低速實時數(shù)據(jù)采集。在步驟106，處理單元12對采集到的電暈電流數(shù)據(jù)進行實時分析，并在步驟108中判斷觀測范圍內(nèi)是否存在雷暴天氣。如果存在雷暴天氣，則在步驟110中使設(shè)備10轉(zhuǎn)為閃電觀測模式。如果不存在雷暴天氣，則返回到步驟104。如果設(shè)備10處于閃電觀測模式，則在該模式下拍攝裝置22處于工作狀態(tài)(拍攝狀態(tài))，數(shù)據(jù)采集裝置30處于高速實時數(shù)據(jù)采集模式。具體地，在步驟112打開遮光裝置34， 在步驟114使數(shù)據(jù)采集裝置30處于高速實時數(shù)據(jù)采集模式。然后，在步驟116打開拍攝裝置22。在步驟118，處理單元12使拍攝裝置22實時連續(xù)地獲取全視野范圍的數(shù)字圖像。 處理單元12在步驟120中實時檢測所采集的圖像中的閃電通道并且在步驟122中判斷是否存在閃電通道。如果存在閃電通道，則在步驟1 中保存并顯示圖像；如果不存在閃電通道，則繼續(xù)到步驟140。同時，處理單元12在步驟1 中實時高速監(jiān)測電暈電流波形的變化并且在步驟128中判斷是否符合觸發(fā)條件。如果電暈電流波形有快速大幅度變化(也即符合觸發(fā)條件)，則在步驟130中，數(shù)據(jù)采集裝置30輸出觸發(fā)信號給GPS授時模塊42，GPS授時模塊42將觸發(fā)的時間信息通過串口傳遞給處理單元12，然后處理單元12在步驟132中對GPS觸發(fā)時間和對應(yīng)的電暈電流變化波形進行暫存。如果不符合觸發(fā)條件，則返回到步驟126。對于每一幅檢測出有閃電通道的圖像，處理單元12在步驟134中把該圖像對應(yīng)的曝光時間段內(nèi)出現(xiàn)的所有電暈電流波形大幅度變化的波形及其觸發(fā)時間進行記錄。在步驟 136中判斷雷暴天氣過程是否結(jié)束。如果未檢測出閃電通道所持續(xù)的時間超過設(shè)定的閾值 (如15分鐘)且電暈電流數(shù)據(jù)符合非雷暴天氣的判據(jù)，則認為雷暴天氣過程結(jié)束，然后在步驟138關(guān)閉拍攝裝置22和遮光裝置34，并且在步驟140中使數(shù)據(jù)采集裝置30轉(zhuǎn)為低速實時數(shù)據(jù)采集模式，然后返回到步驟102，設(shè)備10轉(zhuǎn)為常規(guī)監(jiān)測模式。如果在步驟136中判斷雷暴天氣過程尚未結(jié)束，則返回到步驟118。不論在常規(guī)檢測模式還是在閃電觀測模式中，GPS授時模塊42都定時(如每10分鐘)對處理單元12進行GPS授時，以保證處理單元12的時鐘的準確度優(yōu)于1ms。在一個優(yōu)選實施例中，圖像采集和閃電通道檢測可以采用并行算法處理，電暈電流波形實時采集和分析判斷均可以采用并行算法實現(xiàn)，這樣可以滿足數(shù)據(jù)的實時獲取和處理的要求。本實用新型的全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備10能夠在處理單元12的控制下在雷暴天氣發(fā)生時自動獲取閃電通道的數(shù)字圖像，在非雷暴天氣時自動遮擋拍攝裝置并實現(xiàn)工作環(huán)境溫度的自動控制，使其能夠長期穩(wěn)定可靠地工作于野外環(huán)境。在本文中，術(shù)語“聯(lián)接”不限于直接連接，而是也包括本領(lǐng)域已知的各種形式的間接連接。本領(lǐng)域技術(shù)人員可從前面的具體說明意識到本公開的廣泛教導(dǎo)可以按照多種形式來實施。雖然本公開包括了具體的示例，但本公開的真實范圍卻不應(yīng)當被如此限制，因為本領(lǐng)域技術(shù)人員在研究了附圖、說明書和所附權(quán)利要求書后將會明白其他的修改、變形和替換。
權(quán)利要求1.一種全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備，其特征在于，包括箱體，所述箱體的頂部具有開口，在所述開口處安裝有透明的防護罩；拍攝裝置，所述拍攝裝置布置在所述箱體內(nèi)并且位于所述開口處；傳感器，所述傳感器對雷暴活動的表征參數(shù)進行感測并產(chǎn)生感測數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集裝置，所述數(shù)據(jù)采集裝置從所述傳感器采集所述感測數(shù)據(jù)；處理單元，所述處理單元從所述數(shù)據(jù)采集裝置接收所述感測數(shù)據(jù)，所述處理單元在所述感測數(shù)據(jù)指示所述設(shè)備的觀測范圍內(nèi)沒有雷暴天氣時使所述設(shè)備處于第一工作模式并使所述數(shù)據(jù)采集裝置處于第一數(shù)據(jù)采集模式，所述處理單元在所述感測數(shù)據(jù)指示所述設(shè)備的觀測范圍內(nèi)存在雷暴天氣時使所述設(shè)備處于第二工作模式并使所述數(shù)據(jù)采集裝置處于第二數(shù)據(jù)采集模式；和控制模塊，所述控制模塊布置在所述箱體內(nèi)，所述控制模塊在所述感測數(shù)據(jù)指示所述設(shè)備的觀測范圍內(nèi)沒有雷暴天氣時從所述處理單元接收第一指令并基于所述第一指令關(guān)閉所述拍攝裝置，從而停止拍攝全視野范圍的數(shù)字圖像，所述控制模塊在所述感測數(shù)據(jù)指示所述設(shè)備的觀測范圍內(nèi)存在雷暴天氣時從所述處理單元接收第二指令并基于所述第二指令啟動所述拍攝裝置，以拍攝全視野范圍的數(shù)字圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備，其特征在于，所述第一工作模式是常規(guī)監(jiān)測模式，所述第一數(shù)據(jù)采集模式是低速實時數(shù)據(jù)采集模式，所述第二工作模式是閃電觀測模式，所述第二數(shù)據(jù)采集模式是高速實時數(shù)據(jù)采集模式。
3.如權(quán)利要求1所述的全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備，其特征在于，所述表征參數(shù)是電暈電流。
4.如權(quán)利要求1所述的全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備，其特征在于，所述拍攝裝置包括數(shù)字攝像機以及布置在所述數(shù)字攝像機上的魚眼鏡頭，所述魚眼鏡頭的視角大于等于180度，所述拍攝裝置的成像面水平布置，所述魚眼鏡頭高于所述箱體的上表面并且其光軸指向天頂方向。
5.如權(quán)利要求1或4所述的全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備，其特征在于，還包括遮光裝置，所述遮光裝置布置在所述箱體內(nèi)，位于所述防護罩和所述拍攝裝置之間，所述控制模塊從所述處理單元接收第一指令并基于所述第一指令控制所述遮光裝置關(guān)閉從而覆蓋所述拍攝裝置，所述控制模塊從所述處理單元接收第二指令并基于所述第二指令控制所述遮光裝置打開從而不覆蓋所述拍攝裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備，其特征在于，所述遮光裝置包括電機、遮光瓣片和兩個限位開關(guān)，所述限位開關(guān)對所述遮光瓣片的旋轉(zhuǎn)位置進行限制，所述控制模塊從所述處理單元接收第一指令并基于所述第一指令控制所述電機旋轉(zhuǎn)以關(guān)閉所述遮光瓣片，從而覆蓋所述拍攝裝置，所述控制模塊從所述處理單元接收第二指令并基于所述第二指令控制所述電機反向旋轉(zhuǎn)以打開所述遮光瓣片，從而不覆蓋所述拍攝裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備，其特征在于，還包括溫控裝置，所述溫控裝置布置在所述箱體內(nèi)并且調(diào)節(jié)所述箱體內(nèi)的環(huán)境溫度，所述控制模塊聯(lián)接所述溫控裝置并控制所述溫控裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備，其特征在于，還包括電源模塊，所述電源模塊布置在所述箱體內(nèi)并聯(lián)接所述拍攝裝置、所述控制模塊、所述遮光裝置和所述溫控裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備，其特征在于，還包括GPS天線和GPS授時模塊，所述GPS天線聯(lián)接所述GPS授時模塊，所述GPS授時模塊聯(lián)接所述處理單元。
10.如權(quán)利要求1所述的全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備，其特征在于，所述處理單元是計算機，所述數(shù)據(jù)采集裝置是數(shù)據(jù)采集卡。
專利摘要本實用新型涉及一種全視野閃電通道圖像自動拍攝設(shè)備，該設(shè)備可以包括拍攝裝置、箱體、溫控裝置、遮光裝置、控制模塊、電源模塊、傳感器、數(shù)據(jù)采集裝置、GPS天線、GPS授時模塊和處理單元。拍攝裝置拍攝全視野數(shù)字圖像并直接傳輸給處理單元。處理單元通過數(shù)據(jù)采集裝置連續(xù)采集電暈電流并判斷觀測范圍內(nèi)是否有雷暴天氣，如果有，則打開遮光裝置進入閃電通道圖像拍攝模式，觀測結(jié)束后關(guān)閉遮光裝置以實現(xiàn)非雷暴天氣時拍攝裝置的防護。該設(shè)備還同時記錄閃電事件的GPS時間及其產(chǎn)生的電暈電流變化的波形信息，并能實現(xiàn)非雷暴天氣時拍攝裝置的自動遮光及其工作環(huán)境溫度的自動控制，能夠長期穩(wěn)定可靠地工作于野外環(huán)境。
文檔編號G03B39/00GK202002978SQ201120073010
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月18日
發(fā)明者呂偉濤, 姚雯, 張陽, 楊俊 , 馬穎 申請人:中國氣象科學(xué)研究院