專利名稱：一種地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地面氣象觀測技術(shù)領(lǐng)域，具體地說一種用于地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測方法及裝置。
背景技術(shù)：
目前，在地面氣象觀測業(yè)務(wù)中，觀測員一般通過觀察小型蒸發(fā)皿或觀測場周圍水體是否結(jié)冰，記錄結(jié)冰天氣現(xiàn)象是否發(fā)生。這種觀察結(jié)冰天氣現(xiàn)象的方法工作效率低，而且由于觀測人員的區(qū)別觀測結(jié)果差異很大、觀測結(jié)果的質(zhì)量也就不能保證，不能及時對結(jié)冰與否作出準確的判斷，不適應(yīng)自動化地面氣象觀測的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測方法及裝置，有效的解決通過人工方式觀測不準確、不及時的技術(shù)問題，進一步提高觀測質(zhì)量及工作效率。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測方法，包括以下步驟
步驟SlOl :通過溫度傳感器實時獲取受測水體的水面溫度，將獲取到的水面溫度傳輸至計算機；
步驟S102 :計算機通過溫度監(jiān)測程序監(jiān)測水面溫度變化情況。步驟S103 :當監(jiān)測到所述水面溫度下降到零度以下后，判斷所述水面溫度是否在規(guī)定時間內(nèi)由負溫上升至零度，是則進入下一步，否則返回返回步驟S102。步驟S104 :通過計算機記錄所述受測水體結(jié)冰發(fā)生及發(fā)生時間。步驟S105 :當監(jiān)測到所述水面溫度上升到零度以上后，判斷所述水面溫度是否在規(guī)定時間內(nèi)保持在零度以上，是則進入下一步，否則返回步驟S102。步驟S106 :通過計算機記錄所述受測水體結(jié)冰融化發(fā)生及融化發(fā)生時間。
所述步驟S103中，判斷所述水面溫度是否由負溫上升至零度時，所述的規(guī)定時間是指小于I秒的時間。所述步驟S105中，判斷所述水面溫度是否保持在零度以上，所述的規(guī)定時間是保持在數(shù)分鐘以上的時間。所述步驟S104中，所述受測水體結(jié)冰及結(jié)冰發(fā)生時間是指所述水面溫度上升到零度的時間；所述步驟S106中，所述受測水體結(jié)冰融化發(fā)生及融化發(fā)生時間是指所述水面溫度開始上升到零度以上的時間。一種地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測裝置，包括容器、容于容器中的受測水體、溫度傳感器、與所述溫度傳感器經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線連接的計算機；所述溫度傳感器包括探頭和數(shù)字測溫儀；所述探頭，用于實時獲取受測水體的水面溫度；所述數(shù)字測溫儀包括與所述探頭經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線連接的單片機、與所述單片機連接的數(shù)據(jù)存儲模塊和顯示模塊；所述單片機，用于讀取所述探頭采集的實時受測水體的水面溫度數(shù)據(jù)后，將水面溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲模塊進行存儲，并發(fā)送至所述顯示模塊進行顯示；
所述計算機，用于與所述數(shù)字測溫儀的單片機經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線連接，通過單片機獲取、實時顯示所述探頭采集的水面溫度數(shù)據(jù)，進行實時監(jiān)控所述受測水體水面溫度變化情況并進
行管理；
所述容器為一封閉容器，對應(yīng)的，所述溫度傳感器采用鉬電阻溫度傳感器，所述鉬電阻溫度傳感器的探頭置于所述封閉容器中且浮于所述受測水體的水面。所述容器為一敞口容器，對應(yīng)的，所述溫度傳感器采用紅外溫度傳感器，所述紅外溫度傳感器通過設(shè)在所述敞口容器的敞口處來獲取所述受測水體的水面溫度轉(zhuǎn)換為電信號傳輸至所述計算機。 所述敞口容器上端敞口。所述計算機與所述溫度傳感器的數(shù)字測溫儀通過RS-232串口連接。所述的計算機是臺式計算機、筆記本或嵌入式計算機。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下特點和有益效果本發(fā)明通過鉬電阻溫度傳感器的探頭測量置于容器中的受測水體的水面溫度，經(jīng)數(shù)字測溫儀傳輸至計算機，由計算機通過溫度監(jiān)測程序監(jiān)測水面溫度在規(guī)定時間內(nèi)的變化情況，當監(jiān)測到所述水面溫度下降到零度以下后，大約在小于I秒鐘的時間內(nèi)由負溫上升至零度時，計算機記錄所述受測水體結(jié)冰及結(jié)冰發(fā)生時間，也就是水面溫度突然上升到零度的時間。當監(jiān)測到所述水面溫度上升到零度以上后保持數(shù)分鐘在零度以上，則計算機記錄所述受測水體結(jié)冰融化及融化時間，也就是水面溫度開始上升到零度以上的時間。本發(fā)明還可以采用紅外溫度傳感器，將紅外溫度傳感器放置在敞口容器上方，紅外溫度傳感器的探頭對準受測水體，將獲取的水面溫度信息傳送至計算機，進行記錄和管理，這種測量方式非常適合野外測量。本發(fā)明實現(xiàn)結(jié)冰的自動化觀察，通過自動化觀察提高了觀測質(zhì)量，提高了工作效率，減小了測量差異性，有效地解決了目前觀察員通過觀察小型蒸發(fā)皿或觀測場周圍水體是否結(jié)冰，以記錄結(jié)冰天氣現(xiàn)象是否發(fā)生的觀察方法存在的觀測質(zhì)量低、工作效率低的問題。


圖I是本發(fā)明實施例提供的一種地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測方法的流程圖。圖2是本發(fā)明實施例提供的一種地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測裝置的硬件模塊不意圖。圖3是本發(fā)明實施例提供的一種地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明實施例提供的又一種地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測裝置的結(jié)構(gòu)示意
圖5是本發(fā)明實施例提供的結(jié)冰時水面溫度變化的示意圖。
附圖標記1-封閉容器、2-受測水體、3-鉬電阻溫度傳感器的探頭、4-鉬電阻溫度傳感器的數(shù)字測溫儀、5-計算機、6-敞口容器、7-紅外溫度傳感器
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。參見圖I所示，一種地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測方法，包括以下步驟
步驟SlOl :通過溫度傳感器實時獲取受測水體的水面溫度，將獲取到的水面溫度傳輸至計算機；
通過溫度傳感器的探頭實時獲取受測水體的水面溫度；將所述探頭獲取到的水面溫度傳輸至溫度傳感器的數(shù)字測溫儀，由所述數(shù)字測溫儀進行存儲、顯示受測水體的實時溫度，并將水面溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號傳送至計算機。 步驟S102 :計算機通過溫度監(jiān)測程序監(jiān)測水面溫度變化情況。步驟S103 :當監(jiān)測到所述水面溫度下降到零度以下后，判斷所述水面溫度是否在規(guī)定時間內(nèi)由負溫上升至零度，所述的規(guī)定時間是指小于I秒的時間。是則進入下一步，否則返回返回步驟S102。
步驟S104 :通過計算機記錄所述受測水體結(jié)冰發(fā)生及發(fā)生時間，所述受測水體結(jié)冰及結(jié)冰發(fā)生時間是指所述水面溫度上升到零度的時間。步驟S105 :當監(jiān)測到所述水面溫度上升到零度以上后，判斷所述水面溫度是否在規(guī)定時間內(nèi)保持在零度以上，所述的規(guī)定時間是保持在數(shù)分鐘以上的時間，所述數(shù)分鐘以上大概是3分鐘以上。是則進入下一步，否則返回步驟S102。步驟S106 :通過計算機記錄所述受測水體結(jié)冰融化發(fā)生及融化發(fā)生時間，所述受測水體結(jié)冰融化發(fā)生及融化發(fā)生時間是指所述水面溫度開始上升到零度以上的時間。參見圖2所述，本發(fā)明的目的還在于提供一種地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測裝置，包括容器、容于容器中的受測水體2、溫度傳感器、與所述溫度傳感器經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線連接的計算機5 ；
所述溫度傳感器包括探頭和數(shù)字測溫儀；所述探頭，用于實時獲取受測水體的水面溫度；所述數(shù)字測溫儀包括與所述探頭經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線連接的單片機、與所述單片機連接的數(shù)據(jù)存儲模塊和顯示模塊；所述單片機，用于讀取所述探頭采集的實時受測水體的水面溫度數(shù)據(jù)后，將水面溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲模塊進行存儲，并發(fā)送至所述顯示模塊進行顯示；
所述計算機5，用于與所述數(shù)字測溫儀的單片機經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線連接，通過單片機獲取、實時顯示所述探頭采集的水面溫度數(shù)據(jù)，進行實時監(jiān)控所述受測水體水面溫度變化情況并
進行管理。所述計算機5與所述溫度傳感器的數(shù)字測溫儀通過RS-232串口連接。所述的計算機5是臺式計算機、筆記本或嵌入式計算機。參見圖3所示，作為本發(fā)明的一實施例，所述容器為一封閉容器1，對應(yīng)的，所述溫度傳感器采用鉬電阻溫度傳感器，所述鉬電阻溫度傳感器的探頭3置于所述封閉容器中且漂浮于所述受測水體的水面。
進一步的，所述鉬電阻溫度傳感器的探頭3與所述計算機5間通過數(shù)據(jù)傳輸線連接有一鉬電阻溫度傳感器的數(shù)字測溫儀4，所述鉬電阻溫度傳感器的數(shù)字測溫儀用于將所述探頭實時獲取的水面溫度轉(zhuǎn)換成電信號傳給計算機。通過鉬電阻溫度傳感器的數(shù)字測溫儀的顯示模塊，可以直接觀察到受測水體的水面溫度變化情況。在該地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測裝置中，該封閉的容器中裝有一半的受測水體，水面上漂浮著鉬電阻溫度傳感器的探頭3，用于測量水面溫度，由鉬電阻溫度傳感器的數(shù)字測溫儀4將所述鉬電阻溫度傳感器的探頭實時獲取的水面溫度傳給計算機，計算機不斷判斷水面溫度的變化，當水面溫度降到零度以下，然后在規(guī)定時間內(nèi)回到零度，計算機判斷并記錄受測水體結(jié)冰開始。此后溫度有可能繼續(xù)緩緩下降，之后又可能上升，如果水面溫度上升到零度以上，并在規(guī)定時間內(nèi)保持，說明冰已融化，計算機判斷并記錄受測水體結(jié)冰過程結(jié)束。參見圖4所示，作為本發(fā)明的另一實施例，所述容器為一敞口容器6，對應(yīng)的，所述溫度傳感器采用紅外溫度傳感器7，所述紅外溫度傳感器通過設(shè)在所述敞口容器的敞口處來獲取所述受測水體的水面溫度轉(zhuǎn)換為電信號傳輸至所述計算機。 較優(yōu)的，所述敞口容器上端敞口。在受測水體溫度降到零度時，并不是馬上就會結(jié)冰，水面溫度會繼續(xù)下降，一旦結(jié)冰，結(jié)冰的受測水體大量放熱，溫度上升到零度，如圖5所示，因此，通過測量水面溫度從負溫回到零度，可判別結(jié)冰發(fā)生。本發(fā)明實施例所述的地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測裝置就是利用這個原理來實現(xiàn)結(jié)冰的自動化觀測的。本發(fā)明通過鉬電阻溫度傳感器的探頭測量置于容器中的受測水體的水面溫度，通過鉬電阻溫度傳感器的數(shù)字測溫儀將模擬信號轉(zhuǎn)換為電信號傳輸?shù)接嬎銠C，或者通過紅外溫度傳感器設(shè)置在敞口容器的敞口處來獲取所述受測水體的水面溫度，并轉(zhuǎn)換為電信號傳輸至所述計算機。由計算機通過溫度監(jiān)測程序監(jiān)測水面溫度在規(guī)定時間內(nèi)的變化情況，當監(jiān)測到所述水面溫度下降到零度以下后在規(guī)定時間內(nèi)由負溫上升至零度時，計算機記錄所述受測水體結(jié)冰及結(jié)冰發(fā)生時間；當監(jiān)測到所述水面溫度上升到零度以上并在規(guī)定時間內(nèi)保持在零度以上，則計算機記錄所述受測水體結(jié)冰融化及融化時間，從而實現(xiàn)結(jié)冰的自動化觀察，從而通過自動化觀察提高了觀測質(zhì)量，提高了工作效率，解決了目前觀察員通過觀察小型蒸發(fā)皿或觀測場周圍水體是否結(jié)冰，以記錄結(jié)冰天氣現(xiàn)象是否發(fā)生的觀察方法存在的觀測質(zhì)量低、工作效率低的問題。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測方法，其特征在于包括以下步驟 步驟SlOl :通過溫度傳感器實時獲取受測水體的水面溫度，將獲取到的水面溫度傳輸至計算機； 步驟S102 :上述計算機通過溫度監(jiān)測程序監(jiān)測水面溫度變化情況； 步驟S103 :當監(jiān)測到所述水面溫度下降到零度以下后，判斷所述水面溫度是否在規(guī)定時間內(nèi)由負溫上升至零度，是則進入下一步，否則返回返回步驟S102 ； 步驟S104 :通過計算機記錄所述受測水體結(jié)冰發(fā)生及發(fā)生時間； 步驟S105 :當監(jiān)測到所述水面溫度上升到零度以上后，判斷所述水面溫度是否在規(guī)定時間內(nèi)保持在零度以上，是則進入下一步，否則返回步驟S102 ； 步驟S106 :通過計算機記錄所述受測水體結(jié)冰融化發(fā)生及融化發(fā)生時間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測方法，其特征在于所述步驟S103中，判斷所述水面溫度是否由負溫上升至零度時，所述的規(guī)定時間是指小于I秒的時間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測方法，其特征在于所述步驟S105中，判斷所述水面溫度是否保持在零度以上，所述的規(guī)定時間是保持在數(shù)分鐘以上的時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測方法，其特征在于所述步驟S104中，所述受測水體結(jié)冰及結(jié)冰發(fā)生時間是指所述水面溫度上升到零度的時間；所述步驟S106中，所述受測水體結(jié)冰融化發(fā)生及融化發(fā)生時間是指所述水面溫度開始上升到零度以上的時間。
5.一種地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測裝置，其特征在于包括容器、容于容器中的受測水體(2)、溫度傳感器、與所述溫度傳感器經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線連接的計算機(5)； 所述溫度傳感器包括探頭(3)和數(shù)字測溫儀(4);所述探頭(3)，用于實時獲取受測水體的水面溫度；所述數(shù)字測溫儀(4)包括與所述探頭經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線連接的單片機、與所述單片機連接的數(shù)據(jù)存儲模塊和顯示模塊；所述單片機，用于讀取所述探頭采集的實時受測水體的水面溫度數(shù)據(jù)后，將水面溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電信號發(fā)送至數(shù)據(jù)存儲模塊進行存儲，并發(fā)送至所述顯示模塊進行顯示； 所述計算機(5)，用于與所述數(shù)字測溫儀的單片機經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸線連接，通過單片機獲取、實時顯示所述探頭采集的水面溫度數(shù)據(jù)，進行實時監(jiān)控所述受測水體水面溫度變化情況并進行管理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測裝置，其特征在于所述容器為一封閉容器(I )，對應(yīng)的，所述的溫度傳感器采用鉬電阻溫度傳感器，所述鉬電阻溫度傳感器的探頭置于所述封閉容器中且浮于所述受測水體的水面。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測裝置，其特征在于所述容器為一敞口容器(6)，對應(yīng)的，所述溫度傳感器采用紅外溫度傳感器(7)，所述紅外溫度傳感器通過設(shè)在所述敞口容器的敞口處來獲取所述受測水體的水面溫度轉(zhuǎn)換為電信號傳輸至所述計算機。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測裝置，其特征在于所述敞 口容器(6)上端敞口。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測裝置，其特征在于所述計 算機(5)與所述溫度傳感器的數(shù)字測溫儀通過RS-232串口連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測裝置，其特征在于所述的計算機(5)是臺式計算機、筆記本或嵌入式計算機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種地面氣象觀測中結(jié)冰自動化觀測方法及裝置，所述方法包括通過溫度傳感器實時獲取受測水體的水面溫度，將獲取到的水面溫度傳輸至計算機；上述計算機通過溫度監(jiān)測程序監(jiān)測水面溫度變化情況；當監(jiān)測到所述水面溫度下降到零度以下后，判斷所述水面溫度是否在規(guī)定時間內(nèi)由負溫上升至零度；通過計算機記錄結(jié)冰發(fā)生及發(fā)生時間；當監(jiān)測到所述水面溫度上升到零度以上后，判斷所述水面溫度是否在規(guī)定時間內(nèi)保持在零度以上；通過計算機記錄結(jié)冰融化發(fā)生及融化發(fā)生時間；本發(fā)明通過溫度傳感器測量置于容器中的受測水體的水面溫度傳輸?shù)接嬎銠C，由計算機判斷并記錄結(jié)冰開始及結(jié)束，從而實現(xiàn)結(jié)冰自動化觀察，提高了觀測質(zhì)量及工作效率。
文檔編號G01W1/00GK102830445SQ20121032684
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者馬舒慶, 趙宇 申請人:中國氣象局氣象探測中心