專利名稱：降水天氣現(xiàn)象采集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣象采集器，特別是一種可對降水天氣現(xiàn)象進(jìn)行自動化識別的采集器。
背景技術(shù)：
在氣象領(lǐng)域中定義的降水天氣現(xiàn)象包括雨、陣雨、毛毛雨、雪、陣雪、雨夾雪、陣性雨 夾雪、霰、米雪、冰粒、冰雹。目前對降水現(xiàn)象的自動化識別，有以下幾種方法
一、 光學(xué)方法 一一 粒子遮光性
原理 一個激光發(fā)光源(激光二極管)產(chǎn)生一束平行光束， 一個成像二極管在接收機(jī)透 鏡一側(cè)測量光的能量并轉(zhuǎn)換為電信號。當(dāng)一滴降水粒子下落通過紅外光束，接收信號減弱。 水氣凝結(jié)體粒徑大小由亮度變暗的程度確定，凝結(jié)體下降速度由信號減弱持續(xù)時間決定。
不同降水類型所含粒子的直徑和下落速度互不相同，且都有對應(yīng)的固定值，降水類型就 通過對所有粒子的直徑和下落速度來統(tǒng)計確定。代表產(chǎn)品德國OTT公司Parsivel激光降水 粒子譜儀；Ties公司激光雨量計。
二、 光學(xué)方法 一-散射性
原理雨滴經(jīng)過一束光線時，由于雨滴的衍射效應(yīng)引起光的閃爍，閃爍光被接收后進(jìn)行 譜分析，其譜分析結(jié)果與雨滴的大小和速度有關(guān)。代表產(chǎn)品Vaisala FD12P; 0SI公司 0WI-430; PWS100。
三、 聲學(xué)方法-一 聲敏元件
降水發(fā)生時，雨滴落在不銹鋼片的聲音與雨滴大小有關(guān)，雨滴越大，發(fā)出的聲音越大。 聲敏元件根據(jù)這一特征來確定雨滴大小，并根據(jù)單位時間圓片上的雨滴數(shù)目來確定降水強(qiáng)度 和降水總量。此外，聲敏元件還根據(jù)冰雹落在不銹鋼傳感器上的獨(dú)特聲音，來確定冰雹。代 表產(chǎn)品Vaisala PWD12/PWD22現(xiàn)時天氣現(xiàn)象傳感器。
以上產(chǎn)品都具有購置費(fèi)用高昂和間接檢測不準(zhǔn)確的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種降水天氣現(xiàn)象采集器，其目的是采用一種新的思路，對降水現(xiàn)象進(jìn)行 準(zhǔn)確識別，以降低檢測費(fèi)用、提高檢測效果。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種降水天氣現(xiàn)象采集器，其特征在于它由視頻攝像頭、視頻數(shù)字采集卡、微處理器、透明載片、護(hù)罩、溫控器、雨刮器、照明燈構(gòu)成。
其中視頻攝像頭、溫控器和照明燈置于頂面帶有玻璃窗的護(hù)罩內(nèi)部，視頻攝像頭的鏡頭 面向玻璃窗，玻璃窗外表面置有用于承載降水物質(zhì)的透明載片，護(hù)罩上還連接有用于清潔透 明載片用的雨刮器。
所述視頻攝像頭獲取載片上降水物質(zhì)的視頻圖像，其數(shù)據(jù)接口通過數(shù)據(jù)線和視頻數(shù)字采 集卡與微處理器連接，視頻采數(shù)字集卡將視頻攝像頭拍攝的模擬圖像信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字圖像信 號送到微處理器中。
微處理器包括用于儲存、處理數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的處理單元和控制單元，微處理器的控制單 元控制連接照明燈、雨刮器和溫控器，微處理器還與存儲單元和顯示單元連接。 所述透明載片是具有憎水特性的普通玻璃或有機(jī)玻璃。 所述護(hù)罩可以是頂端有玻璃窗的長方形封閉盒，護(hù)罩的玻璃窗朝天。
所述照明燈是一種圍在護(hù)罩玻璃窗四周均勻發(fā)光的光源，光源可以是由四個以上發(fā)光源 均勻分布構(gòu)成或者是一條發(fā)光帶。
所述雨刮器可固定安裝于護(hù)罩一側(cè)。
所述微處理器和視頻數(shù)字采集卡可位于護(hù)罩外的建筑物內(nèi)。
本發(fā)明有別于傳統(tǒng)的三種方法，采用了一種新的思路，設(shè)計出一種新的裝置，可清楚方 便的識別雨、陣雨、毛毛雨、雪、陣雪、雨夾雪、陣性雨夾雪、霰、米雪、冰粒、冰雹等各 種降水現(xiàn)象，其效果優(yōu)于傳統(tǒng)方法。
本發(fā)明可對降水現(xiàn)象進(jìn)行自動化識別，是一種全新的技術(shù)，具有以下特點(diǎn)
1、 采用視頻圖像方式采集降水天氣現(xiàn)象，能獲取連續(xù)的降水(雨滴、雪片等)圖像。
2、 用具有憎水特性的透明材料承載降水物，液態(tài)降水落在憎水材料上有較厚的厚度， 使圖像更為清晰。
3、 采用均勻發(fā)光源環(huán)繞護(hù)罩玻璃窗(載片)照明，使得夜間也能獲得清晰的圖像。
4、 成本低廉，材料易得，購置費(fèi)用大大降低。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖l是本發(fā)明室外部分的示意圖。
圖2是圖1的俯視示意圖。
圖3是本發(fā)明的圖像采集流程的示意圖。
圖4是本發(fā)明采集圖像的工作流程示意圖。附圖標(biāo)記l一雨刮器、2 —降水物質(zhì)、3 —透明載片、4一鏡頭、5 —視頻攝像頭、6 —護(hù) 罩、7 —玻璃窗、8 —照明燈、9—溫控器。
具體實施例方式
實施例參見圖l-3所示，這種降水天氣現(xiàn)象采集器，它由視頻攝像頭5、視頻數(shù)字采集 卡、微處理器、透明載片3、護(hù)罩6、溫控器9、雨刮器l、照明燈8構(gòu)成；其中視頻攝像頭5、 溫控器9和照明燈8置于頂面帶有玻璃窗7的護(hù)罩6內(nèi)部，視頻攝像頭5的鏡頭4面向玻璃窗7， 玻璃窗7外表面置有用于承載降水物質(zhì)2的透明載片3，護(hù)罩6上還連接有用于清潔透明載片用 的雨刮器l;所述視頻攝像頭5獲取載片上降水物質(zhì)的視頻圖像，其數(shù)據(jù)接口通過數(shù)據(jù)線和視 頻數(shù)字采集卡與微處理器連接，視頻采數(shù)字集卡將視頻攝像頭拍攝的模擬圖像信號轉(zhuǎn)變成數(shù) 字圖像信號送到微處理器中；微處理器包括用于儲存、處理數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的處理單元和控制 單元，微處理器的控制單元控制連接照明燈8、雨刮器1和溫控器9，微處理器還與存儲單元 和顯示單元連接。所述微處理器和視頻數(shù)字采集卡位于護(hù)罩外的建筑物內(nèi)，微處理器可采用 arm7處理器。
所述照明燈8是一種圍在護(hù)罩玻璃窗四周均勻發(fā)光的光源，它可以是四個以上發(fā)光源均 勻分布構(gòu)成，也可以是一條發(fā)光帶，在光線變暗時自動開啟發(fā)光。
本發(fā)明采用視頻圖像技術(shù)采集降水天氣現(xiàn)象，參見圖3，視頻攝像頭獲取載片上降水的 視頻圖像，視頻數(shù)字采集卡將視頻攝像頭的模擬圖像信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字圖像信號，送到處理器 中，處理器對數(shù)字圖像進(jìn)行處理、存貯、顯示，并對雨刮器l進(jìn)行控制。
所述護(hù)罩6是頂端有玻璃窗7的長方形封閉盒，內(nèi)部安裝視頻攝像頭5、溫控器9和照明燈 8，用于防止雨水、風(fēng)沙等對視頻攝像頭5、溫控器9和照明燈8的破壞和保溫，護(hù)罩的玻璃窗 朝天。
所述透明載片3是具有憎水特性的透明材料，如有機(jī)玻璃或普通玻璃，其放在護(hù)罩6的玻 璃窗7上，用于承載降水物質(zhì)2 (雨、雪等)。
所述溫控器9用于調(diào)節(jié)護(hù)罩里的溫度，使護(hù)罩內(nèi)的溫度滿足視頻攝像頭和其他電器的環(huán) 境溫度要求。
所述雨刮器l固定安裝于護(hù)罩一側(cè)，雨刮器用于定時刷去在片上的降水物質(zhì)。雨刮器自 帶驅(qū)動裝置，可由微處理器控制，也可以用采集卡的控制功能，來自動控制雨刮器的擺動。
參見圖4，視頻攝像頭采集圖像，然后通過顯示單元顯示圖像，然后再檢査存儲單元是 否有空間，有空間則直接存儲圖像，然后返回再次采集圖像，重復(fù)上述步驟；無空間則清理 存儲空間，然后存儲圖像，再返回再次采集圖像，重復(fù)上述步驟。
權(quán)利要求
1.一種降水天氣現(xiàn)象采集器，其特征在于它由視頻攝像頭(5)、視頻數(shù)字采集卡、微處理器、透明載片(3)、護(hù)罩(6)、溫控器(9)、雨刮器(1)、照明燈(8)構(gòu)成；其中視頻攝像頭(5)、溫控器(9)和照明燈(8)置于頂面帶有玻璃窗(7)的護(hù)罩(6)內(nèi)部，視頻攝像頭(5)的鏡頭(4)面向玻璃窗(7)，玻璃窗(7)外表面置有用于承載降水物質(zhì)(2)的透明載片(3)，護(hù)罩(6)上還連接有用于清潔透明載片用的雨刮器(1)；所述視頻攝像頭(5)獲取載片上降水物質(zhì)的視頻圖像，其數(shù)據(jù)接口通過數(shù)據(jù)線和視頻數(shù)字采集卡與微處理器連接，視頻采數(shù)字集卡將視頻攝像頭拍攝的模擬圖像信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字圖像信號送到微處理器中；微處理器包括用于儲存、處理數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的處理單元和控制單元，微處理器的控制單元控制連接照明燈(8)、雨刮器(1)和溫控器(9)，微處理器還與存儲單元和顯示單元連接。
2 根據(jù)權(quán)利要求l所述的降水天氣現(xiàn)象采集器，其特征在于所述透 明載片(3)是具有憎水特性的普通玻璃或有機(jī)玻璃。
3 根據(jù)權(quán)利要求l所述的降水天氣現(xiàn)象采集器，其特征在于所述護(hù) 罩(6)是頂端有玻璃窗的長方形封閉盒，護(hù)罩的玻璃窗朝天。
4 根據(jù)權(quán)利要求l所述的降水天氣現(xiàn)象采集器，其特征在于所述照 明燈(8)是一種圍在護(hù)罩玻璃窗四周均勻發(fā)光的光源，光源是由四個以上發(fā)光源均勻分布構(gòu)成或者是一條發(fā)光帶。
5 根據(jù)權(quán)利要求l所述的降水天氣現(xiàn)象采集器，其特征在于所述雨刮器(1)固定安裝于護(hù)罩一側(cè)。
6 根據(jù)權(quán)利要求l所述的降水天氣現(xiàn)象采集器，其特征在于所述微 處理器和視頻數(shù)字采集卡位于護(hù)罩外的建筑物內(nèi)。
全文摘要
一種降水天氣現(xiàn)象采集器，由視頻攝像頭、視頻數(shù)字采集卡、微處理器、透明載片、護(hù)罩、溫控器、雨刮器、照明燈構(gòu)成；其中視頻攝像頭、溫控器和照明燈置于頂面帶有玻璃窗的護(hù)罩內(nèi)部，視頻攝像頭的鏡頭面向玻璃窗，玻璃窗外表面置有用于承載降水物質(zhì)的透明載片，護(hù)罩上還連接有用于清潔透明載片用的雨刮器；所述視頻攝像頭獲取載片上降水物質(zhì)的視頻圖像，其數(shù)據(jù)接口通過數(shù)據(jù)線和視頻數(shù)字采集卡與微處理器連接，視頻采數(shù)字集卡將視頻攝像頭拍攝的模擬圖像信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字圖像信號送到微處理器中?？汕宄奖愕淖R別各種降水現(xiàn)象，其效果優(yōu)于傳統(tǒng)方法。
文檔編號H04N7/18GK101598815SQ20091030440
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者張小平, 張春波, 青 蔡, 宇 趙, 馬舒慶 申請人:中國氣象局氣象探測中心