一种区域能见度监视预测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供区域能见度监视预测系统及方法。一种区域能见度监视预测系统，包括：至少两个监测器，分别设置在被测区域不同位置，以获取该位置的能见度信息和空气流动信息；数据网络，用于与所述监测器交换数据信息；以及，数据处理中心，与所述数据网络连接，用于根据所述监测器输出的能见度信息和空气流动信息，预测出被测区域能见度的状况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
能见度是一个对交通、军事等都有重要影响的气象要素。近年来，各领域对能见度的观测与预测要求越来越高。目前，探测大气能见度最常用的两种方法是目测法和器测法。 由于影响大气能见度的因子很多，人工观测不可避免的受到主观因素和时空因素的影响， 客观性与规范性差。因此大气能见度的器测法便显得十分重要。市场上能见度测量仪主要有三种——大气透射仪、散射式能见度测量仪和激光雷达。其中，大气透射仪通过光束透过两固定点之间的大气柱直接测量气柱透射率，以此来评估能见度值，这种方法要求光束通过足够长的大气柱，测量的可靠性受光源及其他硬件系统工作稳定性的影响而且其占地面积大，安装使用不方便。它主要适用于中等以下能见度的观测，在雨、雪、雾及沙尘等低能见度天气，会有较大的误差。散射式能见度测量仪中以前向散射仪的应用最为广泛。前向散射仪具有体积小、安装简单、容易维护、测量范围广等特点，但在不同类型气溶胶条件下前向散射仪需要修正，且非常小的采样体积的代表性也是需要考虑的问题。激光雷达是通过激光测量大气消光系数的方法来推算能见度，相对而言，较为客观和准确，但激光雷达成本高，维护费用大、操作复杂，所以这种方法的使用目前还仅限于科研与军事。而且在雨、雪、沙尘等天气，存在多次散射影响的问题也难以进行正常观测。可见上述三种能见度测量仪存在各种问题，不能满足各个领域对能见度测量的需求，更不能对能见度进行预测。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够对区域能能见度有效监视和预测的区域能见度监视预测系统及方法。本专利技术首先提供一种区域能见度监视预测系统，包括至少两个监测器，分别设置在被测区域不同位置，以获取该位置的能见度信息和空气流动信息；数据网络，用于与所述监测器交换数据信息；以及，数据处理中心，与所述数据网络连接，用于根据所述监测器输出的能见度信息和空气流动信息，预测出被测区域能见度的状况。相应的，本专利技术还提供一种区域能见度监视预测方法，包括如下步骤数据获取步骤设置在被测区域不同位置的监测器分别检测该位置的能见度信息和空气流动信息；数据传输步骤所述监测器将所述能见度信息和空气流动信息传送到数据网络；以及，处理预测步骤与所述数据网络相连接的数据处理中心，根据各个所述监测器所获得的能见度信息和空气流动信息，处理以预测出该区域的能见度情况。其中，能见度信息和空气流动信息，包括下文中的温度信息和湿度数据，都是数据信息。能见度信息能够以数字图像信息的形式存在，可以有诸如数字照相机等设备获取。其中，监测器获取空气流动信息的具体实施方式可以是，在具体的测量点上设置相应的诸如风速、风向的测量单元，来获取相应的空气流动信息；或者也可以是诸如气象台站对该点空气流动信息的监测，该监测信息通过数据网络的方式传送给数据处理中心。具体来说，摄像技术测量能见度的方法是根据人工测量能见度的原理研制的，因此可取代人工对能见度进行观测。它的主要原理是通过数字摄像机采集目标物的图像，然后运用计算机通过一定的算法对数字图像进行分析处理分析，自动获取能见度值。国内已有两项对数字摄像法测量能见度的研究公开号CN1580738A，公开日期 2005年2月16日，名称能见度测量方法和能见度监测仪(现已被视为撤回状态);公开号 CN101614675A，公开日期2009年12月30日，名称能见度测量系统及方法。但上述二者并未涉及到图像的远程无线传输系统，灵活布网、多点监测方面的内容，也未涉及到区分雾霾以及对能见度进行预测方面的内容。与现有技术相比，采用本专利技术技术方案的优点在于，能够有效的预测出整个区域在未来的能见度变化。具体来说，区域中的未来能见度，将会受到各个不同的点的能见度，以及空气流动状况的综合影响。由于雾霾的生成条件决定雾霾的分布，因此雾霾的分布是不均勻的，具有局地性。甚至同一个地区因为地形，湿度等条件的差异会引起雾霾分布状况不同。换句话说，一个区域内不同位置的能见度状况及其空气流动状况，将相互影响整个区域在未来的能见度状况。这样，通过设置在多个位置的监测器所获得的能见度信息和空气流动信息，结合相应的算法，例如根据收集的该区域的历史数据，就可以有效的预测出未来的能见度。优选的，数据网络采用无线方式与所述监测器交换数据信息。进一步采用上述技术措施，这使减少了布线的繁琐，摆脱了对电网的依赖，增加了可观测地点的范围。进一步的，所述监测器包括用于进行数据交换的3G模块；所述数据网络包括与所述3G模块连接的3G网络，及分别与所述3G网络和所述数据处理中心连接的互联网。其中，3G模块主要是数字信号进行编码，调制与发射，以实现与3G网络的对接。由于每次采集数据量比较大，采用第三代移动通信技术(3G)来传输采集的数据将有助于很好的实时采集数据。采集数据经过一定的处理，由3G模块进行编码、调制与发射，由3G网络实现与互联网(Internet)对接，再通过互联网将数据传送至数据处理中心。优选的，其特征在于，所述监测器包括CPU和DSP处理器，与所述3G模块连接，用于整合处理该监测器各部分数据信息；闪存，与所述CPU和DSP处理器连接，用于存储数据信息；键盘，与所述CPU和DSP处理器连接，用于所述外部信息；以及，工业照相机，与所述CPU和DSP处理器连接，用于获取该位置能见度信息。其中，在CPU和DSP处理器中，CPU协调控制各个电路模块的工作，DSP可对采集的图像数据进行压缩，以提高数据的传输速率。优选的，所述监测器还包括温度传感器，与所述CPU和DSP处理器连接，用于获取该位置温度信息；以及， 湿度传感器，与所述CPU和DSP处理器连接，用于获取该位置湿度信息。由于进一步采用上述技术措施，温度与湿度进行采集，以此来降低单纯依靠图像区分雾与霾、烟尘算法的复杂度。这样还可方便的实现多点能见度信息的聚合，更能反映地区整体的能见度状况，也为分析气象规律、污染指数等提供数据依据。而且，影响能见度的因素不同，将较大的影响对能见度的预测。由于雾与霾、烟尘的性质不同，进而可以采用不同的经验数据和相应的算法来获得对能见度的预测数据，这样能够大幅度的提高预测的准确性。相应的，在区域能见度监视预测方法，所述数据获取步骤中，所述监测器还获取该位置的温度信息和湿度数据；所述数据传输步骤中，所述监测器将所述温度信息和湿度数据传送到数据网络； 所述处理预测步骤中，所述数据处理中心还结合所述温度信息、湿度数据、能见度信息和空气流动信息，判断是否存在霾、尘或雾。优选的，所述监测器还包括太阳能发电及存储器，用于将外部的光能转化为电能并做相应的存储；以及， 电源控制器，用于控制该监测器用电情况。由于采用太阳能电池供电，并据此设计了合理的电源管理模块，更加便于在野外设置该监测器。由于进一步采用上述技术措施， 优选的，所述监测器还包括IXD显示屏，与所述CPU和DSP处理器连接。优选的，所述监测器还包括同步动态随机存储器，与所述CPU和DSP处理器连接。优选的，所述监测器还包括GSP模块，用于采集该监测器的位置信息。进一步采用上述技术措施，根据监测目标区域的范围，布置监测器。每一个监测器可以通过GPS定位，得到监测器的经纬度。对公路建议每隔大约400m布置一个监测器。 对于较宽阔的地形，建议采用蜂本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种区域能见度监视预测系统，其特征在于，包括：至少两个监测器，分别设置在被测区域不同位置，以获取该位置的能见度信息和空气流动信息；数据网络，用于与所述监测器交换数据信息；以及，数据处理中心，与所述数据网络连接，用于根据所述监测器输出的能见度信息和空气流动信息，预测出被测区域能见度的状况。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张学聃，董宇涵，孟建，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：94