1. Fall av urban meteorologisk övervakning och tidig varning
(I) Projektbakgrund
Vid meteorologisk övervakning i en stor australisk stad har traditionell meteorologisk observationsutrustning vissa begränsningar när det gäller att övervaka förändringar i molnsystem, nederbördsområden och nederbördsintensitet, och det är svårt att möta stadens behov av förfinade meteorologiska tjänster. Särskilt vid plötsligt kraftigt konvektivt väder är det omöjligt att utfärda tidiga varningar i tid och på ett korrekt sätt, vilket utgör en stor risk för stadsbornas liv, transporter och allmän säkerhet. För att förbättra förmågan till meteorologisk övervakning och tidig varning har relevanta myndigheter infört himmelskamerasystem.
(II) Lösning
I olika delar av staden, såsom meteorologiska observationsstationer, takåsar på höghus och andra öppna platser, finns flera himmelskameror installerade. Dessa kameran använder vidvinkelobjektiv för att fånga himmelsbilder i realtid, använder bildigenkännings- och bearbetningsteknik för att analysera molnens tjocklek, rörelsehastighet, utvecklingstrend etc., och kombinerar dem med data som meteorologisk radar och satellitmolnbilder. Uppgifterna kopplas till det urbana meteorologiska övervaknings- och tidiga varningsystemet för att uppnå oavbruten övervakning dygnet runt. Så snart tecken på onormalt väder upptäcks utfärdar systemet automatiskt tidig varningsinformation till berörda avdelningar och allmänheten.
(III) Implementeringseffekt
Efter att himmelskameran togs i bruk förbättrades aktualiteten och noggrannheten i urban meteorologisk övervakning och tidig varning avsevärt. Under en allvarlig konvektiv väderhändelse övervakades molnutvecklingen och rörelsebanan noggrant 2 timmar i förväg, vilket gav stadens översvämningskontroll, trafikomledning och andra avdelningar tillräcklig responstid. Jämfört med tidigare har noggrannheten i meteorologiska varningar ökat med 30 %, och allmänhetens nöjdhet med meteorologiska tjänster har ökat från 70 % till 85 %, vilket effektivt minskar de ekonomiska förlusterna och olyckorna som orsakas av meteorologiska katastrofer.
2. Säkerhetsgaranti för flygplatsflygplatser
(I) Projektbakgrund
Under start och landning av flyg på en flygplats i östra USA har låg höjd, sikt och andra meteorologiska förhållanden stor inverkan. Den ursprungliga meteorologiska övervakningsutrustningen är inte tillräckligt exakt för att övervaka de meteorologiska förändringarna i ett litet område runt flygplatsen. Vid låg molnighet, dimma och andra väderförhållanden är det svårt att korrekt bedöma banans sikt, vilket ökar risken för flygförseningar, inställda flygningar och till och med säkerhetsolyckor, vilket påverkar flygplatsens driftseffektivitet och flygsäkerhet. För att förbättra denna situation använde flygplatsen en skykamera.
(II) Lösning
Högprecisionskamerasystem installeras i båda ändar av flygplatsens landningsbana och på viktiga platser runt den för att övervaka och analysera meteorologiska element som moln, sikt och nederbörd ovanför och runt flygplatsen i realtid. Bilderna som tas av kameran överförs till flygplatsens meteorologiska centrum via ett dedikerat nätverk och kombineras med data från annan meteorologisk utrustning för att generera en meteorologisk situationskarta över flygplatsområdet. När de meteorologiska förhållandena är nära eller når det kritiska värdet för flygets start- och landningsstandarder, kommer systemet omedelbart att utfärda varningsinformation till flygtrafikledningen, flygbolagen etc., vilket ger en beslutsgrund för flygledning och flygplanering.
(III) Implementeringseffekt
Efter installationen av skykameran har flygplatsens övervakningsförmåga under komplexa meteorologiska förhållanden förbättrats avsevärt. Vid låga moln och dimmigt väder kan banans siktavstånd bedömas mer exakt, vilket gör beslut om start och landning av flyg mer vetenskapliga och rimliga. Andelen flygförseningar har minskat med 25 % och antalet inställda flyg på grund av meteorologiska skäl har minskat med 20 %. Samtidigt har flygsäkerhetsnivån förbättrats effektivt, vilket säkerställer passagerarnas resesäkerhet och flygplatsens normala driftordning.
3. Fallstudie inom astronomisk observationshjälpmedel
(I) Projektbakgrund
När man utför astronomiska observationer vid ett astronomiskt observatorium på Island påverkas det kraftigt av väderfaktorer, särskilt molntäcke, vilket allvarligt kan störa observationsplanen. Traditionella väderprognoser är svåra att exakt förutsäga kortsiktiga väderförändringar vid observationspunkten, vilket resulterar i att observationsutrustning ofta står stilla och väntar, vilket minskar observationseffektiviteten och påverkar det vetenskapliga forskningsarbetets framsteg. För att förbättra effektiviteten i astronomiska observationer använder observatoriet en himmelskamera som hjälpmedel vid observationerna.
(II) Lösning
Himmelsbildkameran installeras i ett öppet område på det astronomiska observatoriet för att ta himmelbilder i realtid och analysera molntäcket. Genom att länka till astronomisk observationsutrustning, när himmelsbildkameran upptäcker att det finns färre moln i observationsområdet och väderförhållandena är lämpliga, startas den astronomiska observationsutrustningen automatiskt för observation. Om molnskiktet ökar eller andra ogynnsamma väderförhållanden uppstår, pausas observationen i tid och en tidig varning utfärdas. Samtidigt lagras och analyseras långsiktiga himmelbilder, och väderförändringsmönstren för observationspunkterna sammanfattas för att ge en referens för formulering av observationsplaner.
(III) Implementeringseffekt
Efter att himmelskameran togs i bruk ökade den effektiva observationstiden för det astronomiska observatoriet med 35 % och utnyttjandegraden för observationsutrustningen förbättrades avsevärt. Forskare kan fånga upp lämpliga observationsmöjligheter snabbare, få fram mer högkvalitativa astronomiska observationsdata och har uppnått nya vetenskapliga forskningsresultat inom områdena stjärnutveckling och galaxforskning, vilket effektivt har främjat utvecklingen av astronomisk forskning.
Himmelsbildsensorn utför sin funktion genom att samla in, bearbeta och analysera himmelsbilder. Jag kommer att i detalj förklara hur man tar bilder, analyserar meteorologiska element och matar ut resultat från de två aspekterna hårdvarukomposition och mjukvarualgoritm, och förklara dess funktionsprincip för dig.
Himmelskameran övervakar huvudsakligen himmelförhållandena och meteorologiska element genom optisk avbildning, bildigenkänning och dataanalysteknik. Dess arbetsprincip är följande:
Bildtagning: Himmelskameran är utrustad med ett vidvinkelobjektiv eller ett fisheye-objektiv, som kan ta panoramabilder av himlen med en större betraktningsvinkel. Fotograferingsräckvidden för viss utrustning kan nå 360° ringfotografering, för att fånga information som moln och glöd på himlen fullt ut. Objektivet konvergerar ljuset till bildsensorn (t.ex. CCD- eller CMOS-sensor), och sensorn omvandlar ljussignalen till en elektrisk signal eller en digital signal för att slutföra den initiala bildtagningen.
Bildförbehandling: Den insamlade originalbilden kan ha problem som brus och ojämnt ljus, och förbehandling krävs. Bildbrus tas bort med hjälp av en filtreringsalgoritm, och bildens kontrast och ljusstyrka justeras med histogramutjämning och andra metoder för att förbättra skärpan hos mål som moln i bilden för efterföljande analys.
Molndetektering och identifiering: Använd bildigenkänningsalgoritmer för att analysera förbearbetade bilder och identifiera molnområden. Vanliga metoder inkluderar tröskelsegmenteringsbaserade algoritmer, som ställer in lämpliga tröskelvärden för att separera moln från bakgrunden baserat på skillnader i gråskala, färg och andra egenskaper mellan moln och himmelbakgrund; maskininlärningsbaserade algoritmer, som tränar en stor mängd märkta himmelbilddata för att låta modellen lära sig molnens karakteristiska mönster och därigenom identifiera moln korrekt.
Meteorologisk elementanalys:
Beräkning av molnparametrar: Efter att ha identifierat moln, analysera parametrar som molntjocklek, area, rörelsehastighet och riktning. Genom att jämföra bilder tagna vid olika tidpunkter, beräkna förändringen i molnposition och härled sedan rörelsehastigheten och riktningen; uppskatta molntjockleken baserat på gråskala- eller färginformationen för molnen i bilden, kombinerat med den atmosfäriska strålningstransmissionsmodellen.
Siktbedömning: Uppskatta atmosfärisk sikt genom att analysera skärpa, kontrast och andra egenskaper hos avlägsna scener i bilden, i kombination med den atmosfäriska spridningsmodellen. Om de avlägsna scenerna i bilden är suddiga och kontrasten är låg, betyder det att sikten är dålig.
Bedömning av väderfenomen: Förutom moln kan himmelskameran även identifiera andra väderfenomen. Genom att till exempel analysera om det finns regndroppar, snöflingor och andra reflekterade ljuselement i bilden är det möjligt att avgöra om det förekommer nederbörd; baserat på himlens färg och ljusförändringar är det möjligt att hjälpa till att avgöra om det förekommer väderfenomen som åskväder och dimma.
Databehandling och utdata: De analyserade meteorologiska elementdata som moln och sikt integreras och matas ut i form av visuella diagram, datarapporter etc. Vissa himmelskamerasystem stöder även datafusion med annan meteorologisk övervakningsutrustning (såsom väderradar och väderstationer) för att tillhandahålla omfattande meteorologiska informationstjänster för tillämpningsscenarier som väderprognoser, flygsäkerhet och astronomiska observationer.
Om du vill veta mer om detaljerna kring principerna för en viss del av himmelskameran, eller skillnaderna i principerna för olika typer av utrustning, får du gärna berätta det för mig.
Honde Technology Co., LTD.
Tel: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Företagets webbplats:www.hondetechco.com
Publiceringstid: 19 juni 2025