CN109520972A - 一种分级式能见度测量方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种分级式能见度测量方法及装置，包括：依据能见度等级标准，设定各等级能见度临界值；根据光衰减算法，调整各测量电路的电路参数，使各测量电路在不同等级能见度临界值时的电路导通状态不同；对各测量电路在不同等级能见度临界值的导通状态结果进行编码，每个编码代表一个能见度等级；测量时，根据测量电路导通状态所对应的编码结果，将能见度等级以数字量结果输出。本公开可实现与能见度等级相对应的分级式数字量结果输出，与传统模拟式连续信号测量方法相比，具有成本低，测量结果准确、可靠，适用性强的特点。

Description

一种分级式能见度测量方法及装置
技术领域
本公开涉及一种分级式能见度测量方法及装置。
背景技术
大气能见度检测在我国气象预测、环境监测以及交通等方面具有十分重要的作用。近来，我国工业污染的加重和异常气候的存在，使得我国各地都不同程度地遭受雾霾影响。我国幅员辽阔，山区众多而且拥有较长的海岸线，雾天的经常出现导致了极低能见度天气情况下事故频繁发生，提高能见度的监测能力迫在眉睫。
目前，国内恶劣天气能见度的测量主要有两种方式。一种是人工视频标线分析测量，受人为影响因素大，且实时性差；另一种专业气象监测设备，采样为模拟量信号，测量设备需定期标定，且成本高切。国外还采用散射法以及视频图片的处理方法。但视频处理过度依赖算法造成人为因素误差过大。散射法处理过程繁琐并且利用了激光的连续模拟信号极大增加了成本。
不同于散射法在一定散射角下利用光的散射系数表征大气消光系数，透射法采用直接探测大气透射比或消光系数的方法，结构简单，更具代表性。但由于大气透射式能见度仪在光学对准和地基安装等方面，都具有比散射式更高的技术要求，至今国内还无较成熟的大气透射式能见度仪的批量生产。鉴于此设计开发了分级式雾天可见度监测***。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种分级式能见度测量方法及装置，针对既定的能见度等级标准，通过合理的设计电路参数，可实现与能见度等级相对应的分级式数字量结果输出，与传统模拟式连续信号测量方法相比，具有成本低，测量结果准确、可靠，适用性强的特点。
为了实现上述目的，本公开的技术方案如下：
一种分级式能见度测量方法，包括
依据能见度等级标准，设定各等级能见度临界值；
根据光衰减算法，调整各测量电路的电路参数，使各测量电路在不同等级能见度临界值时的电路导通状态不同；
对各测量电路在不同等级能见度临界值的导通状态结果进行编码，每个编码代表一个能见度等级；
测量时，根据测量电路导通状态所对应的编码结果，将能见度等级以数字量结果输出。
进一步的，所述调整方法为保持各测量电路的发射端光源相同，接收端电路参数相同，调整各测量电路发射端与接收端之间的基线长度，使得不同测量电路的基线长度对应不同等级的能见度临界值。
进一步的，所述调整方法为保持各测量电路的发射端电路参数相同，发射端与接收端之间的基线长度相同，调整各测量电路接收端参数，使各接收端电路导通的临界值分别对应不同等级的能见度临界值。
进一步的，所述编码方法为，输出不同能见度等级下各测量电路导通状态信号和非导通状态信号，根据输出信号进行编码，并对各编码结果赋予相应的能见度等级。
一种分级式能见度测量装置，包括多个发射端和接收端，所述发射端和接收端一一对应，所述发射端光源相同，所述接收端电路参数相同，每个所述发射端和接收端之间的基线长度分别对应一个能见度等级的临界值，所述接收端与一主机相连，所述主机用于根据各接收端的导通状态输出对应的能见度等级结果。
进一步的，所述接收端为光电二极管，所述光电二极管产生电流的最小光功率值相同。
进一步的，所述主机内设有各接收端不同导通状态所分别对应的编码结果，当接收端导通状态满足对应的编码结果时，所述主机输出相应的编码结果所对应的能见度等级。
一种分级式能见度测量装置，包括多个发射端和接收端，所述发射端和接收端一一对应，所述发射端电路参数相同，所述发射端与接收端之间的基线长度相同，所述接收端电路参数根据能见度等级的临界值分别进行设置，所述接收端与一主机相连，所述主机用于根据各接收端的导通状态输出对应的能见度等级结果。
进一步的，所述接收端为光电二极管，所述光电二极管产生电流的最小光功率值分别满足不同能见度等级的临界值。
进一步的，所述主机内设有各接收端不同导通状态所分别对应的编码结果，当接收端导通状态满足对应的编码结果时，所述主机输出相应的编码结果所对应的能见度等级。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
本公开针对既定的能见度等级标准，通过合理的设计电路参数，可实现与能见度等级相对应的分级式数字量结果输出，与传统模拟式连续信号测量方法相比，具有成本低，测量结果准确、可靠，适用性强的特点。
本公开的数字式分级雾天能见度检测***，基于光电二极管的开关特性确定能见度等级范围，具有结构简单，成本低，测量结果准确可靠的特点。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本公开的针对不同能见度等级参数调整示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本公开做进一步的说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。
一种分级式能见度测量方法，包括
依据能见度等级标准，设定各等级能见度临界值；
根据光衰减算法，调整各测量电路的电路参数，使各测量电路在不同等级能见度临界值时的电路导通状态不同；
对各测量电路在不同等级能见度临界值的导通状态结果进行编码，每个编码代表一个能见度等级；
测量时，根据测量电路导通状态所对应的编码结果，将能见度等级以数字量结果输出。
如假设各等级能见度临界值分别为N1，N2，……，Nn，N1<N2<N3<…<Nn，小于临界值的能见度分别代表不同的天气状况，大于Nn表示能见度良好。
根据光在雾影响因素下的衰减算法，不同浓度的雾对光的衰减情况不同，特定波长的光在相应能见度下在固定距离下达到接收端时会有一定的光强及光功率，当光功率值达到可以使光电二极管可产生电流的最小光功率时，电路即导通，因此，可根据该特征对各测量电路的电路参数进行调整，使各测量电路在不同等级能见度临界值时的电路导通状态不同。
作为一种实施例1，所述调整方法为保持各测量电路的发射端光源相同，接收端电路参数相同，调整各测量电路发射端与接收端之间的基线长度，使得不同测量电路的基线长度对应不同等级的能见度临界值。
即各测量电路的发射端及接收端电路参数标准化，根据不同能见度等级对光强的衰减特性，确定不同能见度等级下发射端与接受端间的基线长度，如图1所示，当各距离参数调整完成后，满足S1<S2<...<Sn。
作为另一种实施例2，所述调整方法为保持各测量电路的发射端电路参数相同，发射端与接收端之间的基线长度相同，调整各测量电路接收端参数，使各接收端电路导通的临界值分别对应不同等级的能见度临界值。
各测量电路的发射端电路参数标准化，即发射端光源相同，接收端电路参数可调，即接收端电路导通的触发条件不同，因此可测量不同等级的能见度，测量时，图1中的各距离参数满足：S1＝S2＝...＝Sn。
实际应用中，实施例1的发射端及接收端参数标准化，不同能见度等级由调整过程实现，调整完成后测量结果准确，但调整困难，使用时涉及到两端信号对准问题，易受风雪等天气影响，不易解决；且基线长度较长，其占地面积相对增大，现场调教困难；探测精度有赖于基线长度，探测范围也受基线长度影响。而实施例2的对准要求相对不高，基线长度相对较短，现场调教较容易，因此，多选择实施例2所用的方法。
所述编码方法为，输出不同能见度等级下各测量电路导通状态信号和非导通状态信号，根据输出信号进行编码，并对各编码结果赋予相应的能见度等级。
具体的，设各测量电路导通状态信号为1，不导通为0，进行二进制编码，则共有n+1种输出结果。
如选择50m-4000m作为***检测范围，临界值分别为50m、200m、500m、1000m、2000m、4000m，其代表的能见度等级分别为强浓雾、浓雾、雾、中雾、轻雾、能见度中等，大于4000米表示能见度良好。如图1所示，图中n＝6，N1＝50m，N2＝200m，N3＝500m，N4＝1000m，N5＝2000m，N6＝4000m。
如表1所示，对各能见度等级下的各测量电路导通状态进行编码。
表1
将二进制编码结果转换为十六进制，其所对应的十六进制结果分别为3FH，1FH，0FH，07H，03H，01H和00H，其他组合形式指示***故障状态。
基于上述方法，本公开还提供了相应的测量装置：
作为一种实施例，一种分级式能见度测量装置，包括多个发射端和接收端，所述发射端和接收端一一对应，所述发射端光源相同，所述接收端电路参数相同，每个所述发射端和接收端之间的基线长度分别对应一个能见度等级的临界值，所述接收端与一主机相连，所述主机用于根据各接收端的导通状态输出对应的能见度等级结果。
所述接收端为光电二极管，所述光电二极管产生电流的最小光功率值相同。
所述主机内设有各接收端不同导通状态所分别对应的编码结果，当接收端导通状态满足对应的编码结果时，所述主机输出相应的编码结果所对应的能见度等级。
作为另一种实施例，一种分级式能见度测量装置，包括多个发射端和接收端，所述发射端和接收端一一对应，所述发射端电路参数相同，所述发射端与接收端之间的基线长度相同，所述接收端电路参数根据能见度等级的临界值分别进行设置，所述接收端与一主机相连，所述主机用于根据各接收端的导通状态输出对应的能见度等级结果。
所述接收端为光电二极管，所述光电二极管产生电流的最小光功率值分别满足不同能见度等级的临界值。
所述主机内设有各接收端不同导通状态所分别对应的编码结果，当接收端导通状态满足对应的编码结果时，所述主机输出相应的编码结果所对应的能见度等级。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种分级式能见度测量方法，其特征在于，包括：
依据能见度等级标准，设定各等级能见度临界值；
根据光衰减算法，调整各测量电路的电路参数，使各测量电路在不同等级能见度临界值时的电路导通状态不同；
对各测量电路在不同等级能见度临界值的导通状态结果进行编码，每个编码代表一个能见度等级；
测量时，根据测量电路导通状态所对应的编码结果，将能见度等级以数字量结果输出。
2.如权利要求1所述的一种分级式能见度测量方法，其特征在于，所述调整方法为保持各测量电路的发射端光源相同，接收端电路参数相同，调整各测量电路发射端与接收端之间的基线长度，使得不同测量电路的基线长度对应不同等级的能见度临界值。
3.如权利要求1所述的一种分级式能见度测量方法，其特征在于，所述调整方法为保持各测量电路的发射端电路参数相同，发射端与接收端之间的基线长度相同，调整各测量电路接收端参数，使各接收端电路导通的临界值分别对应不同等级的能见度临界值。
4.如权利要求1所述的一种分级式能见度测量方法，其特征在于，所述编码方法为，输出不同能见度等级下各测量电路导通状态信号和非导通状态信号，根据输出信号进行编码，并对各编码结果赋予相应的能见度等级。
5.一种分级式能见度测量装置，其特征在于，包括多个发射端和接收端，所述发射端和接收端一一对应，所述发射端光源相同，所述接收端电路参数相同，每个所述发射端和接收端之间的基线长度分别对应一个能见度等级的临界值，所述接收端与一主机相连，所述主机用于根据各接收端的导通状态输出对应的能见度等级结果。
6.如权利要求5所述的一种分级式能见度测量装置，其特征在于，所述接收端为光电二极管，所述光电二极管产生电流的最小光功率值相同。
7.如权利要求5所述的一种分级式能见度测量装置，其特征在于，所述主机内设有各接收端不同导通状态所分别对应的编码结果，当接收端导通状态满足对应的编码结果时，所述主机输出相应的编码结果所对应的能见度等级。
8.一种分级式能见度测量装置，其特征在于，包括多个发射端和接收端，所述发射端和接收端一一对应，所述发射端电路参数相同，所述发射端与接收端之间的基线长度相同，所述接收端电路参数根据能见度等级的临界值分别进行设置，所述接收端与一主机相连，所述主机用于根据各接收端的导通状态输出对应的能见度等级结果。
9.如权利要求8所述的一种分级式能见度测量装置，其特征在于，所述接收端为光电二极管，所述光电二极管产生电流的最小光功率值分别满足不同能见度等级的临界值。
10.如权利要求8所述的一种分级式能见度测量装置，其特征在于，所述主机内设有各接收端不同导通状态所分别对应的编码结果，当接收端导通状态满足对应的编码结果时，所述主机输出相应的编码结果所对应的能见度等级。
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