1. Cazul monitorizării meteorologice urbane și al alertei timpurii
(I) Contextul proiectului
În monitorizarea meteorologică într-un oraș mare din Australia, echipamentele tradiționale de observare meteorologică au anumite limitări în ceea ce privește monitorizarea schimbărilor sistemului de nori, a zonelor de precipitații și a intensității acestora, ceea ce face dificilă satisfacerea nevoilor rafinate de servicii meteorologice ale orașului. Mai ales în cazul unor condiții meteorologice convective severe și bruște, este imposibil să se emită avertizări timpurii în timp util și cu precizie, ceea ce reprezintă un risc mare pentru viața locuitorilor din mediul urban, transport și siguranța publică. Pentru a îmbunătăți capacitatea de monitorizare meteorologică și avertizare timpurie, departamentele relevante au introdus camere de supraveghere a cerului.
(II) Soluție
În diferite zone ale orașului, cum ar fi stațiile de observare meteorologică, acoperișurile clădirilor înalte și alte spații deschise, sunt instalate mai multe camere de supraveghere a cerului. Aceste camere utilizează obiective cu unghi larg pentru a captura imagini ale cerului în timp real, utilizează tehnologia de recunoaștere și procesare a imaginilor pentru a analiza grosimea, viteza de mișcare, tendința de dezvoltare a norilor etc. și le combină cu date precum radarul meteorologic și imaginile satelitare ale norilor. Datele sunt conectate la sistemul urban de monitorizare meteorologică și avertizare timpurie pentru a realiza o monitorizare neîntreruptă 24 de ore din 24. Odată ce sunt constatate semne de vreme anormală, sistemul emite automat informații de avertizare timpurie către departamentele relevante și public.
(III) Efectul implementării
După punerea în funcțiune a sistemului de imagistică a cerului, promptitudinea și acuratețea monitorizării meteorologice urbane și a avertizării timpurii s-au îmbunătățit considerabil. În timpul unui eveniment meteorologic convectiv sever, dezvoltarea și traiectoria norilor au fost monitorizate cu precizie cu 2 ore înainte, ceea ce a oferit departamentelor de control al inundațiilor din oraș, de deviere a traficului și altor departamente un timp de răspuns suficient. Comparativ cu trecutul, acuratețea avertizărilor meteorologice a crescut cu 30%, iar satisfacția publicului față de serviciile meteorologice a crescut de la 70% la 85%, reducând efectiv pierderile economice și victimele cauzate de dezastrele meteorologice.
2. Caz de asigurare a siguranței aviației aeroportuare
(I) Contextul proiectului
În timpul decolării și aterizării zborurilor pe un aeroport din estul Statelor Unite, norii de la altitudine joasă, vizibilitatea și alte condiții meteorologice au un impact mare. Echipamentul original de monitorizare meteorologică nu este suficient de precis pentru a monitoriza schimbările meteorologice într-o zonă mică din jurul aeroportului. În condiții de nori joși, ceață și alte condiții meteorologice, este dificil să se aprecieze cu exactitate vizibilitatea pistei, ceea ce crește riscul de întârzieri ale zborurilor, anulări și chiar accidente de siguranță, afectând eficiența operațională a aeroportului și siguranța aviației. Pentru a îmbunătăți această situație, aeroportul a implementat un aparat de fotografiat al cerului.
(II) Soluție
Imagini de înaltă precizie pentru măsurarea cerului sunt instalate la ambele capete ale pistei aeroportului și în locații cheie din jurul acesteia, pentru a monitoriza și analiza elemente meteorologice precum norii, vizibilitatea și precipitațiile deasupra și în jurul aeroportului, în timp real. Imaginile realizate de dispozitivul de imagine sunt transmise către centrul meteorologic al aeroportului printr-o rețea dedicată și combinate cu date de la alte echipamente meteorologice pentru a genera o hartă a situației meteorologice a zonei aeroportului. Atunci când condițiile meteorologice sunt apropiate de sau ating valoarea critică a standardelor de decolare și aterizare a zborului, sistemul va emite prompt informații de avertizare către departamentul de control al traficului aerian, companiile aeriene etc., oferind o bază decizională pentru comanda controlului traficului aerian și programarea zborurilor.
(III) Efectul implementării
După instalarea sistemului de imagistică a cerului, capacitatea de monitorizare a aeroportului pentru condiții meteorologice complexe a fost îmbunătățită semnificativ. În condiții de nori slabi și ceață, raza vizuală pe pistă poate fi evaluată cu mai multă precizie, ceea ce face ca deciziile de decolare și aterizare să fie mai științifice și mai rezonabile. Rata întârzierii zborurilor a fost redusă cu 25%, iar numărul anulărilor de zboruri din motive meteorologice a fost redus cu 20%. În același timp, nivelul de siguranță a aviației a fost îmbunătățit efectiv, asigurând siguranța călătoriilor pasagerilor și funcționarea normală a aeroportului.
3. Caz de cercetare auxiliară pentru observații astronomice
(I) Contextul proiectului
Atunci când se efectuează observații astronomice la un observator astronomic din Islanda, acestea sunt puternic afectate de factorii meteorologici, în special de nori, care vor interfera serios cu planul de observare. Prognozele meteo tradiționale sunt dificil de prezis cu exactitate schimbările meteorologice pe termen scurt la punctul de observare, ceea ce duce la inactivitatea și așteptarea echipamentelor de observare, reducând eficiența observărilor și afectând progresul lucrărilor de cercetare științifică. Pentru a îmbunătăți eficiența observațiilor astronomice, observatorul folosește un aparat de fotografiat al cerului pentru a asista observațiile.
(II) Soluție
Aparatul de imagistică a cerului este instalat într-o zonă deschisă a observatorului astronomic pentru a captura imagini ale cerului în timp real și a analiza acoperirea norilor. Prin conectarea cu echipamentul de observare astronomică, atunci când aparatul de imagistică detectează că există mai puțini nori în zona de observare și condițiile meteorologice sunt potrivite, echipamentul de observare astronomică pornește automat pentru observare; dacă stratul de nori crește sau apar alte condiții meteorologice nefavorabile, observația este suspendată la timp și se emite o avertizare timpurie. În același timp, datele imaginilor pe termen lung ale cerului sunt stocate și analizate, iar modelele de schimbare a vremii din punctele de observare sunt sintetizate pentru a oferi o referință pentru formularea planurilor de observare.
(III) Efectul implementării
După punerea în funcțiune a aparatului de fotografiat cerul, timpul efectiv de observare al observatorului astronomic a crescut cu 35%, iar rata de utilizare a echipamentului de observare s-a îmbunătățit semnificativ. Cercetătorii pot surprinde oportunități de observare adecvate mai rapid, pot obține date de observare astronomică de mai înaltă calitate și au obținut noi rezultate științifice în domeniile evoluției stelare și cercetării galaxiilor, ceea ce a promovat eficient dezvoltarea cercetării astronomice.
Aparatul de măsurare a imaginilor cerești își îndeplinește funcția prin colectarea, procesarea și analizarea imaginilor cerești. Voi detalia modul de obținere a imaginilor, de analiză a elementelor meteorologice și de generare a rezultatelor din cele două aspecte ale compoziției hardware și algoritmului software și vă voi explica principiul de funcționare.
Aparatul de imagistică a cerului monitorizează în principal condițiile cerului și elementele meteorologice prin intermediul imagisticii optice, recunoașterii imaginilor și tehnologiei de analiză a datelor. Principiul său de funcționare este următorul:
Achiziția imaginii: Aparatul de fotografiat ceresc este echipat cu un obiectiv cu unghi larg sau un obiectiv ochi de pește, care poate captura imagini panoramice ale cerului cu un unghi de vizualizare mai mare. Raza de fotografiere a unor echipamente poate ajunge la o fotografie inelară de 360°, astfel încât să se capteze complet informații precum norii și strălucirea cerului. Obiectivul converge lumina către senzorul de imagine (cum ar fi un senzor CCD sau CMOS), iar senzorul convertește semnalul luminos într-un semnal electric sau un semnal digital pentru a finaliza achiziția inițială a imaginii.
Preprocesarea imaginii: Imaginea originală colectată poate prezenta probleme precum zgomot și lumină neuniformă, fiind necesară preprocesarea. Zgomotul imaginii este eliminat printr-un algoritm de filtrare, iar contrastul și luminozitatea imaginii sunt ajustate prin egalizarea histogramei și alte metode pentru a îmbunătăți claritatea țintelor precum norii din imagine pentru analize ulterioare.
Detectarea și identificarea norilor: Utilizați algoritmi de recunoaștere a imaginilor pentru a analiza imaginile preprocesate și a identifica zonele de nori. Metodele comune includ algoritmi bazați pe segmentarea pragurilor, care stabilesc praguri adecvate pentru a separa norii de fundal pe baza diferențelor de tonuri de gri, culoare și alte caracteristici dintre nori și fundalul cerului; algoritmi bazați pe învățare automată, care antrenează o cantitate mare de date de imagini ale cerului etichetate pentru a permite modelului să învețe tiparele caracteristice ale norilor, identificând astfel cu precizie norii.
Analiza elementelor meteorologice:
Calcularea parametrilor norilor: După identificarea norilor, se analizează parametri precum grosimea, aria, viteza și direcția de mișcare a norilor. Prin compararea imaginilor realizate în momente diferite, se calculează schimbarea poziției norilor, apoi se determină viteza și direcția de mișcare; se estimează grosimea norilor pe baza informațiilor despre scara de gri sau culoarea norilor din imagine, combinate cu modelul de transmitere a radiației atmosferice.
Evaluarea vizibilității: Estimați vizibilitatea atmosferică analizând claritatea, contrastul și alte caracteristici ale scenelor îndepărtate din imagine, combinate cu modelul de împrăștiere atmosferică. Dacă scenele îndepărtate din imagine sunt neclare și contrastul este scăzut, înseamnă că vizibilitatea este slabă.
Evaluarea fenomenelor meteorologice: Pe lângă nori, dispozitivele de fotografiere a cerului pot identifica și alte fenomene meteorologice. De exemplu, analizând prezența picăturilor de ploaie, a fulgilor de zăpadă și a altor elemente de lumină reflectată în imagine, se poate determina dacă există precipitații; în funcție de culoarea cerului și de schimbările de lumină, se poate determina dacă există fenomene meteorologice precum furtuni și ceață.
Prelucrarea și transmiterea datelor: Datele analizate ale elementelor meteorologice, cum ar fi norii și vizibilitatea, sunt integrate și transmise sub formă de diagrame vizuale, rapoarte de date etc. Unele aparate de fotografiat ceresc acceptă, de asemenea, fuziunea datelor cu alte echipamente de monitorizare meteorologică (cum ar fi radarele meteo și stațiile meteo) pentru a oferi servicii complete de informații meteorologice pentru scenarii de aplicații precum prognoza meteo, siguranța aviației și observarea astronomică.
Dacă doriți să aflați mai multe despre detaliile principiilor unei anumite părți a aparatului de fotografiat ceresc sau despre diferențele dintre principiile diferitelor tipuri de echipamente, vă rog să nu ezitați să-mi spuneți.
Honde Technology Co., LTD.
Tel: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Site-ul web al companiei:www.hondetechco.com
Data publicării: 19 iunie 2025