羅宇昂 李翔 袁乙木 王榭

摘要：文章針對(duì)四川省安裝的HY-WP1A型天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀，從設(shè)備的系統(tǒng)組成、日常維護(hù)操作、部分故障的排除方法等幾個(gè)方面進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，通過(guò)文章能夠了解儀器數(shù)據(jù)采集至傳輸?shù)牧鞒?。在臺(tái)站天氣現(xiàn)象識(shí)別結(jié)果出現(xiàn)異常時(shí)，能夠及時(shí)有效地處理故障、恢復(fù)正確數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀;結(jié)構(gòu);故障處理

0引言

氣象上各臺(tái)站觀測(cè)云量、云狀、地面凝結(jié)、結(jié)冰等現(xiàn)象時(shí)基本采用人工觀測(cè)方式。中國(guó)氣象局提出綜合氣象觀測(cè)需要改變以人工觀測(cè)為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)發(fā)展思路，大力推進(jìn)觀測(cè)模式智能化，發(fā)展天氣實(shí)況自動(dòng)判識(shí)能力。按中國(guó)氣象局統(tǒng)一要求，2020年四川全省部署HY-WP1A型天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀。該儀器可對(duì)總云量、云狀、地面凝結(jié)現(xiàn)象（霜、露、雨凇、霧?。?、結(jié)冰、積雪和雪深等天氣現(xiàn)象（或氣象要素）進(jìn)行自動(dòng)觀測(cè)識(shí)別，并具備擴(kuò)展電線積冰、視程障礙現(xiàn)象（輕霧、霧、霾、浮塵、揚(yáng)沙、沙塵暴）的自動(dòng)觀測(cè)識(shí)別能力。為我省全面實(shí)現(xiàn)地面觀測(cè)自動(dòng)化提供重要的技術(shù)支撐和保障。

1系統(tǒng)組成

HY-WP1A型天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀由圖像采集單元、圖像處理單元、通信單元、供電單元和附件等組成。

1.1圖像采集單元

HY-WP1A型天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀圖像采集單元由1個(gè)魚眼高清攝像機(jī)、1個(gè)長(zhǎng)焦高清攝像機(jī)和1個(gè)短焦高清攝像機(jī)組成。魚眼高清攝像機(jī)，工作電壓24V，分辨率1200萬(wàn)像素，可水平180°觀測(cè)，使用時(shí)垂直向上安裝，用于觀測(cè)總云量與云狀。長(zhǎng)焦高清攝像機(jī)，工作電壓24V，分辨率400萬(wàn)像素，使用時(shí)對(duì)準(zhǔn)結(jié)冰皿與草地，用于觀測(cè)水面結(jié)冰、霜、露、積雪。短焦高清攝像機(jī)，工作電壓12V，分辨率400萬(wàn)像素，使用時(shí)對(duì)準(zhǔn)雪尺與電線，用于觀測(cè)雪深、雨凇、霧凇。三種攝像頭均自帶日夜切換模式（自動(dòng)/定時(shí)）、加熱功能及可調(diào)節(jié)補(bǔ)光功能。均支持ONVIF協(xié)議、GB28181協(xié)議、TCP/IP協(xié)議。

1.2圖像處理單元

圖像處理由HY-MC1A主控制器完成。該主控制器是以具備AI算力嵌入式主板為核心的邊緣計(jì)算設(shè)備，集圖像采集、算法運(yùn)算和業(yè)務(wù)邏輯軟件為一體。該主控器技術(shù)指標(biāo)如下：AI性能512GFLOPS、CPU為4核（2MB L2;1.43GHz）、GPU為128核（921MHz）、內(nèi)存4GB、外部存儲(chǔ)16GB、供電電源要求7-19V、功率5-10W、工作溫度-40至85℃。

1.3通信單元

通信單元由交換機(jī)、通信轉(zhuǎn)換單元等組成。通信方式目前為串口通信和光纖網(wǎng)線通信，同時(shí)支持?jǐn)U展無(wú)線4G通信。

交換機(jī)用于接收攝像機(jī)組輸出的多路RJ45網(wǎng)線信號(hào)，并將其匯集送入HY-MC1A主控制器。串口通信方式中將傳輸至HY-MC1A主控制器的信息，通過(guò)RS232方式傳輸至FL100串口防雷器，再直接接入綜合集成硬件控制器（串口服務(wù)器）的空閑接口。光纖網(wǎng)線通信方式中主控制器處理后生成的信息，通過(guò)RJ45網(wǎng)線傳回至機(jī)箱內(nèi)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)光纖接口，通過(guò)觀測(cè)場(chǎng)的備用光纖傳輸至室內(nèi)，連接室內(nèi)光電轉(zhuǎn)換模塊即通信轉(zhuǎn)換單元，后連接至室內(nèi)交換機(jī)與上位機(jī)通信。

通信流程示意圖如1所示，其中實(shí)線為網(wǎng)線及串口通訊線連接，虛線為光纖線連接。業(yè)務(wù)計(jì)算機(jī)為臺(tái)站數(shù)據(jù)收集流程最終端。

1.4供電單元

供電單元由電源控制器、電源避雷器、空氣開(kāi)關(guān)等組成，輔以必要的接線端子等附件。

電源控制器用于將交流輸入轉(zhuǎn)換為直流輸出。直流12V開(kāi)關(guān)電源用于為主控制器、工業(yè)交換機(jī)、短焦高清攝像機(jī)提供工作電壓。直流24V開(kāi)關(guān)電源用于魚眼高清攝像機(jī)和長(zhǎng)焦高清攝像機(jī)提供工作電壓。

2常見(jiàn)問(wèn)題及維護(hù)建議

2.1常見(jiàn)問(wèn)題

1）主控軟件界面無(wú)攝像頭圖片、判識(shí)結(jié)果、狀態(tài)信息

登錄單個(gè)攝像機(jī)IP，若有圖片，則檢查攝像機(jī)ONVIF啟用是否勾選;檢查攝像機(jī)配置的用戶名及用戶名密碼是否正確;檢查主控制器中添加的攝像機(jī)IP、用戶名、密碼是否匹配。若無(wú)圖片則檢查攝像機(jī)是否處于運(yùn)行狀態(tài)，供電是否正常;檢查攝像機(jī)至主控制器各連接端是否松動(dòng)，包括防水膠布內(nèi)部線路及端子。

2）忘記主控IP

將電腦通過(guò)串口調(diào)試線直接連接主控的串口（波特率9600N81），并保持為主控提供12V的供電，在串口調(diào)試軟件中發(fā)送GETIP命令，可從返回值中查看當(dāng)前主控IP。

3）攝像機(jī)圖片不清晰

登錄不清晰圖片攝像機(jī)IP，短焦高清攝像機(jī)可通過(guò)反復(fù)點(diǎn)擊頁(yè)面中的聚焦按鈕，將畫面調(diào)到最清晰。長(zhǎng)焦高清攝像機(jī)需要打開(kāi)攝像機(jī)上蓋，通過(guò)手動(dòng)方式調(diào)節(jié)焦距。調(diào)節(jié)至畫面符合部署要求后，鎖緊旋鈕固定鏡頭，以免松動(dòng)再次影響畫質(zhì)。魚眼高清攝像機(jī)可先用清水沖洗表面浮塵與沙粒，再用柔軟不起毛的棉布或脫脂棉沾無(wú)水乙醇擦試鏡頭。

2.2日常維護(hù)

每周檢查攝像機(jī)鏡頭的遮擋和污染情況，若有遮擋或污染應(yīng)及時(shí)清理，清理應(yīng)在日出前或日落后進(jìn)行。清潔攝像機(jī)鏡頭時(shí)，護(hù)罩式鏡頭可用柔軟不起毛的棉布或脫脂棉沾無(wú)水乙醇直接擦試鏡頭玻璃，注意不要?jiǎng)潅ＡП砻妫绻翱诩訜峁δ芰己?，其表面將很快變干，勿用其他物品清潔。每月定期檢查攝像機(jī)的水平、方位和傾角，檢查立柱是否穩(wěn)固，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)糾正，避免振動(dòng)等對(duì)攝像機(jī)產(chǎn)生的不良影響。結(jié)冰容器應(yīng)盡可能使用代表當(dāng)?shù)刈匀凰w（江、河、湖）的水，容器內(nèi)水量不足時(shí)需及時(shí)添加。專用雪尺應(yīng)保持豎直，刻度零線與地面集中觀測(cè)區(qū)自然下墊面齊平。

3結(jié)束語(yǔ)

HY-WP1A型天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀是一款集圖像采集、圖像處理、AI識(shí)別、通訊傳輸為一體的智能化自動(dòng)識(shí)別天氣現(xiàn)象儀器。該儀器能夠較準(zhǔn)確識(shí)別天氣現(xiàn)象，代替人工觀測(cè)，推進(jìn)地面自動(dòng)化觀測(cè)。各臺(tái)站業(yè)務(wù)人員了解天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀結(jié)構(gòu)、故障處理及維護(hù)方法。能夠及時(shí)排除設(shè)備故障，提高識(shí)別結(jié)果準(zhǔn)確性，增強(qiáng)臺(tái)站業(yè)務(wù)人員的維護(hù)維修能力。

參考文獻(xiàn)

[1]馬林，孫艷云，苗傳海，張鈺祺，郭宗凱，王一，李琳.天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀技術(shù)要求分析[J].電子元器件與信息技術(shù).2020（04）

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[3]中國(guó)氣象局綜合觀測(cè)司.天氣現(xiàn)象視頻智能觀測(cè)儀技術(shù)要求（試行）[M].2019

作者簡(jiǎn)介

羅宇昂（1992-02），男，漢，四川成都人，碩士研究生，助理工程師，氣象儀器維護(hù)維修及裝備保障。

1.四川省氣象探測(cè)數(shù)據(jù)中心 四川成都 610072;2.重慶市氣象信息與技術(shù)保障中心 重慶 410047