1. Primer urbanega meteorološkega spremljanja in zgodnjega opozarjanja
(I) Ozadje projekta
Pri meteorološkem spremljanju v velikem avstralskem mestu ima tradicionalna oprema za meteorološko opazovanje določene omejitve pri spremljanju sprememb oblačnega sistema, območij in intenzivnosti padavin, zaradi česar je težko zadostiti potrebam mesta po izpopolnjenih meteoroloških storitvah. Zlasti v primeru nenadnega hudega konvektivnega vremena je nemogoče pravočasno in natančno izdati zgodnja opozorila, kar predstavlja veliko tveganje za življenja mestnih prebivalcev, promet in javno varnost. Da bi izboljšali zmogljivost meteorološkega spremljanja in zgodnjega opozarjanja, so pristojni oddelki uvedli naprave za slikanje neba.
(II) Rešitev
Na različnih območjih mesta, kot so meteorološke opazovalne postaje, strehe visokih stavb in druge odprte lokacije, je nameščenih več slikovnih naprav za slikanje neba. Te slikovne naprave uporabljajo širokokotne objektive za zajemanje slik neba v realnem času, uporabljajo tehnologijo prepoznavanja in obdelave slik za analizo debeline, hitrosti gibanja, trenda razvoja oblakov itd. ter jih združujejo s podatki, kot so meteorološki radarski in satelitski posnetki oblakov. Podatki so povezani z mestnim sistemom meteorološkega spremljanja in zgodnjega opozarjanja, da se doseže 24-urno neprekinjeno spremljanje. Ko se odkrijejo znaki neobičajnega vremena, sistem samodejno izda zgodnja opozorila pristojnim službam in javnosti.
(III) Učinek izvedbe
Po začetku uporabe naprave za slikanje neba sta se pravočasnost in natančnost meteorološkega spremljanja in zgodnjega opozarjanja v mestih močno izboljšali. Med hudim konvektivnim vremenskim dogodkom sta bila razvoj in pot gibanja oblakov natančno spremljana 2 uri vnaprej, kar je mestni službi za nadzor poplav, preusmeritev prometa in drugim službam dalo dovolj časa za odziv. V primerjavi s preteklostjo se je natančnost meteoroloških opozoril povečala za 30 %, zadovoljstvo javnosti z meteorološkimi storitvami pa se je povečalo s 70 % na 85 %, kar je učinkovito zmanjšalo gospodarske izgube in žrtve, ki jih povzročajo meteorološke nesreče.
2. Primer zagotavljanja varnosti letalstva na letališču
(I) Ozadje projekta
Med vzletanjem in pristajanjem letal na letališču na vzhodu Združenih držav Amerike imajo nizki oblaki, vidljivost in druge meteorološke razmere velik vpliv. Prvotna oprema za meteorološko spremljanje ni dovolj natančna, da bi spremljala meteorološke spremembe na majhnem območju okoli letališča. V nizki oblačnosti, megli in drugih vremenskih razmerah je težko natančno oceniti vidljivost vzletno-pristajalne steze, kar povečuje tveganje za zamude letov, odpovedi in celo varnostne nesreče, kar vpliva na operativno učinkovitost letališča in varnost v letalstvu. Za izboljšanje te situacije je letališče namestilo slikovno napravo za slikanje neba.
(II) Rešitev
Na obeh koncih letališke vzletno-pristajalne steze in ključnih lokacijah okoli nje so nameščeni visokonatančni slikovni aparati za spremljanje in analizo meteoroloških elementov, kot so oblaki, vidljivost in padavine nad in okoli letališča, v realnem času. Slike, ki jih posname slikovni aparat, se prek namenskega omrežja prenesejo v letališki meteorološki center in se združijo s podatki iz druge meteorološke opreme za ustvarjanje meteorološkega zemljevida območja letališča. Ko so meteorološki pogoji blizu ali dosežejo kritično vrednost standardov za vzlet in pristanek letal ali jo dosežejo, sistem nemudoma izda opozorilne informacije oddelku za kontrolo zračnega prometa, letalskim družbam itd., kar zagotavlja podlago za odločanje o poveljstvu kontrole zračnega prometa in načrtovanju letov.
(III) Učinek izvedbe
Po namestitvi naprave za slikanje neba se je znatno izboljšala sposobnost letališča za spremljanje kompleksnih meteoroloških razmer. V nizki oblačnosti in megli je mogoče natančneje oceniti vidni doseg vzletno-pristajalne steze, zaradi česar so odločitve o vzletu in pristanku letal bolj znanstvene in razumne. Stopnja zamud letov se je zmanjšala za 25 %, število odpovedi letov zaradi meteoroloških razlogov pa za 20 %. Hkrati se je učinkovito izboljšala raven varnosti v letalstvu, kar zagotavlja varnost potovanja potnikov in normalen red delovanja letališča.
3. Pomožni raziskovalni primer astronomskega opazovanja
(I) Ozadje projekta
Pri izvajanju astronomskih opazovanj v astronomskem observatoriju na Islandiji nanj močno vplivajo vremenski dejavniki, zlasti oblačnost, ki lahko resno ovira načrt opazovanja. Tradicionalne vremenske napovedi težko natančno napovedujejo kratkoročne vremenske spremembe na opazovalni točki, zaradi česar opazovalna oprema pogosto miruje in čaka, kar zmanjšuje učinkovitost opazovanja in vpliva na napredek znanstvenoraziskovalnega dela. Da bi izboljšali učinkovitost astronomskega opazovanja, observatorij uporablja slikovno napravo za opazovanje neba.
(II) Rešitev
Snemalnik neba je nameščen na odprtem območju astronomskega observatorija za zajemanje slik neba v realnem času in analizo oblačnosti. S povezavo z astronomsko opazovalno opremo se astronomska opazovalna oprema samodejno zažene za opazovanje, ko zazna, da je na opazovalnem območju manj oblakov in so vremenske razmere ustrezne; če se plast oblakov poveča ali se pojavijo druge neugodne vremenske razmere, se opazovanje pravočasno prekine in se izda zgodnje opozorilo. Hkrati se shranjujejo in analizirajo dolgoročni podatki o slikah neba, vzorci vremenskih sprememb na opazovalnih točkah pa se povzamejo, da se zagotovi referenca za oblikovanje načrtov opazovanja.
(III) Učinek izvedbe
Po začetku uporabe naprave za slikanje neba se je efektivni čas opazovanja astronomskega observatorija povečal za 35 %, stopnja izkoriščenosti opazovalne opreme pa se je znatno izboljšala. Raziskovalci lahko pravočasno zajamejo ustrezne priložnosti za opazovanje, pridobijo bolj kakovostne astronomske opazovalne podatke in dosežejo nove znanstvenoraziskovalne rezultate na področju zvezdne evolucije in raziskovanja galaksij, kar je učinkovito spodbudilo razvoj astronomskih raziskav.
Naprava za slikanje neba svojo funkcijo uresničuje z zbiranjem, obdelavo in analizo slik neba. Podrobno bom razložil, kako pridobiti slike, analizirati meteorološke elemente in izpisati rezultate z vidika strojne opreme in programskega algoritma, ter vam razložil načelo delovanja.
Skener neba v glavnem spremlja nebesne razmere in meteorološke elemente s pomočjo optičnega slikanja, prepoznavanja slik in tehnologije analize podatkov. Njegovo načelo delovanja je naslednje:
Zajem slike: Naprava za slikanje neba je opremljena s širokokotnim objektivom ali objektivom ribje oko, ki lahko zajame panoramske slike neba z večjim kotom gledanja. Območje snemanja nekaterih naprav lahko doseže 360° obročasto fotografiranje, tako da v celoti zajame informacije, kot so oblaki in sij na nebu. Objektiv zbere svetlobo na slikovni senzor (kot je CCD ali CMOS senzor), senzor pa pretvori svetlobni signal v električni ali digitalni signal, da dokonča začetno zajemanje slike.
Predobdelava slike: Zbrana izvirna slika ima lahko težave, kot sta šum in neenakomerna svetloba, zato je potrebna predobdelava. Šum slike se odstrani z algoritmom filtriranja, kontrast in svetlost slike pa se prilagodita z izenačevanjem histograma in drugimi metodami za izboljšanje jasnosti ciljev, kot so oblaki na sliki, za nadaljnjo analizo.
Zaznavanje in identifikacija oblakov: Za analizo predhodno obdelanih slik in identifikacijo oblačnih območij uporabite algoritme za prepoznavanje slik. Med pogoste metode spadajo algoritmi, ki temeljijo na segmentaciji pragov, ki nastavijo ustrezne pragove za ločevanje oblakov od ozadja na podlagi razlik v sivinah, barvah in drugih značilnostih med oblaki in ozadjem neba; algoritmi, ki temeljijo na strojnem učenju, ki usposobijo veliko količino označenih podatkov o slikah neba, da se model nauči značilnih vzorcev oblakov in s tem natančno identificira oblake.
Analiza meteoroloških elementov:
Izračun parametrov oblaka: Po identifikaciji oblakov analizirajte parametre, kot so debelina oblaka, površina, hitrost in smer gibanja. S primerjavo slik, posnetih ob različnih časih, izračunajte spremembo položaja oblaka in nato določite hitrost in smer gibanja; ocenite debelino oblaka na podlagi sivinskih ali barvnih informacij o oblakih na sliki v kombinaciji z modelom prenosa atmosferskega sevanja.
Ocena vidljivosti: Ocenite vidljivost v ozračju z analizo jasnosti, kontrasta in drugih značilnosti oddaljenih prizorov na sliki v kombinaciji z modelom atmosferskega sipanja. Če so oddaljeni prizori na sliki zamegljeni in je kontrast nizek, to pomeni, da je vidljivost slaba.
Presoja vremenskih pojavov: Poleg oblakov lahko slikovni aparati za slikanje neba prepoznajo tudi druge vremenske pojave. Na primer, z analizo prisotnosti dežnih kaplj, snežink in drugih odbitih svetlobnih elementov na sliki je mogoče ugotoviti, ali gre za padavine; glede na barvo neba in spremembe svetlobe pa je mogoče ugotoviti, ali so prisotni vremenski pojavi, kot so nevihte in megla.
Obdelava in izpis podatkov: Analizirani podatki o meteoroloških elementih, kot so oblaki in vidljivost, so integrirani in izpisani v obliki vizualnih grafikonov, podatkovnih poročil itd. Nekateri slikovni sistemi neba podpirajo tudi združevanje podatkov z drugo opremo za meteorološko spremljanje (kot so vremenski radarji in vremenske postaje), da bi zagotovili celovite meteorološke informacijske storitve za scenarije uporabe, kot so vremensko napovedovanje, varnost v letalstvu in astronomsko opazovanje.
Če želite izvedeti več o podrobnostih načel delovanja določenega dela naprave za slikanje neba ali o razlikah v načelih delovanja različnih vrst opreme, mi prosim sporočite.
Honde Technology Co., Ltd.
Tel.: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Spletna stran podjetja:www.hondetechco.com
Čas objave: 19. junij 2025