1. Cas de vigilància meteorològica urbana i alerta primerenca
(I) Antecedents del projecte
En el monitoratge meteorològic d'una gran ciutat australiana, els equips tradicionals d'observació meteorològica tenen certes limitacions en el seguiment dels canvis en el sistema de núvols, les zones de precipitació i la intensitat, i és difícil satisfer les necessitats refinades del servei meteorològic de la ciutat. Especialment en cas de temps convectiu sever sobtat, és impossible emetre avisos primerencs de manera oportuna i precisa, cosa que representa un gran risc per a la vida dels residents urbans, el transport i la seguretat pública. Per tal de millorar la capacitat de monitoratge meteorològic i alerta primerenca, els departaments pertinents van introduir imatges del cel.
(II) Solució
En diferents zones de la ciutat, com ara estacions d'observació meteorològica, teulades d'edificis alts i altres llocs oberts, s'han instal·lat múltiples càmeres d'imatge del cel. Aquestes càmeres utilitzen lents de gran angular per capturar imatges del cel en temps real, utilitzen tecnologia de reconeixement i processament d'imatges per analitzar el gruix, la velocitat de moviment, la tendència de desenvolupament dels núvols, etc., i les combinen amb dades com ara imatges de radar meteorològic i satèl·lit de núvols. Les dades es connecten al sistema de monitorització meteorològica urbana i alerta precoç per aconseguir una monitorització ininterrompuda les 24 hores. Un cop es troben signes de temps anormal, el sistema emet automàticament informació d'alerta precoç als departaments pertinents i al públic.
(III) Efecte de la implementació
Després de la posada en funcionament del sensor de cel, la puntualitat i la precisió del monitoratge meteorològic urbà i l'alerta primerenca van millorar considerablement. Durant un esdeveniment meteorològic convectiu sever, el desenvolupament i la trajectòria del moviment dels núvols es van monitoritzar amb precisió amb 2 hores d'antelació, cosa que va donar al control d'inundacions de la ciutat, al desviament del trànsit i a altres departaments un temps de resposta suficient. En comparació amb el passat, la precisió dels avisos meteorològics ha augmentat un 30% i la satisfacció del públic amb els serveis meteorològics ha augmentat del 70% al 85%, reduint eficaçment les pèrdues econòmiques i les víctimes mortals causades pels desastres meteorològics.
2. Cas de garantia de seguretat aèria a l'aeroport
(I) Antecedents del projecte
Durant l'enlairament i l'aterratge de vols en un aeroport de l'est dels Estats Units, els núvols de baixa altitud, la visibilitat i altres condicions meteorològiques tenen un gran impacte. L'equip original de monitorització meteorològica no és prou precís per controlar els canvis meteorològics en una petita àrea al voltant de l'aeroport. En núvols baixos, boira i altres condicions meteorològiques, és difícil jutjar amb precisió la visibilitat a la pista, cosa que augmenta el risc de retards de vols, cancel·lacions i fins i tot accidents de seguretat, cosa que afecta l'eficiència operativa de l'aeroport i la seguretat aèria. Per millorar aquesta situació, l'aeroport va desplegar un sensor de cel.
(II) Solució
Hi ha instal·lats sensors de cel d'alta precisió als dos extrems de la pista de l'aeroport i en llocs clau al seu voltant per monitoritzar i analitzar elements meteorològics com ara núvols, visibilitat i precipitacions per sobre i al voltant de l'aeroport en temps real. Les imatges preses pel sensor es transmeten al centre meteorològic de l'aeroport a través d'una xarxa dedicada i es combinen amb dades d'altres equips meteorològics per generar un mapa de situació meteorològica de la zona aeroportuària. Quan les condicions meteorològiques s'acosten o arriben al valor crític dels estàndards d'enlairament i aterratge del vol, el sistema emetrà immediatament informació d'alerta al departament de control de trànsit aeri, a les companyies aèries, etc., proporcionant una base per a la presa de decisions per al comandament del control de trànsit aeri i la programació de vols.
(III) Efecte de la implementació
Després d'instal·lar el sensor de cel, la capacitat de monitorització de l'aeroport per a condicions meteorològiques complexes s'ha millorat significativament. En temps de núvols baixos i boira, l'abast visual a la pista es pot jutjar amb més precisió, fent que les decisions d'enlairament i aterratge dels vols siguin més científiques i raonables. La taxa de retards de vols s'ha reduït en un 25% i el nombre de cancel·lacions de vols per motius meteorològics s'ha reduït en un 20%. Al mateix temps, el nivell de seguretat aèria s'ha millorat eficaçment, garantint la seguretat de viatge dels passatgers i l'ordre normal de funcionament de l'aeroport.
3. Cas de recerca auxiliar d'observació astronòmica
(I) Antecedents del projecte
Quan es duen a terme observacions astronòmiques en un observatori astronòmic a Islàndia, aquestes es veuen molt afectades pels factors meteorològics, especialment la nuvolositat, que interferirà seriosament amb el pla d'observació. Les previsions meteorològiques tradicionals són difícils de predir amb precisió els canvis meteorològics a curt termini al punt d'observació, cosa que fa que els equips d'observació sovint estiguin inactius i esperant, cosa que redueix l'eficiència de l'observació i afecta el progrés dels treballs de recerca científica. Per tal de millorar l'eficàcia de l'observació astronòmica, l'observatori utilitza un aparell de càmeres de cel per ajudar a l'observació.
(II) Solució
El sensor de cel està instal·lat en una zona oberta de l'observatori astronòmic per capturar imatges del cel en temps real i analitzar la cobertura de núvols. En connectar-se amb equips d'observació astronòmica, quan el sensor de cel detecta que hi ha menys núvols a la zona d'observació i les condicions meteorològiques són adequades, l'equip d'observació astronòmica s'inicia automàticament per a l'observació; si la capa de núvols augmenta o es produeixen altres condicions meteorològiques adverses, l'observació se suspèn a temps i s'emet un avís precoç. Al mateix temps, s'emmagatzemen i s'analitzen les dades de la imatge del cel a llarg termini, i es resumeixen els patrons de canvi meteorològic dels punts d'observació per proporcionar una referència per a la formulació de plans d'observació.
(III) Efecte de la implementació
Després de la posada en funcionament del sensor de cel, el temps d'observació efectiu de l'observatori astronòmic va augmentar en un 35% i la taxa d'utilització de l'equip d'observació va millorar significativament. Els investigadors poden capturar oportunitats d'observació adequades de manera més oportuna, obtenir dades d'observació astronòmica de més qualitat i han aconseguit nous resultats de recerca científica en els camps de l'evolució estel·lar i la investigació de galàxies, cosa que ha promogut eficaçment el desenvolupament de la recerca astronòmica.
El captador d'imatges del cel realitza la seva funció recopilant, processant i analitzant imatges del cel. Desglossaré detalladament com obtenir imatges, analitzar elements meteorològics i generar resultats a partir dels dos aspectes de la composició del maquinari i l'algoritme de programari, i us explicaré el principi de funcionament.
El sensor de cel monitoritza principalment les condicions del cel i els elements meteorològics mitjançant imatges òptiques, reconeixement d'imatges i tecnologia d'anàlisi de dades. El seu principi de funcionament és el següent:
Adquisició d'imatges: El captador de cel està equipat amb una lent gran angular o una lent d'ull de peix, que pot capturar imatges panoràmiques del cel amb un angle de visió més gran. L'abast de tret d'alguns equips pot arribar a la captura en forma d'anell de 360°, per tal de capturar completament informació com ara núvols i resplendor al cel. La lent convergeix la llum al sensor d'imatge (com ara un sensor CCD o CMOS) i el sensor converteix el senyal de llum en un senyal elèctric o un senyal digital per completar l'adquisició inicial de la imatge.
Preprocessament d'imatges: La imatge original recopilada pot tenir problemes com ara soroll i llum desigual, i cal un preprocessament. El soroll de la imatge s'elimina mitjançant un algoritme de filtratge i el contrast i la brillantor de la imatge s'ajusten mitjançant l'equalització de l'histograma i altres mètodes per millorar la claredat dels objectius com ara els núvols a la imatge per a una anàlisi posterior.
Detecció i identificació de núvols: utilitzeu algoritmes de reconeixement d'imatges per analitzar imatges preprocessades i identificar àrees de núvols. Els mètodes habituals inclouen algoritmes basats en segmentació de llindars, que estableixen llindars adequats per separar els núvols del fons en funció de les diferències en escala de grisos, color i altres característiques entre els núvols i el fons del cel; algoritmes basats en l'aprenentatge automàtic, que entrenen una gran quantitat de dades d'imatges del cel etiquetades per permetre que el model aprengui els patrons característics dels núvols, identificant així amb precisió els núvols.
Anàlisi d'elements meteorològics:
Càlcul dels paràmetres del núvol: després d'identificar els núvols, s'analitzen paràmetres com el gruix del núvol, l'àrea, la velocitat de moviment i la direcció. Comparant imatges preses en diferents moments, es calcula el canvi de posició del núvol i, a continuació, es deriva la velocitat i la direcció del moviment; s'estima el gruix del núvol basant-se en la informació en escala de grisos o en color dels núvols de la imatge, combinada amb el model de transmissió de la radiació atmosfèrica.
Avaluació de la visibilitat: Estima la visibilitat atmosfèrica analitzant la claredat, el contrast i altres característiques de les escenes distants de la imatge, combinades amb el model de dispersió atmosfèrica. Si les escenes distants de la imatge són borroses i el contrast és baix, vol dir que la visibilitat és deficient.
Judici del fenomen meteorològic: A més dels núvols, els captadors de cel també poden identificar altres fenòmens meteorològics. Per exemple, analitzant si hi ha gotes de pluja, flocs de neu i altres elements de llum reflectida a la imatge, és possible determinar si hi ha precipitacions; segons el color del cel i els canvis de llum, és possible ajudar a determinar si hi ha fenòmens meteorològics com ara tempestes i boira.
Processament i sortida de dades: Les dades dels elements meteorològics analitzats, com ara els núvols i la visibilitat, s'integren i es generen en forma de gràfics visuals, informes de dades, etc. Alguns captadors d'imatges del cel també admeten la fusió de dades amb altres equips de monitorització meteorològica (com ara radars meteorològics i estacions meteorològiques) per proporcionar serveis complets d'informació meteorològica per a escenaris d'aplicació com ara la predicció meteorològica, la seguretat aèria i l'observació astronòmica.
Si voleu saber més sobre els detalls dels principis d'una determinada part del captador de cel, o les diferències en els principis dels diferents tipus d'equips, no dubteu a dir-m'ho.
Honde Technology Co., LTD.
Telèfon: +86-15210548582
Email: info@hondetech.com
Lloc web de l'empresa:www.hondetechco.com
Data de publicació: 19 de juny de 2025