全天空成像儀原理及構(gòu)造

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全天空成像儀主要的部件有：照相機(jī)、帶有加熱裝置的半球鏡面、鏡面上方的遮光帶以及下方的電子設(shè)備系統(tǒng)。該儀器可以在白天自動進(jìn)行全天空云量的持續(xù)監(jiān)測，其工作原理是：通過儀器上方的照相機(jī)垂直向下拍攝帶有加熱裝置的半球鏡面，得到當(dāng)時(shí)天空所呈現(xiàn)的圖像，并將拍攝得到的圖像自動存儲到計(jì)算機(jī)上進(jìn)行云量計(jì)算和處理。大氣、云粒子對可見光具有不同的散射原理：大氣分子對可見光的散射與λ4成反比，如果天空為晴空，對藍(lán)光波段的散射遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對紅光波段的散射，因此晴空呈現(xiàn)藍(lán)色；而云粒子對可見光的散射，在不同的波段散射的程度是相當(dāng)?shù)?，因此云體呈現(xiàn)白色。其中內(nèi)置干燥盒的全天空成像儀適合應(yīng)用在偏遠(yuǎn)、供電條件不足的地點(diǎn)。根據(jù)不同的散射原理，可以從圖像信息值（RGB值）中區(qū)分云與藍(lán)天。自然界中的可見光都是按照一定的比例混合而得到，任意一種顏色都可以用紅（R）、綠（G）、藍(lán)（B）三色混合而成，圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)均含有RGB三個(gè)亮度值，而RGB值在一定程度上反映了紅（中心波段為650nm）、綠（中心波段為570nm）、藍(lán)（中心波段為450nm）這三個(gè)波段的輻射強(qiáng)度。因此，首先提取圖像中的信息值（RGB值），計(jì)算每個(gè)像素點(diǎn)的紅藍(lán)比值（定義為：R/B），然后設(shè)定合理的閾值來判別像元點(diǎn)是否為云點(diǎn)，這種方法被稱為閾值識別法。

全天空成像儀

EKO全天空成像儀為新一代全天空成像儀，擁有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，可以在無太陽遮擋而完全暴露在太陽光照之下清晰的自動記錄全天空云狀分布數(shù)據(jù)。TSI-880全天空成像儀捕1捉圖像并把其轉(zhuǎn)化為JPEG格式，用于分析云量?？捎糜诒O(jiān)測天氣和云況變化、太陽能產(chǎn)能預(yù)報(bào)和光伏發(fā)電性能評估等，其嵌入太陽能監(jiān)測系統(tǒng)可以極大增強(qiáng)區(qū)域太陽能資源研究和預(yù)測的能力。

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全方1位地面光監(jiān)測系統(tǒng)用于測量2π天空內(nèi)145點(diǎn)的亮度、照度和輻射強(qiáng)度。如果通過TCP/IP（10/100baseT）或PPP（modem）網(wǎng)絡(luò)，則對于遠(yuǎn)方的用戶可通過網(wǎng)絡(luò)對該天空成像服務(wù)器訪問。全方1位地面光監(jiān)測系統(tǒng)是世界上非常先進(jìn)的一款設(shè)備，此產(chǎn)品采用世界有名公司Licor公司生產(chǎn)的太陽輻射強(qiáng)度計(jì)和光照度計(jì)，此產(chǎn)品滿足滿足國際照明委1員會（CIE）標(biāo)準(zhǔn)光譜響應(yīng)曲線，是國際日照觀測計(jì)劃推薦使用產(chǎn)品，同時(shí)此產(chǎn)品采用CCD魚眼鏡頭，可以拍攝全天空的圖片，來分析145點(diǎn)的亮度、照度和輻射強(qiáng)度，以及天空的云量、太陽高度角和海拔等信息，結(jié)合太陽紫外光譜輻射儀，可以完1美測量天空中的背景亮度、照度、輻射強(qiáng)度、紫外光譜、總輻射光譜、天空云量和太陽高度角等信息，用于操作設(shè)備的軟件界面友好，便于操作。廣泛應(yīng)于：氣象領(lǐng)域、遙感領(lǐng)域、海洋領(lǐng)域、建筑領(lǐng)域、大專院校科研領(lǐng)域

一、技術(shù)優(yōu)勢 ①全天空自動成像，操作簡單。且成本進(jìn)口儀器售價(jià)百分之一。 ②步進(jìn)電機(jī)結(jié)合限位開關(guān)及故障復(fù)位模塊，真正實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。 ③全天空圖像無損采集無縫拼接，明顯優(yōu)于會產(chǎn)生圖像畸變的同類儀器，確保后續(xù)分析的準(zhǔn)確性。它結(jié)合了光學(xué)、遙感、機(jī)械工程、電氣工程、信號處理、軟件等方面的技術(shù)，適合替代人工進(jìn)行云量測量，使觀測結(jié)果客觀化、觀測資料連續(xù)化，減少臺站觀測人員的工作量，進(jìn)一步提高觀測質(zhì)量和觀測效率。 ④獲取云圖后自動分類歸檔,克服人工識別主觀性并留下可靠資料 ⑤拼接技術(shù)結(jié)合太陽避讓，避免遮擋器破壞圖像完整性。 ⑥拍攝順序優(yōu)化，減少數(shù)據(jù)量且確保無縫拼接。 ⑦可對重點(diǎn)云圖單獨(dú)拍攝和分析。 二、適用范圍:在航空航天、海洋、軍事等領(lǐng)域均有重要應(yīng)用價(jià)值 三、推廣前景： ①市場需求大：初步估算我國目前有近5000個(gè)地基云觀測點(diǎn)，世界范圍內(nèi)也只有極1少數(shù)國家實(shí)現(xiàn)了自動觀測。 ②前景廣闊：雖是專用性儀器，但打破了該領(lǐng)域的技術(shù)壟斷。相較于近80萬元的進(jìn)口儀器，不足萬元的成本可為我國氣象探測節(jié)約大量開支，并解決后期維護(hù)問題。 四、拓展應(yīng)用空間：結(jié)合我們已完成的裝有氣象要素的遙控避障機(jī)器人，可用于危險(xiǎn)場所環(huán)境探測和輔助決策等

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