HY-WP1A型天氣現象視頻智能觀測儀結構及故障處理

羅宇昂 李翔 袁乙木 王榭

摘要：文章針對四川省安裝的HY-WP1A型天氣現象視頻智能觀測儀，從設備的系統組成、日常維護操作、部分故障的排除方法等幾個方面進行了簡要介紹，通過文章能夠了解儀器數據采集至傳輸的流程。在臺站天氣現象識別結果出現異常時，能夠及時有效地處理故障、恢復正確數據。

關鍵詞：天氣現象視頻智能觀測儀;結構;故障處理

0引言

氣象上各臺站觀測云量、云狀、地面凝結、結冰等現象時基本采用人工觀測方式。中國氣象局提出綜合氣象觀測需要改變以人工觀測為基礎的傳統發展思路，大力推進觀測模式智能化，發展天氣實況自動判識能力。按中國氣象局統一要求，2020年四川全省部署HY-WP1A型天氣現象視頻智能觀測儀。該儀器可對總云量、云狀、地面凝結現象（霜、露、雨凇、霧?。⒔Y冰、積雪和雪深等天氣現象（或氣象要素）進行自動觀測識別，并具備擴展電線積冰、視程障礙現象（輕霧、霧、霾、浮塵、揚沙、沙塵暴）的自動觀測識別能力。為我省全面實現地面觀測自動化提供重要的技術支撐和保障。

1系統組成

HY-WP1A型天氣現象視頻智能觀測儀由圖像采集單元、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型天氣現象視頻智能觀測儀圖像采集單元由1個魚眼高清攝像機、1個長焦高清攝像機和1個短焦高清攝像機組成。魚眼高清攝像機，工作電壓24V，分辨率1200萬像素，可水平180°觀測，使用時垂直向上安裝，用于觀測總云量與云狀。長焦高清攝像機，工作電壓24V，分辨率400萬像素，使用時對準結冰皿與草地，用于觀測水面結冰、霜、露、積雪。短焦高清攝像機，工作電壓12V，分辨率400萬像素，使用時對準雪尺與電線，用于觀測雪深、雨凇、霧凇。三種攝像頭均自帶日夜切換模式（自動/定時）、加熱功能及可調節補光功能。均支持ONVIF協議、GB28181協議、TCP/IP協議。

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算設備，集圖像采集、算法運算和業務邏輯軟件為一體。該主控器技術指標如下：AI性能512GFLOPS、CPU為4核（2MB L2;1.43GHz）、GPU為128核（921MHz）、內存4GB、外部存儲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、通信轉換單元等組成。通信方式目前為串口通信和光纖網線通信，同時支持擴展無線4G通信。

交換機用于接收攝像機組輸出的多路RJ45網線信號，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（串口服務器）的空閑接口。光纖網線通信方式中主控制器處理后生成的信息，通過RJ45網線傳回至機箱內工業網絡交換機光纖接口，通過觀測場的備用光纖傳輸至室內，連接室內光電轉換模塊即通信轉換單元，后連接至室內交換機與上位機通信。

通信流程示意圖如1所示，其中實線為網線及串口通訊線連接，虛線為光纖線連接。業務計算機為臺站數據收集流程最終端。

1.4供電單元

供電單元由電源控制器、電源避雷器、空氣開關等組成，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換為直流輸出。直流12V開關電源用于為主控制器、工業交換機、短焦高清攝像機提供工作電壓。直流24V開關電源用于魚眼高清攝像機和長焦高清攝像機提供工作電壓。

2常見問題及維護建議

2.1常見問題

1）主控軟件界面無攝像頭圖片、判識結果、狀態信息

登錄單個攝像機IP，若有圖片，則檢查攝像機ONVIF啟用是否勾選;檢查攝像機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IP、用戶名、密碼是否匹配。若無圖片則檢查攝像機是否處于運行狀態，供電是否正常;檢查攝像機至主控制器各連接端是否松動，包括防水膠布內部線路及端子。

2）忘記主控IP

將電腦通過串口調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，在串口調試軟件中發送GETIP命令，可從返回值中查看當前主控IP。

3）攝像機圖片不清晰

登錄不清晰圖片攝像機IP，短焦高清攝像機可通過反復點擊頁面中的聚焦按鈕，將畫面調到最清晰。長焦高清攝像機需要打開攝像機上蓋，通過手動方式調節焦距。調節至畫面符合部署要求后，鎖緊旋鈕固定鏡頭，以免松動再次影響畫質。魚眼高清攝像機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水乙醇擦試鏡頭。

2.2日常維護

每周檢查攝像機鏡頭的遮擋和污染情況，若有遮擋或污染應及時清理，清理應在日出前或日落后進行。清潔攝像機鏡頭時，護罩式鏡頭可用柔軟不起毛的棉布或脫脂棉沾無水乙醇直接擦試鏡頭玻璃，注意不要劃傷玻璃表面，如果窗口加熱功能良好，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的水平、方位和傾角，檢查立柱是否穩固，發現問題及時糾正，避免振動等對攝像機產生的不良影響。結冰容器應盡可能使用代表當地自然水體（江、河、湖）的水，容器內水量不足時需及時添加。專用雪尺應保持豎直，刻度零線與地面集中觀測區自然下墊面齊平。

3結束語

HY-WP1A型天氣現象視頻智能觀測儀是一款集圖像采集、圖像處理、AI識別、通訊傳輸為一體的智能化自動識別天氣現象儀器。該儀器能夠較準確識別天氣現象，代替人工觀測，推進地面自動化觀測。各臺站業務人員了解天氣現象視頻智能觀測儀結構、故障處理及維護方法。能夠及時排除設備故障，提高識別結果準確性，增強臺站業務人員的維護維修能力。

參考文獻

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

[2]中國華云氣象科技集團有限公司.HY-WP1A型天氣現象視頻智能觀測儀說明書[Z].2019

[3]中國氣象局綜合觀測司.天氣現象視頻智能觀測儀技術要求（試行）[M].2019

作者簡介

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

1.四川省氣象探測數據中心 四川成都 610072;2.重慶市氣象信息與技術保障中心 重慶 410047