一种用于大气三维结构连续动态监测的微波辐射计辅助装置的制作方法

1.本发明属于气象监测技术领域，具体涉及一种用于大气三维结构连续动态监测的微波辐射计辅助装置。


背景技术：

2.截至2020年7月底，我国铁路营业总里程达到14.14万公里，规模居世界第二，其中高铁里程3.6万公里，居世界第一。2020年8月13日中国国家铁路集团有限公司发布的《纲要》指出：到2035年，全国铁路网将达到20万公里左右，其中高铁7万公里左右。20万人口以上城市实现铁路覆盖，其中50万人口以上城市高铁通达。目前大气三维结构探测资料有限已成为灾害天气预警核心技术—数值预报发展的重要瓶颈之一，利用铁路强国的网络优势，发展一种基于铁路平台的大气三维立体结构动态探测新技术，以获取覆盖全国、可靠的高时空分辨率大气三维立体观测“信息群”，并将这些新型观测资料同化到灾害天气数值预报模式中，将有效提高灾害天气的预报准确率，为灾害天气预报预警提供精准的监测、预报与服务新型支撑平台。
3.成功的数值预报离不开精确的模式初值条件，而目前模式的初值存在误差，如较大的初值误差常出现在对流不稳定区域，因此通过同化高分辨率、高质量的观测资料提高模式初值精度显得非常重要，高空气象观测资料同化可改进大气温、湿、风廓线的预报精度，提高天气预报的准确率。
4.然而目前全球高空探空观测站点稀少，而且一天仅有两次观测,很难满足数值天气预报的需求，为弥补常规探空的不足，微波辐射计广泛应用于任何天气条件下大气温度和湿度廓线的连续观测科研和业务中。但大部分研究采用固定站微波辐射计测量方式进行观测试验和业务应用，该测量方式仅能获取有限观测站周边的大气温湿度和水汽廓线，无法快速有效获取大范围，甚至全国范围的大气三维结构时空变化探测信息。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的主要目的在于提供一种用于大气三维结构连续动态监测的微波辐射计辅助装置，旨在解决现有微波辐射计不能快速有效地获取大范围数据信息的问题。
6.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
7.一种用于大气三维结构连续动态监测的微波辐射计辅助装置，包括微波辐射计，所述微波辐射计设置于移动观测车的顶部，且所述微波辐射计连接有控制器，所述控制器还连接有云监控平台，所述云监控平台通过无线通信模块与所述控制器电连接，所述控制器还连接有数据存储器和至少一个控制显示单元。
8.优选地，其中还包括rtc单元，所述rtc单元用于提供实时时间，所述 rtc单元与所述控制器电连接。
9.优选地，其中还包括车辆导航定位装置，所述车辆导航定位装置用于获取所述移
动观测车的位置信息和海拔高度信息。
10.优选地，其中所述微波辐射计与所述移动观测车之间设置有支撑缓冲装置，所述支撑缓冲装置包括安装平台，所述安装平台上设置有微波辐射计，所述安装平台与微波辐射计之间对此设置有减震垫片，且所述微波辐射计通过螺栓与安装平台固定连接，所述安装平台的下端面设置有减震弹簧。
11.优选地，其中所述安装平台上还设置有角度测量机构，所述角度测量机构与所述控制器通信连接。
12.优选地，还包括旋转云台，所述旋转云台设置于安装平台与减震弹簧之间，所述旋转云台用于带动所述安装平台旋转，所述减震弹簧与所述旋转云台固定连接，所述旋转云台与所述角度测量机构通信连接。
13.优选地，其中所述旋转云台包括四个步进电机和伸缩杆，所述伸缩杆设于安装平台的四角，与所述步进电机连接；所述步进电机通过驱动器与所述控制器连接。
14.优选地，其中所述微波辐射计上还设置有自动指北装置。
15.优选地，其中还包括设备运行状态实时监测装置，所述设备运行状态实时监测装置用于监测微波辐射计辅助装置中各个设备进行实时状态监测，所述设备运行状态实时监测装置与控制器通信连接。
16.优选地，其中还包括外壳和高能蓄电池组，所述外壳盖设置于所述微波辐射计的上方，所述高能蓄电池组用于为微波辐射计辅助装置供电，所述高能蓄电池组为太阳能电池。
17.与现有技术相比，本发明至少具有以下优点：
18.本发明所提供的一种用于大气三维结构连续动态监测的微波辐射计辅助装置，包括微波辐射计，微波辐射计设置于移动观测车的顶部，且微波辐射计连接有控制器，控制器还连接有云监控平台，云监控平台通过无线通信模块与控制器电连接，控制器还连接有数据存储器和至少一个控制显示单元。具体使用时，微波辐射计将移动观测车在移动过程中采集到的大气温湿度廓线数据传送到控制器，控制器将接收到的大气温湿度廓线数据存入数据存储器和通过控制显示单元显示出来，同时控制器将接收到的大气温湿度廓线数据上传至云监控平台，使用者可以通过用户通讯终端随时访问云监控平台实现远程获取大气温湿度廓线数据，可同时用于铁路(高铁)、气象、环保、航空、农业、林业、水利、电力等与气象密切相关的单位获取精准数据，无需布线，操作简单且容易部署。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
20.图1为本发明所提供的微波辐射计辅助装置的主视结构示意图；
21.图2为本发明所提供的微波辐射计辅助装置中控制器的工作原理图。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
23.基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
25.在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
26.在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
27.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
29.实施例1
30.如图1和图2所示，一种用于大气三维结构连续动态监测的微波辐射计辅助装置，包括微波辐射计2，微波辐射计2设置于移动观测车1的顶部，且微波辐射计2连接有控制器5，控制器5还连接有云监控平台51，云监控平台51通过无线通信模块52与控制器5电连接，控制器5还连接有数据存储器53和至少一个控制显示单元54。
31.优选地，在本实施例的一个优选技术方案中，其中还包括rtc单元55，rtc 单元55用于提供实时时间，rtc单元55与控制器5电连接。
32.优选地，在本实施例的另一个优选技术方案中，其中还包括车辆导航定位装置56，该车辆导航定位装置56用于获取移动观测车1的位置信息和海拔高度信息。
33.优选地，在本实施例的一个优选技术方案中，其中微波辐射计上还设置有自动指北装置，该设置能够减少或防止该微波辐射计辅助装置在移动观测车转弯时产生观测误差，保证该微波辐射计在观测过程中一直指北，为该微波辐射计辅助装置的观测准确性提供了技术支持。
34.具体使用时，微波辐射计将移动观测车在移动过程中采集到的大气温湿度廓线数据、rtc单元采集到的实时时间，移动观测车车辆导航定位装置采集到的移动观测车的位置信息和海拔高度信息传送到控制器，控制器将接收到的大气温湿度廓线数据、实时时间、移动观测车的位置信息和海拔高度信息存入数据存储器和通过控制显示单元显示出来，同时控制器将接收到的大气温湿度廓线数据、实时时间、移动观测车的位置信息和海拔高度信
息上传至云监控平台，使用者可以通过用户通讯终端随时访问云监控平台实现远程获取大气温湿度廓线数据、实时时间、移动观测车的位置信息和海拔高度信息，可同时用于铁路 (高铁)、气象、环保、航空、农业、林业、水利、电力等与气象密切相关的单位获取精准数据，无需布线，操作简单且容易部署；且本技术通过在该微波辐射计辅助装置上增设rtc单元和移动观测车车辆导航定位装置，使得微波辐射计采集到的大气温湿度廓线数据与实时时间、具体位置和海拔信息结合起来，为进一步提高精准的天气预报预警数据提供了技术支持。
35.实施例2
36.在实施例1的基础上，其中微波辐射计2与移动观测车1之间设置有支撑缓冲装置，支撑缓冲装置包括安装平台31，安装平台31上设置有微波辐射计2，安装平台31与微波辐射计2之间对此设置有减震垫片32，且微波辐射计2通过螺栓与安装平台31固定连接，安装平台31的下端面设置有减震弹簧33，减震垫片32和减震弹簧33的设置可以大大降低移动观测车颠簸对微波辐射计的撞击，保持微波辐射计在使用过程中的稳定性，进一步提高了为该微波辐射计辅助装置的方便实用性。
37.微波辐射计测量的是垂直空中的数据，当移动观测车爬坡或者颠簸的时候，微波辐射计测量的就是垂直空中前后角度颠簸的数据，为了使得该微波辐射计在移动观测车移动的过程中尽量获得垂直空中的数据，在本实施例的一个优选技术方案中，在该安装平台上还设置有角度测量机构57，角度测量机构57与控制器5通信连接，角度测量机构57能够准确获取微波辐射计在移动观测车移动过程中的角度变化数据；进一步的，该角度测量机构57包括水平测试机构包括水平仪和双轴倾角仪，该设置可以有效地保证角度测量机构所获取的角度倾斜度数的准确性，为该微波辐射计辅助装置的数据准确性提供了技术支持。
38.其中还包括旋转云台4，旋转云台4设置于安装平台31与减震弹簧33之间，旋转云台4用于带动安装平台31旋转，减震弹簧33与旋转云台4固定连接，旋转云台4与角度测量机构57通信连接，旋转云台4的测试便于操作人员根据角度测量机构获得的倾斜角数据，对微波辐射计2进行水平调整，为该微波辐射计2装置的方便实用性提供了技术支持。
39.在本实施例的一个优选技术方案中，其中旋转云台4包括四个步进电机和伸缩杆，伸缩杆设于安装平台的四角，与步进电机连接；该步进电机通过驱动器与控制器连接。具体使用时，通过控制显示单元输入配置参数，配置参数包括启、停和角度调整命令，控制器根据控制显示单元输入的命令输出控制信号给旋转云台，方便使用者进行手动或者智能调整安装平台的平衡度。
40.实施例3
41.在实施例1和/或实施例2的基础上，其中无线通信模块52为蓝牙模块、 wifi模块、zigbee或2g/3g/4g/5g模块中的一种，使用者可以根据实际使用的需要，自行选择上述无线通信模块。
42.优选地，在本实施例的一个优选技术方案中，其中控制显示单元54包括外壳、主板、液晶显示面板和触摸按键面板，所述液晶显示面板和触摸按键面板均与所述主板通讯连接，所述主板设置于所述外壳内，所述外壳上还开设有装配孔，所述液晶显示面板和触摸按键面板通过装配孔安装于外壳表面。具体使用时，通过控制显示单元输入监测过程中所需的各项技术参数，方便快捷，监测所得的数据能直接显示在液晶显示面板上，直观。
43.优选地，在本实施例的另一个优选技术方案中，其中还包括设备运行状态实时监测装置59，设备运行状态实时监测装置59用于监测微波辐射计辅助装置中各个设备进行实时状态监测，设备运行状态实时监测装置59与控制器5通信连接。具体的，通过在该微波辐射计辅助装置上设置设备运行状态实时监测装置，实现对各个设备进行统一的运营调控，实现不同的模块之间的数据互通和数据一致性，为实时状态信息的生成提供准确及时的信息依据，提高了该微波辐射计辅助装置的运营水平、智能化调控和管理。
44.优选地，在本实施例的另一个优选技术方案中，其中还包括外壳和高能蓄电池组，外壳盖设置于微波辐射计的上方，外壳的设置有利于该微波辐射计的防尘和抗老化；而该高能蓄电池组用于为微波辐射计辅助装置供电，高能蓄电池组为太阳能电池，太阳能电池能够充分透射太阳光供太阳能电池片吸收，并以自身的强度保护其下的太阳能电池片不被外界风霜雨雪等恶劣天气或者太空运行条件的损坏，大大提高了该高能蓄电池组的使用寿命，为该微波辐射计的环保实用性提供了技术支持。
45.优选地，在本实施例的一个优选技术方案中，还包括与控制器5通信连接的报警装置58，具体使用时，当控制器接收到微波辐射计传递过来的大气温湿度廓线数据无变化(固定的时间间隔内)或者不传递大气温湿度廓线数据时，控制器控制报警装置即刻报警，以及同时将故障信息上报至云监控平台，使得工作人员能够及时得知微波辐射计辅助装置的故障信息，以便提前采取应急措施，保证监测作业的正常运行。
46.以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。