HY-WP1A型天气现象视频智能观测仪结构及故障处理

罗宇昂 李翔 袁乙木 王榭

摘要：文章针对四川省安装的HY-WP1A型天气现象视频智能观测仪，从设备的系统组成、日常维护操作、部分故障的排除方法等几个方面进行了简要介绍，通过文章能够了解仪器数据采集至传输的流程。在台站天气现象识别结果出现异常时，能够及时有效地处理故障、恢复正确数据。

关键词：天气现象视频智能观测仪;结构;故障处理

0引言

气象上各台站观测云量、云状、地面凝结、结冰等现象时基本采用人工观测方式。中国气象局提出综合气象观测需要改变以人工观测为基础的传统发展思路，大力推进观测模式智能化，发展天气实况自动判识能力。按中国气象局统一要求，2020年四川全省部署HY-WP1A型天气现象视频智能观测仪。该仪器可对总云量、云状、地面凝结现象（霜、露、雨凇、雾凇）、结冰、积雪和雪深等天氣现象（或气象要素）进行自动观测识别，并具备扩展电线积冰、视程障碍现象（轻雾、雾、霾、浮尘、扬沙、沙尘暴）的自动观测识别能力。为我省全面实现地面观测自动化提供重要的技术支撑和保障。

1系统组成

HY-WP1A型天气现象视频智能观测仪由图像采集单元、图像处理单元、通信单元、供电单元和附件等组成。

1.1图像采集单元

HY-WP1A型天气现象视频智能观测仪图像采集单元由1个鱼眼高清摄像机、1个长焦高清摄像机和1个短焦高清摄像机组成。鱼眼高清摄像机，工作电压24V，分辨率1200万像素，可水平180°观测，使用时垂直向上安装，用于观测总云量与云状。长焦高清摄像机，工作电压24V，分辨率400万像素，使用时对准结冰皿与草地，用于观测水面结冰、霜、露、积雪。短焦高清摄像机，工作电压12V，分辨率400万像素，使用时对准雪尺与电线，用于观测雪深、雨凇、雾凇。三种摄像头均自带日夜切换模式（自动/定时）、加热功能及可调节补光功能。均支持ONVIF协议、GB28181协议、TCP/IP协议。

1.2图像处理单元

图像处理由HY-MC1A主控制器完成。该主控制器是以具备AI算力嵌入式主板为核心的边缘计算设备，集图像采集、算法运算和业务逻辑软件为一体。该主控器技术指标如下：AI性能512GFLOPS、CPU为4核（2MB L2;1.43GHz）、GPU为128核（921MHz）、内存4GB、外部存储16GB、供电电源要求7-19V、功率5-10W、工作温度-40至85℃。

1.3通信单元

通信单元由交换机、通信转换单元等组成。通信方式目前为串口通信和光纤网线通信，同时支持扩展无线4G通信。

交换机用于接收摄像机组输出的多路RJ45网线信号，并将其汇集送入HY-MC1A主控制器。串口通信方式中将传输至HY-MC1A主控制器的信息，通过RS232方式传输至FL100串口防雷器，再直接接入综合集成硬件控制器（串口服务器）的空闲接口。光纤网线通信方式中主控制器处理后生成的信息，通过RJ45网线传回至机箱内工业网络交换机光纤接口，通过观测场的备用光纤传输至室内，连接室内光电转换模块即通信转换单元，后连接至室内交换机与上位机通信。

通信流程示意图如1所示，其中实线为网线及串口通讯线连接，虚线为光纤线连接。业务计算机为台站数据收集流程最终端。

1.4供电单元

供电单元由电源控制器、电源避雷器、空气开关等组成，辅以必要的接线端子等附件。

电源控制器用于将交流输入转换为直流输出。直流12V开关电源用于为主控制器、工业交换机、短焦高清摄像机提供工作电压。直流24V开关电源用于鱼眼高清摄像机和长焦高清摄像机提供工作电压。

2常见问题及维护建议

2.1常见问题

1）主控软件界面无摄像头图片、判识结果、状态信息

登录单个摄像机IP，若有图片，则检查摄像机ONVIF启用是否勾选;检查摄像机配置的用户名及用户名密码是否正确;检查主控制器中添加的摄像机IP、用户名、密码是否匹配。若无图片则检查摄像机是否处于运行状态，供电是否正常;检查摄像机至主控制器各连接端是否松动，包括防水胶布内部线路及端子。

2）忘记主控IP

将电脑通过串口调试线直接连接主控的串口（波特率9600N81），并保持为主控提供12V的供电，在串口调试软件中发送GETIP命令，可从返回值中查看当前主控IP。

3）摄像机图片不清晰

登录不清晰图片摄像机IP，短焦高清摄像机可通过反复点击页面中的聚焦按钮，将画面调到最清晰。长焦高清摄像机需要打开摄像机上盖，通过手动方式调节焦距。调节至画面符合部署要求后，锁紧旋钮固定镜头，以免松动再次影响画质。鱼眼高清摄像机可先用清水冲洗表面浮尘与沙粒，再用柔软不起毛的棉布或脱脂棉沾无水乙醇擦试镜头。

2.2日常维护

每周检查摄像机镜头的遮挡和污染情况，若有遮挡或污染应及时清理，清理应在日出前或日落后进行。清洁摄像机镜头时，护罩式镜头可用柔软不起毛的棉布或脱脂棉沾无水乙醇直接擦试镜头玻璃，注意不要划伤玻璃表面，如果窗口加热功能良好，其表面将很快变干，勿用其他物品清洁。每月定期检查摄像机的水平、方位和倾角，检查立柱是否稳固，发现问题及时纠正，避免振动等对摄像机产生的不良影响。结冰容器应尽可能使用代表当地自然水体（江、河、湖）的水，容器内水量不足时需及时添加。专用雪尺应保持竖直，刻度零线与地面集中观测区自然下垫面齐平。

3结束语

HY-WP1A型天气现象视频智能观测仪是一款集图像采集、图像处理、AI识别、通讯传输为一体的智能化自动识别天气现象仪器。该仪器能够较准确识别天气现象，代替人工观测，推进地面自动化观测。各台站业务人员了解天气现象视频智能观测仪结构、故障处理及维护方法。能够及时排除设备故障，提高识别结果准确性，增强台站业务人员的维护维修能力。

参考文献

[1]马林，孙艳云，苗传海，张钰祺，郭宗凯，王一，李琳.天气现象视频智能观测仪技术要求分析[J].电子元器件与信息技术.2020（04）

[2]中国华云气象科技集团有限公司.HY-WP1A型天气现象视频智能观测仪说明书[Z].2019

[3]中国气象局综合观测司.天气现象视频智能观测仪技术要求（试行）[M].2019

作者简介

罗宇昂（1992-02），男，汉，四川成都人，硕士研究生，助理工程师，气象仪器维护维修及装备保障。

1.四川省气象探测数据中心 四川成都 610072;2.重庆市气象信息与技术保障中心 重庆 410047