[发明专利]一种红外地表温度观测系统及其观测方法

说明书

本发明公开一种红外地表温度观测系统及其观测方法，其系统包括核心处理器、信息采集模块、数据输出模块、供电模块和存储模块，所述信息采集模块包括激光测距模块、红外测温模块和图像采集模块，所述数据输出模块包括无线模块、串口输出、状态指示模块和实时时钟芯片；本发明的红外地表温度观测系统与目前气象中使用的铂电阻温度传感器相比，利用地表发出的红外辐射计算得到地表的温度，不与地表直接接触，不影响地表的温场分布，测量值更加具有代表性、准确度更高，并且该系统针对红外测温过程的影响因子进行校正，使系统输出的温度值更加精确，满足了气象业务的高要求。

技术领域

本发明涉及地表温度观测技术领域，尤其涉及一种红外地表温度观测系统及其观测方法。

背景技术

地表温度是地面气象观测项目之一，现有的气象业务上，用来测量地表温度的主要方法是将铂电阻温度传感器放置在下垫面上，其测量的是下垫面单点的地表温度值，在测量地表温度的过程中，铂电阻温度传感器需与被测下垫面充分接触，其感温部分一半与下垫面接触，另一部分则处于空气中，故其测量的温度值由测量的下垫面的温度和空气温度的平均值，并不能完全代表所测量的地表温度。再者，在实际测量时需使铂电阻温度传感器的感温部分与被测地表之间进行充分的热交换达到热平衡才能得到温度值，故测得的温度值存在延迟现象，此外，在现如今的气象地表温度的观测中，铂电阻因其自身条件受限，在测量地表温度的过程中，只能测量个别下垫面类型，如裸地和草地等，不能对水面、冰面等下垫面的温度进行测量；

而红外传感器是通过测量物体发出的红外辐射值计算得到被测物体的温度值，测量过程中不需要与地表直接接触，不影响被测下垫面原有温场的分布，其测量的范围更广、准确性更高、适应性更强，其测量的温度为地表的面温度，测量的值更具有象征性，即使下垫面的材料不同，均能直接进行测量，但在实际的测量环境中，其测量精度也容易受到外界因素的影响，如被测地表的发射率、传感器探头到下垫面之间的距离等，因此，本发明提出一种红外地表温度观测系统及其观测方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种红外地表温度观测系统及其观测方法，该系统通过红外辐射对地表温度进行测量，并对测量过程中的相关因子进行校正，使系统输出的红外温度值满足气象业务要求。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种红外地表温度观测系统，包括核心处理器、信息采集模块、数据输出模块、供电模块和存储模块，所述信息采集模块包括用于测量系统与下垫面之间距离的激光测距模块、用于测量下垫面温度的红外测温模块和用于识别下垫面类型及对应发射率的图像采集模块，所述数据输出模块包括用于完成核心处理器数据无线输出的无线模块、用于完成核心处理器数据有线输出的串口输出、用于显示系统状态的状态指示模块和用于及时的实时时钟芯片，所述供电模块用于为系统通电并与核心处理器电性连接，所述无线模块、串口输出、状态指示模块和实时时钟芯片均与核心处理器电性连接。

进一步改进在于：所述存储模块包括用于存储数据的FLASH闪存、电可擦编程只读存储器和随机存取存储器，所述FLASH闪存、电可擦编程只读存储器和随机存取存储器均与核心处理器电性连接。

进一步改进在于：所述图像采集模块与核心处理器电性连接，并采用摄像头完成下垫面图片的采集。

进一步改进在于：所述红外测温模块与核心处理器电性连接，并采用红外传感器完成地表温度的测量。

进一步改进在于：所述激光测距模块与核心处理器电性连接，并采用激光测距芯片测量系统与下垫面之间的距离。

进一步改进在于：所述供电模块采用12V的蓄电池供电，并分别通过变压芯片和电源转换器将12V的电源先后转换为5V的电源和3.3V的电源为核心处理器、信息采集模块、数据输出模块和存储模块进行供电。