[发明专利]一种雾霾监测装置及雾霾监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及地面气象监测技术领域，更具体的涉及雾和霾两种天气现象的监测装置和监测方法。

背景技术

雾和霾是两种常见的天气现象，是地面气象观测中的二个项目，它们都是由大气中悬浮的各种颗粒物造成气象能见度下降的现象（能见度小于 1公里或 10公里），但这二种现象中悬浮的微粒是不一样的，雾是由悬浮的水滴(或冰晶)形成的，霾是由悬浮的经过吸湿性增长的颗粒物形成的。近年来由于人类活动造成这种低能见度的天气频繁出现，对人民群众的出行和健康造成了很坏的影响，社会对它的关注度也迅速提高。但目前在气象台站的观测中，这两种天气现象的判别完全是由观测员主观决定的，缺乏客观的标准，这不仅使观测记录的价值受到影响，而且完全不适应当前利用仪器进行地面气象要素自动化观测的要求，更为严重的是难以准确的判别雾和霾这两种天气现象，因此研制能自动鉴别雾和霾的雾霾监测技术是当务之急。

发明内容

本发明基于雾和霾的形成原理及其物理化学特性的差异，采用光学多波段检测方法，提出一种能够准确的监测雾和霾两种天气现象的雾霾监测装置及雾霾监测方法。

本发明所提供的雾霾监测装置，包括发光单元1、光测量单元2、反射单元3以及计算处理单元4，其中所述发光单元1能够发出蓝色波段光、绿色波段光和红色红外波段光，所述发光单元1发出的光波被放置于环境大气中的反射单元3反射到光测量单元2，所述计算处理单元4连接于发光单元1和光测量单元2，并基于发光单元1发出的以及光测量单元2检测的各波段光强度值得到光传输路上经大气的消光系数，以及蓝色波段光和红色红外波段光相对于绿色波段光的相对消光系数比值，并通过与预设的雾霾判定阈值比较而自动监测判别出雾天气和霾天气。

进一步的根据本发明所述的雾霾监测装置，其中所述发光单元1发出波长在380-450nm的蓝色光、波长在490-550nm的绿色光以及波长在600-1100nm的红色到红外光。

进一步的根据本发明所述的雾霾监测装置，其中所述发光单元1同时或分时发出415nm的蓝色光、516nm的绿色光、650nm的红色光以及850nm的近红外光。

进一步的根据本发明所述的雾霾监测装置，其中所述光测量单元2为CCD光强测量装置，能够分别单独测量各个波段光经反射后对应的光强值。

进一步的根据本发明所述的雾霾监测装置，其中所述的计算处理单元4基于检测的每个波段光的初始光强和透过光传输路径上的环境大气后的检测光强，计算出光传输路径上环境大气对该波段光的消光系数,并将计算得到的绿色波段光的消光系数作为参考值，分别计算出蓝色波段光和红色红外波段光的相对消光系数比值。

进一步的根据本发明所述的雾霾监测装置，其中所述的雾霾判定阈值设为0.5，当蓝色波段光的相对消光系数值与红色红外波段光的相对消光系数值间的差值在0.5以上时，判定天气属于霾天气，当蓝色波段光的相对消光系数比值与红色红外波段光的相对消光系数比值间的差值在0.5以内时，判定天气属于雾天气。进一步的根据本发明所述的雾霾监测装置，其中所述的计算处理单元4具备雾霾气象环境检测功能，其将计算得到的绿色波段光的平均消光系数值                                                代入气象能见度公式，当计算得到的气象能见度MOR小于10公里时,则判定所处气象环境为雾霾气象环境。

进一步的根据本发明所述的雾霾监测装置，其中当所述蓝色波段光的相对消光系数值与红色红外波段光的相对消光系数值处在0.75-1.25之间时，判定天气属于雾性天气，处于该范围之外的则为霾性天气。

进一步的根据本发明所述的雾霾监测装置，其中所述反射单元3和发光单元1之间的间距在10m附近，所述发光单元1和光测量单元2处于同一并排位置。

进一步的根据本发明所述的雾霾监测装置，其中所述装置进一步包括有显示单元5，用于自动显示雾霾天气监测结果。

本发明所提供的一种雾霾监测方法，包括以下步骤：

（1）、在雾霾天气中发出蓝色波段光、绿色波段光以及红色红外波段光，并测量各波段光在环境大气中传输一定距离后的强度值；

（2）、基于各波段光的初始强度值以及测量强度值，计算各波段光的消光系数，并以绿色波段光的消光系数作为参考基准，分别计算蓝色波段光相对于绿色波段光的相对消光系数比值以及红色红外波段光相对于绿色波段光的相对消光系数比值；