全天空成像儀原理：配合機器深度學習算法的運用，提高云的自動化觀測程度

更新時間：2025-09-17

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全天空成像儀原理：配合機器深度學習算法的運用，提高云的自動化觀測程度【型號推薦：TH-TK2，物聯網一體化設備，云境天合支持定制服務】在氣象觀測領域，全天空成像儀通過光學成像與人工智能技術的深度融合，構建起高精度、智能化的天空狀態感知體系。其核心工作原理基于大氣分子與云粒子對可見光散射特性的差異——晴空時大氣分子對藍光的散射強度遠高于紅光，呈現藍色；而云粒子對各波段光散射均勻，呈現白色。設備搭載的高性能魚眼鏡頭可覆蓋220°以上視野，定時捕獲全天空紅、綠、藍三波段圖像，同步通過太陽跟蹤裝置動態遮擋直射光，避免感光元件受損。結合深度學習算法，系統對圖像進行像素級分析：通過卷積神經網絡提取云層紋理特征，利用通道加權-特征融合結構增強深層語義識別能力，精準區分云與藍天；再通過特征矩陣計算云量占比，并追蹤云層移動軌跡。這種“光學感知+智能解析"的模式，不僅實現了云狀、云量、云軌跡的自動化識別，更將人工觀測誤差率降低，為天氣預報、太陽能資源評估等領域提供關鍵數據支撐。

一、概述

隨著自然科學的發展，云的觀測持續被重視。在早期，對于云的觀測，需要專業人員通過肉眼來觀測，手動記錄觀測結果，觀測結果準確程度因觀測人的經驗和技術水平不同存在很大差異。為了降低人力成本、提高觀測精度，實現無人值守的對天空全天候自動觀測，逐漸用全天空成像儀替代了人工觀測，全天空成像儀配合機器深度學習算法的運用，極大的提高了云的自動化觀測程度，增強了人們對太陽能資源的研究和利用能力。

二、功能說明

全天空成像儀為我司自主研制的新一代全自動、全色彩天空成像設備，該設備擁有220°超大可視角度，通過IOT智能網絡技術，能夠把實時獲取的圖像信息和氣象數據傳輸到后端計算中心，數據經質控、AI圖像識別模型處理后，將實時圖像數據、云的覆蓋率、透光率及附加的天氣數據通過多種形式提供給用戶終端。

三、硬件規格參數

圖像傳感器：1/2.7"Progressive Scan CMOS 500萬像素（默認200萬輸出，200萬，300萬，500萬三擋可通過云端遠程調整）

最di照度：彩色：0.01Lux F1.2

圖像信噪比：≥50dB(AGC OFF)

寬動態范圍：≥80dB

最大圖像分辨率：2592×1944

支持圖像分辨率：2592×1944/2560×1920/2048×1536/1080P(1920×1080)

鏡頭視角：約220°全魚眼

焦距（Focal length）：2.8mm

通光孔徑（Aperture）：F1.8

輸入電壓范圍：11~13.5VDC，標準輸?電壓：12VDC（支持適配器與太陽能兩種供方式）

整機大功耗不超過10W，平均功耗6.5W

網絡通訊方式：4G

溫濕度傳感器：

溫度：傳感器精度±0.3℃，精度適用量程0℃~65℃，使用范圍-20℃~55℃

濕度：傳感器精度±3%RH，精度適用量程10%RH~90%RH，使用范圍0%RH~100%RH

大氣壓傳感器：傳感器精度±1hpa量程300hpa~1100hpa

工作溫度-20℃~55℃

按鍵：

電源按鍵：開機/關機

設置鍵：設備運行狀態中，按下后等待一段時間，設備進入藍牙模式，用于用戶綁定和重設網絡

指示燈：

開機：黃燈長亮不超過5s

藍牙模式：紅燈綠燈，每秒間斷閃爍

運行狀態：4G網絡模式，每10s綠燈閃一次

網絡無可用：紅燈閃爍30秒

天氣數據和圖像采樣頻率可調，快1分鐘上傳一次

產品材質：PC

外部尺寸（長寬高）：305x175x330mm

防水等級：IP55

產品重量：2kg

安裝方式：立桿

單套配置清單

序號	品名	型號	主要功能
1	天空成像儀	TK2	①魚眼天空攝像機（垂直對天）②氣溫③相對濕度④氣壓
2	通信系統		①有線網絡直連通訊
3	配套軟件	APP與web服務	①查看實況②查看下載歷史數據③查看圖像圖表④基礎數據接口服務⑤查看實時天空圖像、查看下載歷史天空圖像數據
4	天空圖像算法系統		圖像處理算法分析服務2年
5	市電	——	支持市電
6	安裝支架	——

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