本发明涉及雹情监测仪及其监测方法，包括壳体，其特征在于：壳体内分别布置有冰雹粒径、密度监测单元、总天然降水量监测单元、液体降水监测单元、控制器和蓄电池；冰雹粒径、密度监测单元由正方体状粒径观测桶、X方向高速摄像机、Y方向高速摄像机、影像缓冲罩Ⅰ、影像缓冲罩Ⅱ组成，X方向、Y方向高速摄像机的镜头中心线交汇且交汇点与粒径观测桶的中心线重合；总天然降水量监测单元由总量收集桶、漏斗状导流板、布置有称重传感器的水平底座组成；液体降水监测单元由液体收集桶、冰水分离篦板、导向筒、布置有称重传感器的水平底座组成。本发明集监测冰雹粒径、历时、密度和冰雹量功能于一体，实现全天候实时在线监测，监测数据准确率高。
1.一种雹情监测仪，包括壳体，其特征在于：所述壳体内分别布置有冰雹粒径、密度监测单元、总天然降水量监测单元、液体降水监测单元、控制器和蓄电池；所述冰雹粒径、密度监测单元由上、下贯通的正方体状粒径观测桶、设于粒径观测桶一侧的X方向高速摄像机、设于粒径观测桶另一侧的Y方向高速摄像机、连接于X方向高速摄像机和粒径观测桶之间的影像缓冲罩Ⅰ、连接于Y方向高速摄像机和粒径观测桶之间的影像缓冲罩Ⅱ组成，所述X方向高速摄像机和Y方向高速摄像机的镜头中心线交汇且交汇点与粒径观测桶的中心线重合，所述壳体底面对应粒径观测桶的位置设有贯穿孔；所述总天然降水量监测单元由总量收集桶、设于总量收集桶顶部的漏斗状导流板、设于总量收集桶下方的布置有称重传感器的水平底座组成；所述液体降水监测单元由液体收集桶、倾斜布置于液体收集桶上方的冰水分离篦板、设于冰水分离篦板上方的导向筒、设于液体收集桶下方的布置有称重传感器的水平底座组成，所述导向筒对应冰水分离篦板最低端的一侧设有冰雹滤出口，所述壳体底面设有对应冰雹滤出口的冰雹排出口。
2.根据权利要求1所述的雹情监测仪，其特征在于：所述壳体外侧壁上支设有太阳能电池板和220V电源接口。
3.根据权利要求1所述的雹情监测仪，其特征在于：所述影像缓冲罩Ⅰ和影像缓冲罩Ⅱ均为四棱锥体状。
4.根据权利要求1所述的雹情监测仪，其特征在于：所述壳体顶部设有顶盖，所述顶盖对应粒径观测桶、漏斗状导流板和导向筒的位置为镂空结构。
5.一种如权利要求1或2或3或4所述的雹情监测仪的监测方法，其特征在于：冰雹粒径、密度监测单元实时观测冰雹下落影像，并将影像数据传送给控制器，由控制器计算得到冰雹历时、冰雹的粒径、密度数据；总天然降水量监测单元采用计重法测得天然降水量的数据并传送给控制器；液体降水监测单元采用计重法测得分离冰雹后液体降水量的数据并传送给控制器；
所述冰雹粒径、密度监测单元的X方向高速摄像机和Y方向高速摄像机同时对粒径观测桶内的景象进行摄像，进而通过摄像记录下冰雹下落起始时间、冰雹下落结束时间；通过X方向高速摄像机和Y方向高速摄像机的同步影像捕捉到同一冰雹的X方向轮廓和Y方向轮廓，通过控制器计算得到该冰雹的粒径，最终通过比较计算得到冰雹最大粒径和平均粒径；
通过X方向高速摄像机和Y方向高速摄像机捕捉并追踪影像中下降的冰雹，最终通过控制器计算出落入粒径观测桶内的冰雹总数，再根据粒径观测桶的覆盖面积计算出单位面积内的冰雹总数，即冰雹密度；
所述控制器将天然降水量的数据与液体降水量的数据做差得到冰雹量；
所述控制器将冰雹历时、冰雹的粒径、密度、冰雹量数据整合成雹情电报传送到监测终端，所述监测终端为手机或计算机。
雹情监测仪及其监测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及水文监测、气象监测技术，特别是一种雹情监测仪及其监测方法，适用于监测冰雹的粒径、历时、密度、冰雹量，也可用于天然降水的监测。技术背景
[0002] 冰雹是一种自然现象，是自然灾害的一种，但长期以来国内、外都没有一款能有效监测雹情的设备。目前，用于监测雹情的方法多为人工观测，而人工观测得到的冰雹粒径、历时、密度、冰雹量误差很大。冰雹生成多伴有降雨，而且冰有遇水则化的特点，所以很难及时观测出有效的数据。冰雹板是一种用于雹情检测的传统工具，即利用冰雹砸在冰雹板上的印迹得到冰雹的粒径和密度，但冰雹砸在冰雹板上的印迹通常是重叠的，人工很难辨别重复落点的次数以及冰雹的粒径，则其对冰雹的粒径和密度的测量是相当不准确的。雨量计通常用来监测雨量，对冰雹量也能起到监测效果，但无法完成对冰雹密度和粒径的监测。
发明内容
[0003] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术中的缺陷，提供一种集监测冰雹粒径、历时、密度和冰雹量功能于一体的雹情监测仪及其监测方法，实现全天候实时在线监测，监测数据准确率高。
[0004] 本发明的技术方案是：
[0005] 一种雹情监测仪，包括壳体，其特征在于：所述壳体内分别布置有冰雹粒径、密度监测单元、总天然降水量监测单元、液体降水监测单元、控制器和蓄电池；所述冰雹粒径、密度监测单元由上、下贯通的正方体状粒径观测桶、设于粒径观测桶一侧的X方向高速摄像机、设于粒径观测桶另一侧的Y方向高速摄像机、连接于X方向高速摄像机和粒径观测桶之间的影像缓冲罩Ⅰ、连接于Y方向高速摄像机和粒径观测桶之间的影像缓冲罩Ⅱ组成，所述X方向高速摄像机和Y方向高速摄像机的镜头中心线交汇且交汇点与粒径观测桶的中心线重合，所述壳体底面对应粒径观测桶的位置设有贯穿孔；所述总天然降水量监测单元由总量收集桶、设于总量收集桶顶部的漏斗状导流板、设于总量收集桶下方的布置有称重传感器的水平底座组成；所述液体降水监测单元由液体收集桶、倾斜布置于液体收集桶上方的冰水分离篦板、设于冰水分离篦板上方的导向筒、设于液体收集桶下方的布置有称重传感器的水平底座组成，所述导向筒对应冰水分离篦板最低端的一侧设有冰雹滤出口，所述壳体底面设有对应冰雹滤出口的冰雹排出口。
[0006] 上述的雹情监测仪，所述壳体外侧壁上支设有太阳能电池板和220V电源接口。
[0007] 上述的雹情监测仪，所述影像缓冲罩Ⅰ和影像缓冲罩Ⅱ均为四棱锥体状。
[0008] 上述的雹情监测仪，所述壳体顶部设有顶盖，所述顶盖对应粒径观测桶、漏斗状导流板和导向筒的位置为镂空结构。
[0009] 一种上述的雹情监测仪的监测方法，其特征在于：冰雹粒径、密度监测单元实时观测冰雹下落影像，并将影像数据传送给控制器，由控制器计算得到冰雹历时、冰雹的粒径、密度数据；总天然降水量监测单元采用计重法测得天然降水量的数据并传送给控制器；液体降水监测单元采用计重法测得分离冰雹后液体降水量的数据并传送给控制器；
[0010] 所述冰雹粒径、密度监测单元的X方向高速摄像机和Y方向高速摄像机同时对粒径观测桶内的景象进行摄像，进而通过摄像记录下冰雹下落起始时间、冰雹下落结束时间；通过X方向高速摄像机和Y方向高速摄像机的同步影像捕捉到同一冰雹的X方向轮廓和Y方向轮廓，通过控制器计算得到该冰雹的粒径，最终通过比较计算得到冰雹最大粒径和平均粒径；通过X方向高速摄像机和Y方向高速摄像机捕捉并追踪影像中下降的冰雹，最终通过控制器计算出落入粒径观测桶内的冰雹总数，再根据粒径观测桶的覆盖面积计算出单位面积内的冰雹总数，即冰雹密度；
[0011] 所述控制器将天然降水量的数据与液体降水量的数据做差得到冰雹量；
[0012] 所述控制器将冰雹历时、冰雹的粒径、密度、冰雹量数据整合成雹情电报传送到监测终端，所述监测终端为手机或计算机。
[0013] 本发明的有益效果是：1、通过一台仪器实现对冰雹历时、冰雹的粒径、密度、冰雹量数据的监测，与现有雨量计等相比，功能全，且准确度高；2、利用高速摄像机的捕捉、追踪功能，解决了冰雹粒径和冰雹密度不能测量的问题。
附图说明
[0014] 图1是本发明的结构示意图；
[0015] 图2是图1中冰雹粒径、密度监测单元的A向示意图；
[0016] 图3是图1中冰雹粒径、密度监测单元的B向示意图；
[0017] 图4是图1中总天然降水量监测单元的结构示意图；
[0018] 图5是图1中液体降水监测单元的结构示意图；
[0019] 图6是本发明壳体外另设太阳能电池板的结构示意图。
[0020] 图中：1.壳体、2.粒径观测桶、3.影像缓冲罩Ⅰ、4.X方向高速摄像机、5.控制器、6.蓄电池、7.冰雹排出口、8.冰水分离篦板、9.漏斗状导流板、10.Y方向高速摄像机、11.影像缓冲罩Ⅱ、12.总量收集桶、13.称重传感器、14.水平底座、15.导向筒、16.冰雹滤出口、17.液体收集桶、18.称重传感器、19.水平底座、20.220V电源接口、21.太阳能电池板。
具体实施方式
[0021] 如图所示，该雹情监测仪，包括壳体1，所述壳体1内分别布置有冰雹粒径、密度监测单元、总天然降水量监测单元、液体降水监测单元、控制器5和蓄电池6。所述冰雹粒径、密度监测单元由上、下贯通的正方体状粒径观测桶2、设于粒径观测桶2一侧的X方向高速摄像机4、设于粒径观测桶2另一侧的Y方向高速摄像机10、连接于X方向高速摄像机4和粒径观测桶2之间的影像缓冲罩Ⅰ3、连接于Y方向高速摄像机10和粒径观测桶2之间的影像缓冲罩Ⅱ11组成，所述影像缓冲罩Ⅰ3和影像缓冲罩Ⅱ11均为四棱锥体状。所述X方向高速摄像机4和Y方向高速摄像机10的镜头中心线交汇且交汇点与粒径观测桶2的中心线重合，所述壳体1底面对应粒径观测桶2的位置设有贯穿孔。所述总天然降水量监测单元由总量收集桶12、设于总量收集桶12顶部的漏斗状导流板9、设于总量收集桶12下方的布置有称重传感器13的水平底座14组成。所述液体降水监测单元由液体收集桶17、倾斜布置于液体收集桶17上方的冰水分离篦板8、设于冰水分离篦板8上方的导向筒15、设于液体收集桶17下方的布置有称重传感器18的水平底座19组成，所述导向筒15对应冰水分离篦板8最低端的一侧设有冰雹滤出口16，所述壳体1底面设有对应冰雹滤出口16的冰雹排出口7。
[0022] 所述壳体1外侧壁上支设有太阳能电池板21和220V电源接口20。所述壳体1顶部设有顶盖，所述顶盖对应粒径观测桶2、漏斗状导流板9和导向筒15的位置为镂空结构。
[0023] 本发明的雹情监测仪的监测方法：
[0024] 冰雹粒径、密度监测单元实时观测冰雹下落影像，并将影像数据传送给控制器5，由控制器5计算得到冰雹历时、冰雹的粒径、密度数据；总天然降水量监测单元采用计重法测得天然降水量的数据并传送给控制器5；液体降水监测单元采用计重法测得分离冰雹后液体降水量的数据并传送给控制器5。其中，所述冰雹粒径、密度监测单元的X方向高速摄像机4和Y方向高速摄像机10同时对粒径观测桶2内的景象进行摄像，进而通过摄像记录下冰雹下落起始时间、冰雹下落结束时间；通过X方向高速摄像机4和Y方向高速摄像机10的同步影像捕捉到同一冰雹的X方向轮廓和Y方向轮廓，通过控制器5计算得到该冰雹的粒径，最终通过比较计算得到冰雹最大粒径和平均粒径；通过X方向高速摄像机4和Y方向高速摄像机10捕捉并追踪影像中下降的冰雹，最终通过控制器5计算出落入粒径观测桶内的冰雹总数，再根据粒径观测桶2的覆盖面积计算出单位面积内的冰雹总数，即冰雹密度。所述控制器5将天然降水量的数据与液体降水量的数据做差得到冰雹量。
[0025] 最后所述控制器5将冰雹历时、冰雹的粒径、密度、冰雹量数据整合成雹情电报传送到监测终端，所述监测终端为手机或计算机。
[0026] 本实施例中，X方向高速摄像机4和Y方向高速摄像机10分别采用高清摄像头和具有捕捉、追踪功能的图像识别传感器，如Pixy CMUcam5 Sensor。
