CN1089037A - 一种自动天气预报装置 - Google Patents

Abstract

一种自动天气预报装置，系独立或配设于另一机 具，如空调机，而在其室外侧配备有温度、湿度、气压、 风速、照度等天气影响因素值；一微电脑用以定时记 录前项资料并分析，比较其变化趋势，据以预测该装 置所处地区之未来某间隔时段内天气状况变化情形， 并于一室内或室外告示装置上以声光图文等方式告 示此结果。此装置并具有自我学习功能以适应由于 各种不同装设位置所可能引起之感测及预测误差。

Description

本发明为一种天气预报装置，得以让使用者随时获悉当地当时及未来某间隔时段内之室外天气状况与即将发生之天气变化情形。

地形之不同常是引起天气剧烈变化之主要原因，而传统天气预报均仰赖分设于各地气象观测站（每个气象观测站可能相距甚远）、所侦测温度、湿度、气压、风速、风向…等天气影响因素值或利用飞机、气象卫星拍摄上空云层分布图，再由中央气象局之电子计算机统筹整理据以研判、分析、预测天气状况。由于科技之进步，目前已使用电脑设备辅助天气预测且能较准确地预测大区域之未来概略天气状况。然每一预报区域可能涵盖山区、丘陵、湖泊、河流、海洋…等各种不同地形之广泛区域，是以同一预报区域内可能有数种迥然不同之天气状况发生，而预测员为了让天气预报适用于该区域内不同地形及高层建筑物各种可能发生之天气状况，必须以较笼统之语句，例如“晴时多云偶阵雨”，以涵盖更宽广之变化范围。如此之天气预报对于预测台风、寒流…等影响面较广之天气变化有其效用，然而，对于局部区域之天气预测并无多大意义，对未来某一时刻该特别地区所将发生之天气变化，也完全无法提供。

空调机或通风机等乃一般处所通常须跨接于室内、室外环境之空气调节机具，用户往往因居处于室内，无法得各外界天气状况。有鉴于此，本发明乃提供一种具有感测室外天气影响因素值且据以分析、研判未来天气变化状况功能之天气预报装置。此装置可独立设置或与其他机具如空调机结合，以告知室内或室外使用者室外天气状况与即将发生变化之情形。若天气发生剧烈变化，亦可自动发出声光警示讯号，以告知使用者预先采取因应措施。

本发明之典型实施例系在空调机之室外侧装置有温度、湿度、气压、风速、照度…等感测器，用以定时感测室外温度、湿度、气压、风速、照度等天气影响因素值并予以记存，一微电脑用以分析、比较前项记存之资料，以研判本装置所处位置之即时及未来每一间隔时间内之当地天气状况与变化情形，并于一室内告示装置上告示其预测结果。

兹配合附图详细说明本发明之构成及功效：

图1为本发明配设于空调机之实施例之组成方块图。

图2为本发明其中微电脑控制运作之流程图。

图3为本发明利用过去时间记存之感测值推算其未来变化之运算原理图。

图4为本发明据以判断天气状况之“天气影响因素值与天气状况关系”资料库实施例。

图1显示本发明配设于传统空调机之实施例基本结构图：此空调机除具有压缩机2、冷凝器3、蒸发器6、马达A，B、风扇4，7与流动于管路内之冷媒5等外，于空调机室外侧装设用以量测温度、湿度、气压、风速、照度等天气影响因素值之多个感测器15（各感测器装设在适当位置以避免受空调机动作而影响其感测值的准确度），定时将感测值储存于微电脑16之记忆体中，经由此微电脑16比较此刻之前一段时间（如：12小时）之资料与前一天相对应时刻（如：此刻之前的36至24小时）之各个天气影响因素值之变化量，经由数学方法将这些天气影响因素值之变化趋势以时间函数表示，据以推导此刻之后各间隔时段各该因素值对应之变化量，再加上前一天相对应时刻（如：此刻之前的24至12小时资料）之天气影响因素值。此等预估之天气影响因素预测值及其变化，可与记存于微电脑16中之各种天气与其影响因素关系条件互相比较，以判断天气状况。本发明可将研判之结果经由无线或有线方式传输至本装置位于室内或室外侧之显示器、发声器（未图示）或遥控显示器17上。该遥控显示器17包含一显示幕171及一组输入按键172，其中显示幕171用以告知天气预测结果及其他空调机之操作状况等讯息;而输入按键172除可藉以选择欲知之资讯外，并可输入当时之天气状况以供微电脑16据以修正其原有之判断条件之资料，使未来之天气预测结果更加准确。此等预测及修正程序将进一步说明如下。

图2显示本发明其中微电脑控制运作流程之实施例：在步骤S1时，微电脑每隔一定时间便自室外各感测器读取其感测值（天气影响因素值）;在步骤S2时，微电脑中之记忆体保存最近一定时段之感测记录，在新资料输入时，最旧的一笔资料则自行被去除;在步骤S3时，微电脑判断是否有使用者呼叫天气预测功能：若无，则执行步骤S1工作;若有，则执行天气预测之计算研判程序，即步骤S4及其后之工作;在步骤S4中，微电脑比较记忆体中此刻之前一段时间与昨天各相应时刻之各感测值之差异，如图3所示：在时间轴T上，比较此刻之前12小时（曲线3）及此刻之前36小时至24小时（曲线1）的所有相应时刻之感测值D（如温度值，其余感测值亦进行同样处理），得出各个对应感测值之差△d（例如：4小时前的感测值d_-4与前一天相应时刻之感测值d_-28比较其变化量△d_-4）;接着步骤S5将各个时间感测值之变化量△d以数值插值法计算，可推导得天气变化函数F（T）;步骤S6乃将函数F（T）代入未来时刻而得到未来天气影响因素值的变化预测值（曲线B），将此等变化预测值与昨天相应时刻之感测记录值（曲线2）相加减，则可得到未来每一时段该项天气影响因素之预测值（曲线4），其他感测值D均同理求算其预测值;步骤S7为：将此刻各个感测值及其变化等资料与微电脑中所存“天气影响因素值与天气状况关系”资料库（如图4所示，此等资料乃是适合大部分地区的参考值，至于特殊地点则可藉下述教导步骤由微电脑学习修正之）互相比较，可判断及告示目前天气状况，供使用者检查此判断与真实状况是否相符，可做为修正“天气影响因素值与天气状况关系”资料库之依据;即，在步骤S8时，微电脑检查是否被教导修正：若使用者输入实际天气状况，则微电脑依据此时之各项感测值及其变化等值，修正“天气影响因素值与天气状况关系”资料库中之各项相关数据（此即步骤S9）后进行步骤S10;若无，则直接进行步骤S10;在步骤S10中，根据各个天气影响因素预测值（图3之曲线4）与“天气影响因素值与天气状况关系”资料库（图4）之各种天气影响因素值比较，可逐一判断未来每一时段之可能天气;接着步骤S11，藉着无线或有线之传输至告示装置输出预测结果，完成天气预测之全部流程。

图4为天气影响因素值与天气状况关系资料库之一实施例，其中影响因素包括：温度与露点（露点可由温度、相对湿度与气压求算）、温度变化（本时段感测或预测值对上一时段感测或预测值之差）、相对湿度、相对湿度变化、绝对湿度、气压、气压变化、风速（风力）、照度等。可判断之天气状况则包括：晴、云、阴、雾、雨、雪、风、露、霜等。兹举数例说明天气影响因素值天气状况之关系，以对步骤S7与步骤S10之判断过程能有更明确的认知：

例如：假设此刻或未来某一时刻之各个天气影响因素值为：室外温度变化量大于-1℃（即温度有稍降或升高的趋势）、相对湿度变化量小于或等于0%（即空气中水蒸汽含量有渐减或保持不变之趋势）、气压变化量大于或等于0毫巴（即气压有渐增或保持稳定之趋势）;室外之相对湿度小于70%、风速小于每秒1公尺（此数值可能会因地区之不同而有些许差异，但可因本发明自我学习及经验累积而获致修正）;室外之温度大于露点（即空气中水蒸汽没有凝结之条件）;室外气压大于或等于当地标准大气压;室外照度大于或等于该时刻之基本照度（即室外相当明亮）：则根据如图4“天气影响因素值与天气状况关系”资料库之资料逐一比较，发现与“晴”天气状况符合，故判断为晴天。

再如：某一时刻之各个天气影响因素值为：室外温度变化量小于或等于0℃（即室外有变冷或维持等温的趋势）、气压变化量小于0毫巴（即室外气压有下降趋势），又相对湿度发生变化（不管增或减）;而室外气压小于当地标准大气压（即当地形成一低气压区，周围较高气压空气向该地流动，形成气流）、风速大于每秒3公尺，则可判断为刮风之天气。

又如：当室外温度变化量小于0℃（即室外有变冷趋势）、气压变化量小于0毫巴（即室外气压有下降趋势），又相对湿度的变化量大于或等于0%（即空气中水蒸汽含量有渐增或保持不变之趋势）;而室外温度小于或等于露点（即空气中水蒸汽有凝结之倾向）但温度大于0℃（即凝结之水蒸汽不会固化）、相对湿度大于95%、绝对湿度大于3.7g/kg、室外气压小于当地标准大气压;又室外照度小于当地当时基本照度（即相当昏暗），则可判断为雨天。

上述实施例中预测之计算及告示系在使用者指示之后进行，而实际上当然亦可由本装置自动依预设时间间隔自动进行（即图2中，步骤S3可移至步骤S6与步骤S7之间），或当自动预测计算后发现有天气剧变趋势（如台风、阵风、暴风雨、寒流、反潮、热浪…等），即感测预测值或其变化大于一值域时，主动由告示装置发出声光、图文等警示信号，以告知使用者注意，采取必要之防范措施。

综上所述，本发明可确实发挥自动天气预报的功能，告示当时（现在）或未来某时段内当地天气状况与即将变化情形。此地区性预测结果亦可藉着无线或有线数位传输网路方式，与其它自动天气预报装置连线互助，研判相互间之天气差异及随时间变化情形，以达到大区域天气预测之目的。更可将其告示装置装设于室外，以供公众观看。

以上实施例及图式仅系用以解说本发明之特质及较佳之构成，任何其他基于权利要求保护范围所作之常识性变化，例如独立构成之气象预报装置，应包含于本发明专利范畴内。

Claims (5)

1、一种自动天气预报装置，其特征在于：该装置至少含有侦测室外温度、湿度、气压、风速、照度之感测器、一告示装置及一包含记忆体之微电脑，微电脑依一时间间隔记存及保留最近一段时间之各感测器感测值，并依据以下步骤推算天气影响因素之预测值及判断未来可能之天气状况，并于该告示装置上以声、光、图、文之至少一种方式告示当时及未来某段时间内之当地天气状况与即将变化情形；

a.分别计算此刻前一段时间之上述各感测值与其个别对应之昨日时刻之该项感测值之差，得各感测值之目前与昨日差异变化情形；

b.以数值插值法由上项变化情形推算各感测值之未来一段时间与其昨日对应时刻之个别差异预测值；

c.由上项各未来差异预测值与其昨日对应时刻之各感测值相加减以得未来各时段各感测器之预测值；

d.由上项各预测值计算未来每一时段之各天气影响因素预测值，而与微电脑所存之天气影响因素值与天气状况关系资料库比较，判断预测各该时段之天气状况。

2、根据权利要求1所述之一种自动天气预报装置，其特征是：其中该微电脑所记存之天气影响因素值与天气状况关系资料库包含：温度、露点、温度变化、相对湿度、相对湿度变化、绝对湿度、气压、气压变化、风速、照度等因素所对应于晴、云、阴、雾、雨、雪、风、露、霜等天气之关系。

3、根据权利要求1所述之一种自动天气预报装置，其特征是：其中微电脑含有一输入部，可由使用者于适当时机输入实际天气状况以供微电脑将预测天气与实际情况比较，据以修正微电脑中所存之该天气影响因素值与天气状况关系资料库，以自行学习累积经验，使天气预报更准确者。

4、根据权利要求1所述之一种自动天气预报装置，其特征是：其中该微电脑可主动定时执行预测程序，而于感测及预测得某些天气影响因素值之变化剧烈时，主动经由该告示装置发出对应之天气剧变警示信号。

5、根据权利要求1、2、3或4所述之一种自动天气预报装置，其特征是：它系独立构成配设于另一机具上;其告示装置及微电脑之输入部并可利用有线或无线传输手段分离于另一位置。

Images