一种基于气候降水数据采集智能预测方法与流程

1.本发明涉及降水预测技术领域，具体为一种基于气候降水数据采集智能预测方法。


背景技术：

2.目前，利用全球气候模式(gcm)进行气候预测是最重要和可行的方法，但由于目前gcm输出的空间分辨率较低(通常为几百公里)，缺少详细的区域气候信息，很难对区域气候做合理的预测，许多研究表明，虽然gcm对大尺度环流的特征模拟较好，但对于降水、气温等地表气候要素的模拟效果较差，特别是在东亚，其特殊的季风气候特点、复杂的地形和海岸线等因素为gcm模拟和预测东亚气候提出了很大的挑战，因此，为弥补gcm在预测区域气候方面的不足，一般常采用降尺度方法，“降尺度”是指从粗分辨率的大尺度气候场中获取高分辨的区域尺度信息，常用的降尺度法有两种：一种是动力降尺度法；另一种是统计降尺度法，这些方法是通过利用全球卫星图像数据进行数据的采集建模分析。
3.参考中国专利公开号为cn112819254a的一种同化行星尺度和机器学习外强迫的气候模式预测方法，通过对海洋次表层和温跃层的海温进行海表温度的学习，强调的是深层海洋温度的向外释放，具有稳定性强、避免需要和大气之间相互作用而使得预测时段较短的优点，通过将非线性过程和线性过程分别进行了预测，并使用集合方法形成最终结果，从而使得结果更为可靠。
4.参考中国专利公开号为cn108966550b的无线传感器网络节点安全防护装置，通过在上壳体的外表面和下壳体的外表面均开设有缓冲槽，且缓冲槽的内壁固定连接有缓冲弹簧，缓冲弹簧的一端固定连接有缓冲板，且缓冲板远离缓冲弹簧的一侧固定连接有缓冲杆，再分别通过弧形防撞板、加强筋、固定块、弧形安装板、减震弹簧、防撞弹簧和缓冲装置的配合设置，可实现对无线传感器节点进行由内到外的双重缓冲防撞保护，这样大大增强了缓冲防护效果，很好的实现了抵抗无线传感器节点在随机抛洒过程中与地面接触时产生的巨大冲击力，避免了部分节点在布置过程中直接失效的情况发生，从而保证了整个无线传感网络检测数据的正常无线传输。
5.综合分析以上参考专利，可得出以下缺陷：
6.1)现有的数据预测方法完全依赖于全球气候模式(gcm)进行气候预测，应用范围较小，只能适用于一些卫星观测环境较好的区域，通过采集全球气象数据和河道气象环境数据进行降水模型分析，来实现降水预测，以便人们观察河道汛情，而对于很多河道的中上游位置一般处于一些地势恶劣，不适宜人类活动，或者无法进行实地监测的地点，例如山林、高原或山谷，即使采用全球气候模式(gcm)对这些地势恶劣的环境不能进行准确的气象采集和降水数据采集，例如参考专利cn112819254a的一种同化行星尺度和机器学习外强迫的气候模式预测方法，不能实现通过采用投放多个气象环境采集节点设备，来配合卫星图像实现对河道中上游恶劣地区气象环境数据的采集，无法达到既全面又准确的对河道中上游地区的气象环境和降水环境数据进行采集的目的，从而给人们的次季节尺度降水预测工
作带来极大的不便。
7.2)现有的投放式环境采集节点设备大多是直接在设备的表面进行单一的缓冲保护设计，确保高空投放过程中对设备进行保护，例如参考专利cn108966550b的无线传感器网络节点安全防护装置，该设计只能适用于将采集节点设备投放至干燥的无障碍的环境进行采集，而对于河道丛林环境则不适用，会出现节点设备沉浸在水中无法正常采集或被树木严重碰撞损坏，不能实现采用防沉浸式设计和插针式设计，来使采集节点设备能够很好的漂浮水面或固定于树木地面上，从而对次季节尺度降水预测工作十分不利。


技术实现要素：

8.(一)解决的技术问题
9.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于气候降水数据采集智能预测方法，解决了现有的数据预测方法完全依赖于全球气候模式(gcm)进行气候预测，应用范围较小，只能适用于一些卫星观测环境较好的区域，而对于很多河道的中上游位置一般处于一些地势恶劣，不适宜人类活动，或者无法进行实地监测的地点，不能进行准确的气象采集和降水数据采集，不能实现通过采用投放多个气象环境采集节点设备，来配合卫星图像实现对河道中上游恶劣地区气象环境数据的采集，无法达到既全面又准确的对河道中上游地区的气象环境和降水环境数据进行采集的目的，从而给人们的次季节尺度降水预测工作带来极大的不便的问题。
10.(二)技术方案
11.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于气候降水数据采集智能预测方法，其是通过河道中下游汛期降水的动力与统计相结合的降尺度预测系统进行预测，该系统是一个集数值模式、统计模型、结果分析输出和结果评估检验于一体的系统，该系统包括全球模式预测子系统、统计降尺度预测子系统、双重嵌套动力降尺度预测子系统、动力统计集成子系统、预测结果后处理子系统和预测检验评估子系统，所述一种基于气候降水数据采集智能预测方法具体包括以下步骤：
12.s1、首先通过全球模式预测子系统和河道地面采集节点设备采集的数据进行分析，并进行短期气候集合预测，其中，全球模式预测子系统主要包括海表面温度异常预测模式(lim)和全球大气环流模式(iap agcm
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iii)两个部分，采用“两步法”进行短期气候集合预测；
13.s2、预测结果输入到双重嵌套动力降尺度预测子系统和统计降尺度预测子系统中，由这两个系统分别进行降尺度；
14.s3、再将步骤s2降尺度结果输入到动力统计集成子系统中，进行动力和统计相结合的降尺度预测；
15.s4、预测结果通过预测结果后处理子系统进行分析和图表显示，并在预测检验评估子系统中与观测资料进行对比检验，该系统可稳定运行于linux或unix平台的计算机，即可对河道中下游汛期降水的客观化和定量化预测。
16.所述步骤s1中河道地面采集节点设备，包括通过沉头螺栓相互固定连接的第一壳体和第二壳体以及通过缓冲保护组件活动安装于第一壳体和第二壳体内部的采集节点模组，所述第一壳体和第二壳体的外表面均固定安装有挂钩缓冲组件，且第一壳体上设置有
水面漂浮机构，所述第二壳体的上设置有降落伞组件，且第一壳体的底部和第二壳体的顶部均开设有豁口。
17.所述水面漂浮机构包括固定安装于第一壳体内壁底部上的第一箱体以及固定安装于第一壳体底部上的开封组件，所述第一箱体的内部填充有防护膜，且防护膜的内部填充有橡胶气囊，所述橡胶气囊的外表面通过粘合剂粘附有泡沫防护层，且橡胶气囊的一侧连通有导气管，所述导气管远离橡胶气囊的一端依次贯穿防护膜和第一箱体并延伸至第一箱体的外部，且导气管延伸至第一箱体外部的一端连通有第一储气囊，所述导气管的内部固定安装有电磁阀，使用时，打开第一储气囊先向橡胶气囊内充入部分气体，在气体作用下，所述橡胶气囊会膨胀挤压防护膜通过豁口向外挤出一个椭球状的凸起。
18.所述开封组件包括固定安装于第一壳体底部上的盒体以及开设于防护膜在豁口向外挤出椭球状凸起处的切口，所述切口的内部固定安装有拉链，且盒体内壁的前后两侧之间通过转轴转动连接有缠线辊，所述缠线辊的两侧均通过扭簧与盒体的内壁固定连接，且缠线辊棍棒的外表面缠绕有拉绳，所述拉绳远离缠线辊的一端系于拉链上，且缠线辊凸沿的外表面刻有限位齿，所述盒体内壁的一侧固定连接有电磁开关，且电磁开关的一侧通过安装板固定连接有与限位齿相适配的卡板，所述盒体的内部固定安装有第一时间继电器。
19.优选的，所述降落伞组件包括固定安装于第二壳体内壁上的第二箱体，所述第二壳体的顶部固定安装有与水面漂浮机构上的开封组件相同的另一个开封组件，且第二箱体的内部通过分隔板分隔成充气室和安装室，所述充气室的内部填充有与第一箱体内相同的另一个防护膜，且该防护膜的内部填充有降落伞。
20.优选的，所述充气室的一侧通过管道连通有第二储气囊，且安装室内壁的底部从左至右依次固定安装有第二时间继电器、安装框和旋转气缸，所述旋转气缸的通气口通过管道与第二储气囊的通气口连通，且安装框的内部通过转动件转动连接有限位辊。
21.优选的，所述限位辊的外表面固定连接有弧形限位钩，且弧形限位钩用于对延伸至安装室内的降落伞绳结进行挂接。
22.优选的，所述挂钩缓冲组件包括固定安装于第一壳体或第二壳体外表面上的固定板以及通过铰接件铰接于第一壳体或第二壳体上的第一缓冲杆，所述固定板一侧的底部通过铰接件铰接有顶杆，且顶杆远离固定板的一端通过铰接件铰接有力臂杆。
23.优选的，所述力臂杆远离顶杆的一端固定连接有插钉，且力臂杆一端底部的外表面通过铰接件与第一缓冲杆的活动端铰接。
24.优选的，所述固定板一侧的顶部通过铰接件铰接有第二缓冲杆，且第二缓冲杆的活动端通过铰接件与力臂杆的一端铰接。
25.优选的，所述缓冲保护组件包括套设于采集节点模组外表面上的弹性缓冲套、固定安装于第一壳体或第二壳体内壁上的限位套筒以及通过粘合剂分别粘附于第一壳体和第二壳体内壁上的橡胶垫圈，所述弹性缓冲套的外表面固定连接有与限位套筒相适配的导向杆。
26.优选的，所述导向杆的外表面固定安装有缓冲弹簧，且缓冲弹簧的一端与限位套筒的内壁固定连接，所述弹性缓冲套的外表面与第一壳体或第二壳体的内壁之间固定连接有弹性橡胶架。
27.优选的，所述第一壳体或第二壳体外表面上至少安装五个挂钩缓冲组件，且每相邻两个挂钩缓冲组件之间等距分布。
28.优选的，所述第一壳体或第二壳体的内部均填充有缓冲棉夹心。
29.(三)有益效果
30.本发明提供了一种基于气候降水数据采集智能预测方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
31.(1)、该一种基于气候降水数据采集智能预测方法，可实现通过采用投放多个气象环境采集节点设备，来配合卫星图像实现对河道中上游恶劣地区气象环境数据的采集，很好的达到了既全面又准确的对河道中上游地区的气象环境和降水环境数据进行采集的目的，避免完全依赖于全球气候模式(gcm)进行气候预测，应用范围变大，不仅适用于一些卫星观测环境较好的区域，也适用于一些地势恶劣，不适宜人类活动，或者无法进行实地监测的地点的河道气象和降水数据采集，很好的提高了数据采集的准确性，从而大大方便了人们的次季节尺度降水预测工作。
32.(2)、该一种基于气候降水数据采集智能预测方法，其河道地面采集节点设备，包括通过沉头螺栓相互固定连接的第一壳体和第二壳体以及通过缓冲保护组件活动安装于第一壳体和第二壳体内部的采集节点模组，第一壳体和第二壳体的外表面均固定安装有挂钩缓冲组件，且第一壳体上设置有水面漂浮机构，第二壳体的上设置有降落伞组件，且第一壳体的底部和第二壳体的顶部均开设有豁口，可实现采用防沉浸式设计和插针式设计，来使采集节点设备能够很好的漂浮水面或固定于树木地面上，从而扩大了采集节点的适用范围，不仅适用于将采集节点设备投放至干燥的无障碍的环境采集，对于河道丛林环境也适用，避免出现节点设备沉浸在水中无法正常采集或被树木严重碰撞损坏，从而对次季节尺度降水预测工作十分不利有益。
33.(3)、该一种基于气候降水数据采集智能预测方法，通过在旋转气缸的通气口通过管道与第二储气囊的通气口连通，且安装框的内部通过转动件转动连接有限位辊，限位辊的外表面固定连接有弧形限位钩，且弧形限位钩用于对延伸至安装室内的降落伞绳结进行挂接，可实现采用挂钩的方法控制降落伞的脱离，无需采用烧断式，因为烧断式，一是会消耗大量电能，二是烧断后的伞绳有造成山林火灾的风险，因此采用挂接式脱绳既节能又安全，有利于推广使用。
34.(4)、该一种基于气候降水数据采集智能预测方法，其缓冲保护组件包括套设于采集节点模组外表面上的弹性缓冲套、固定安装于第一壳体或第二壳体内壁上的限位套筒以及通过粘合剂分别粘附于第一壳体和第二壳体内壁上的橡胶垫圈，弹性缓冲套的外表面固定连接有与限位套筒相适配的导向杆，可实现对壳体内的采集节点进行安全保护，避免在掉落过程中冲击过大对内部采集节点设备造成伤害。
附图说明
35.图1为本发明次季节尺度降水预测流程图；
36.图2为本发明河道地面采集节点设备的结构示意图；
37.图3为本发明河道地面采集节点设备中降落伞撑开的示意图；
38.图4为本发明河道地面采集节点设备中降落伞和橡胶气囊展开的示意图；
39.图5为本发明河道地面采集节点设备的剖视图；
40.图6为本发明第一壳体的截面剖视图；
41.图7为本发明挂钩缓冲组件的结构示意图；
42.图8为本发明第一箱体的剖视图；
43.图9为本发明开封组件的结构示意图；
44.图10为本发明扭簧和转轴的结构示意图；
45.图11为本发明降落伞组件的结构示意图；
46.图12为本发明限位辊和弧形限位钩的侧视图；
47.图13为本发明第一壳体的局部剖视图。
48.图中，1第一壳体、2第二壳体、3缓冲保护组件、31弹性缓冲套、32限位套筒、33橡胶垫圈、34导向杆、35缓冲弹簧、36弹性橡胶架、4采集节点模组、5挂钩缓冲组件、51固定板、52第一缓冲杆、53顶杆、54力臂杆、55插钉、56第二缓冲杆、6水面漂浮机构、61第一箱体、62开封组件、621盒体、622切口、623拉链、624缠线辊、625扭簧、626拉绳、627限位齿、628电磁开关、629卡板、6210第一时间继电器、63防护膜、64橡胶气囊、65泡沫防护层、66导气管、67第一储气囊、68电磁阀、7降落伞组件、71第二箱体、72充气室、73安装室、74降落伞、75第二储气囊、76第二时间继电器、77安装框、78旋转气缸、79限位辊、710弧形限位钩、8豁口、9缓冲棉夹心。
具体实施方式
49.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.请参阅图1，本发明实施例提供一种技术方案：一种基于气候降水数据采集智能预测方法，其是通过河道中下游汛期降水的动力与统计相结合的降尺度预测系统进行预测，该系统是一个集数值模式、统计模型、结果分析输出和结果评估检验于一体的系统，该系统包括全球模式预测子系统、统计降尺度预测子系统、双重嵌套动力降尺度预测子系统、动力统计集成子系统、预测结果后处理子系统和预测检验评估子系统，一种基于气候降水数据采集智能预测方法具体包括以下步骤：
51.s1、首先通过全球模式预测子系统和河道地面采集节点设备采集的数据进行分析，并进行短期气候集合预测，其中，全球模式预测子系统主要包括海表面温度异常预测模式(lim)和全球大气环流模式(iap agcm
‑
iii)两个部分，采用“两步法”进行短期气候集合预测；
52.s2、预测结果输入到双重嵌套动力降尺度预测子系统和统计降尺度预测子系统中，由这两个系统分别进行降尺度；
53.s3、再将步骤s2降尺度结果输入到动力统计集成子系统中，进行动力和统计相结合的降尺度预测；
54.s4、预测结果通过预测结果后处理子系统进行分析和图表显示，并在预测检验评估子系统中与观测资料进行对比检验；该系统可稳定运行于linux或unix平台的计算机，即
可对河道中下游汛期降水的客观化和定量化预测。
55.由图2
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13所示，本发明实施例中，步骤s1中河道地面采集节点设备，包括通过沉头螺栓相互固定连接的第一壳体1和第二壳体2以及通过缓冲保护组件3活动安装于第一壳体1和第二壳体2内部的采集节点模组4，采集节点模组4是采用型号为jy1
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trm
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zs1的气象环境采集器，其内置处理器、数据采集模块，蓄电池和无线通讯模块，实现自供电进行数据采集，并且将采集的数据进行无线传输，第一壳体1和第二壳体2的外表面均固定安装有挂钩缓冲组件5，第一壳体1或第二壳体2的内部均填充有缓冲棉夹心9，且第一壳体1上设置有水面漂浮机构6，第二壳体2的上设置有降落伞组件7，且第一壳体1的底部和第二壳体2的顶部均开设有豁口8，第一壳体1或第二壳体2外表面上至少安装五个挂钩缓冲组件5，且每相邻两个挂钩缓冲组件5之间等距分布。
56.由图8所示，本发明实施例中，水面漂浮机构6包括固定安装于第一壳体1内壁底部上的第一箱体61以及固定安装于第一壳体1底部上的开封组件62，第一箱体61的内部填充有防护膜63，且防护膜63的内部填充有橡胶气囊64，橡胶气囊64的外表面通过粘合剂粘附有泡沫防护层65，且橡胶气囊64的一侧连通有导气管66，导气管66远离橡胶气囊64的一端依次贯穿防护膜63和第一箱体61并延伸至第一箱体61的外部，且导气管66延伸至第一箱体61外部的一端连通有第一储气囊67，导气管66的内部固定安装有电磁阀68，使用时，打开第一储气囊67先向橡胶气囊64内充入部分气体，在气体作用下，橡胶气囊64会膨胀挤压防护膜63通过豁口8向外挤出一个椭球状的凸起。
57.由图9和图10所示，本发明实施例中，开封组件62包括固定安装于第一壳体1底部上的盒体621以及开设于防护膜63在豁口8向外挤出椭球状凸起处的切口622，切口622的内部固定安装有拉链623，且盒体621内壁的前后两侧之间通过转轴转动连接有缠线辊624，缠线辊624的两侧均通过扭簧625与盒体621的内壁固定连接，且缠线辊624棍棒的外表面缠绕有拉绳626，拉绳626远离缠线辊624的一端系于拉链623上，且缠线辊624凸沿的外表面刻有限位齿627，盒体621内壁的一侧固定连接有电磁开关628，电磁开关628的型号为secate，且电磁开关628的一侧通过安装板固定连接有与限位齿627相适配的卡板629，盒体621的内部固定安装有第一时间继电器6210。
58.由图11和图12所示，本发明实施例中，降落伞组件7包括固定安装于第二壳体2内壁上的第二箱体71，第二壳体2的顶部固定安装有与水面漂浮机构6上的开封组件62相同的另一个开封组件62，且第二箱体71的内部通过分隔板分隔成充气室72和安装室73，充气室72的内部填充有与第一箱体61内相同的另一个防护膜63，且该防护膜63的内部填充有降落伞74，充气室72的一侧通过管道连通有第二储气囊75，且安装室73内壁的底部从左至右依次固定安装有第二时间继电器76、安装框77和旋转气缸78，旋转气缸78的型号为msza，第一时间继电器6210和第二时间继电器76的型号为ds
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21，旋转气缸78的通气口通过管道与第二储气囊75的通气口连通，且安装框77的内部通过转动件转动连接有限位辊79，限位辊79的外表面固定连接有弧形限位钩710，且弧形限位钩710用于对延伸至安装室73内的降落伞74绳结进行挂接。
59.由图7所示，本发明实施例中，挂钩缓冲组件5包括固定安装于第一壳体1或第二壳体2外表面上的固定板51以及通过铰接件铰接于第一壳体1或第二壳体2上的第一缓冲杆52，固定板51一侧的底部通过铰接件铰接有顶杆53，且顶杆53远离固定板51的一端通过铰
接件铰接有力臂杆54，力臂杆54远离顶杆53的一端固定连接有插钉55，且力臂杆54一端底部的外表面通过铰接件与第一缓冲杆52的活动端铰接，固定板51一侧的顶部通过铰接件铰接有第二缓冲杆56，且第二缓冲杆56的活动端通过铰接件与力臂杆54的一端铰接。
60.由图5和图6所示，本发明实施例中，缓冲保护组件3包括套设于采集节点模组4外表面上的弹性缓冲套31、固定安装于第一壳体1或第二壳体2内壁上的限位套筒32以及通过粘合剂分别粘附于第一壳体1和第二壳体2内壁上的橡胶垫圈33，弹性缓冲套31的外表面固定连接有与限位套筒32相适配的导向杆34，导向杆34的外表面固定安装有缓冲弹簧35，且缓冲弹簧35的一端与限位套筒32的内壁固定连接，弹性缓冲套31的外表面与第一壳体1或第二壳体2的内壁之间固定连接有弹性橡胶架36。
61.本发明实施例中，第一时间继电器6210、电磁开关628、第二时间继电器76和电磁阀68均与采集节点模组4内的处理器电性连接。
62.本发明实施例中，具体一种基于气候降水数据采集智能预测方法如下：
63.(1)利用区域气候模式regcm4和气候版本的wrf模式对河道中下游汛期降水进行多年回报(至少10年)，两个模式都以双重嵌套的方式运行，母区域范围覆盖整个东亚地区，分辨率为60km，子区域范围为河道中下游地区，分辨率为20km。两个模式从每年的5月模拟至9月，前一个月作为模式的spin
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up时间。对比同一模式子母区域降水的差异，研究双重动力降尺度对河道中下游汛期降水模拟的“增值”能力。对比不同模式的模拟结果，研究河道中下游汛期降水对区域气候模式动力框架的敏感性。
64.(2)选取研究方案中预测效果好的模式，采用双重嵌套的方法对河道中下游汛期降水进行更长时间的回报(至少30年)，检验该模式对河道中下游多年平均降水、极端事件年降水和干/湿年降水的模拟能力和存在误差，研究其对模式子/母区域大小和分辨率以及积云对流参数化方案等的敏感性，细致分析降水误差与模式动力配置、物理过程方案选择等的关系，揭示区域气候模式模拟西太副高和东亚阻塞高压存在的偏差及其产生原因，并提出改进方法。研究基于数据同化思想的多积云参数化方案集合新技术对河道中下游汛期降水的改进效果，为提高河道中下游地区汛期降水的动力降尺度预测技巧提供理论和技术支撑。
65.(3)根据国内外有关统计降尺度的最新研究成果，选择与河道中下游汛期降水关系密切的预报因子，如大尺度环流、中低层湿度和海平面气压等，通过转换函数法建立新的统计降尺度模型，用其对河道中下游汛期降水进行回报，将其与上述动力降尺度方法的结果进行对比研究，评估各自的优势和劣势。
66.(4)利用基于多积云参数化方案集合的双重嵌套动力降尺度模型，以及步骤(3)建立的统计降尺度模型，研究能充分发挥两种降尺度方法优势的动力与统计相结合的预测新方法，构建河道中下游汛期降水的动力
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统计降尺度预测系统，并对该系统的性能进行回报检验和预测试验。
67.其中，全球模式预测子系统主要采用“两步法”进行短期气候预测，即首先利用线性转置模型和三十年的气候态建立格林公式(即lim预测模型)来预报sst异常，然后用预测的sst异常驱动大气环流模式iap agcm
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iii，进行河道中下游汛期气候集合预测，集合成员采用不同的初始场。集合预测结果传输给双重嵌套动力降尺度子系统驱动区域气候模式进行动力降尺度，动力降尺度的过程中将采用物理过程方案集合新技术以提高预测准确率。
同时，全球模式的集合预测结果还输入到统计降尺度预测子系统中进行统计降尺度。将两种降尺度方法输出的结果输入到动力
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统计集成子系统中进行融合，其最终结果输入到预测结果后处理子系统中。后处理系统可对动力降尺度、统计降尺度和动力
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统计降尺度三种方法的结果进行分析和图表显示。预测结果检验评估子系统可对预测结果进行检验评估，评估指标包括预测评分、异常级评分ts、距平相关系数、技巧评分ss和预测准确率p。
68.使用前，分别将第一储气囊67和第二储气囊75内充入所需压强的高压气体，使第一储气囊67和第二储气囊75成为两个气源，来驱动水面漂浮机构6和降落伞组件7展开，再通过外接usb接口将控制程序录入采集节点模组4内，控制程序包括降落伞74打开时间，降落伞74脱落时间和橡胶气囊64打开时间。
69.高空投放撑伞，通过高空载具预先飞行至待测点上空的规定高度(此时节点设备已经下降到减速阶段的高度)，将节点设备在河道的上方高空投下，投放前开启节点设备的控制开关，此时采集节点模组4和第一时间继电器6210开始工作，节点设备高空自由落体过程中，第一时间继电器6210开始计时，当达到设定的降落伞74打开时间后，采集节点模组4内的电磁开关628开始工作，得电产生磁力，将卡板629拉回，此时卡板629和限位齿627之间失去约束，使缠线辊624在扭簧625自身回复力的作用下旋转，从而收卷拉绳626，拉绳626在收卷的过程中会将拉链623往回拉动，从而将防护膜63上的切口622打开，此时控制第二储气囊75与充气室72之间管道的电磁节气阀打开，使第二储气囊75中的一部分高压气体进入充气室72，充入设定气体后，控制该电磁节气阀关闭，此时充气室72内的气压较大会将降落伞74从切口622和豁口8出挤出展开进行减速，同时控制第二时间继电器76开始计时。
70.脱伞：在撑伞减速降落过程中，达到设定的脱伞时间后(此时节点设备快着陆或达到树木顶端)，采集节点模组4内的处理器控制第二储气囊75和旋转气缸78连通管道内的电磁节气阀打开，使第二储气囊75中剩余的高压气体通入旋转气缸78，从而使旋转气缸78旋转45
°
，通过限位辊79带动弧形限位钩710旋转45
°
，使弧形限位钩710与降落伞74底部的绳结分离，降落伞74失去约束后，会在空气冲击力的作用下从壳体内拉出脱离。
71.若仅仅将设备空投至树木山林或无水的地面中时，可通过挂钩缓冲组件5上的插针55插向树木的树枝躯干或地面土壤上，插针55在使用时会分别通过第一缓冲杆52、顶杆53、力臂杆54、插钉55和第二缓冲杆56对插针进行缓冲保护，同时节点设备在撞击树木或地面时会分别通过弹性缓冲套31、限位套筒32、橡胶垫圈33、导向杆34、缓冲弹簧35和弹性橡胶架36对采集节点模组4进行缓冲保护。
72.打开漂浮：若降落至河道或沼泽湿地时，在达到脱伞时间后，采集节点模组4内的处理器再次控制第二时间继电器76开始计时，当达到设定的橡胶气囊64打开时间后，电磁阀68打开，将第一储气囊67内的气体通过导气管66通入橡胶气囊64内，同时控制水面漂浮机构6内的电磁开关628启动，得电产生磁力，将卡板629拉回，此时卡板629和限位齿627之间失去约束，使缠线辊624在扭簧625自身回复力的作用下旋转，从而收卷拉绳626，拉绳626在收卷的过程中会将拉链623往回拉动，从而将防护膜63上的切口633打开，橡胶气囊64会从切口633和豁口8处挤出，从而实现将整个节点设备上浮与水面，通过泡沫防护层65可防止河道周围的石头或硬物划伤橡胶气囊64，同时当节点设备漂浮至河道的岸边时，可通过挂钩缓冲组件5将整个设备与岸边的土壤或物体挂住，实现锁定。
73.同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
74.需要说明的是，本发明实施例中第一壳体1和第二壳体2上所有的孔槽部分均用密封胶进行密封处理，确保整个节点设备具有很好的防水防潮效果，同时第一箱体61与第一壳体1的连接处以及第二箱体71和第二壳体2的连接处均进行密封处理，避免脱伞后水会进入到壳体内。
75.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
76.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。