基于图像视觉处理技术实现水位和水质监测的方法与流程

本发明涉及一种电子测量领域，尤其涉及一种图像视觉处理技术实现水位和水质监测装置。

背景技术：
现有的水位监测装置往往只能单独的检测水位，无法检测水质，需要另外采用水质监测装置来实现，如何实现同时测量水位和水质是本领域的技术难题。

技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种适于进行水质测量的水环境监测系统的工作方法，该水环境监测系统采用灰度检测原理进行水质监测，即对拍摄的水面影像进行灰度处理得到该水面影像的灰度值以获得水质情况。本发明提供了一种水环境监测系统，包括：使用时上下分布的测量管，其下端口上设有照明装置并在使用时进入水面，测量管的上端口处设一摄像装置，该摄像装置适于拍摄所述测量管内的水面影像；视频采集模块，与所述摄像装置相连，适于将采集得的图像变换为数字图像；与所述视频采集模块相连的图像处理模块，该图像处理模块存储有第一样本数据，所述第一样本数据适于记录各种水质的灰度值（水质越差，灰度值越高）；与所述图像处理模块相连的用于接收远程控制信号并输出水质情况的无线通讯模块；设于所述测量管的外围的用于使该测量管垂直浮于水面的浮子，该浮子上设有至少一个用于控制所述测量管在所述水面上的位置的螺旋桨；所述的工作方法包括：所述图像处理模块适于对所述数字图像进行灰度处理，以获得所述水面影像的灰度值，该灰度值与第一样本数据进行比对得出水质情况。无线通讯模块为GSM、3G、4G或无线载波通讯模块。所述水环境监测系统还包括：设于水岸上的与所述无线通讯模块进行无线通讯的无线控制器，优选带GSM、3G或4G通讯模块的PC机或平板电脑。摄像装置采用定焦广角镜头，或定焦镜头。进一步，所述浮子为盘形且固定套设于所述测量管上，所述螺旋桨包括中心对称分布在所述浮子上的三个；所述无线通讯模块连接有用于根据所述远程控制信号控制各螺旋桨的工作状态，以实时控制所述测量管在所述水面上的位置的螺旋桨控制器。为了避免拍摄时环境光线对水面影像的影响，所述测量管的内壁上设有适于吸收光线的黑色涂层。进一步，为了避免拍摄时水底环境光线对水面影像的影响，并在不拍摄时保持水流畅通，以使所述测量管内的水质与实际水质一致，所述测量管在位于水面下方的管壁上分布有多个通孔，且该测量管的底端封闭；在水面下方的管体上套设一管壁上分布有通孔的套管；所述套管与一适于驱动该套管绕所述测量管转动的转动机构传动连接，该转动机构由一与所述摄像装置相连的控制器控制，在不拍摄水面影像时，控制所述转动机构带动套管旋转以使所述测量管上的通孔和套管上的通孔分别相对，以使水流适于进出所述测量管；在拍摄水面影像时，控制所述转动机构带动套管旋转以使所述测量管上的通孔和套管上的通孔彼此错开，以防止外部光线进入所述测量管。作为另一种实施方式，所述测量管的在使用时位于水面下方的管壁上分布有多个通孔，在水面下方的管体上套设一套管；所述套管与一适于驱动该套管沿所述测量管上下位移的位移驱动机构传动连接，该位移驱动机构由一与所述摄像装置相连的控制器控制；在拍摄水面影像时，控制所述位移驱动机构带动套管向上位移，以使所述套管覆盖所述测量管上的各通孔，以防止外部光线进入所述测量管；在不拍摄水面影像时，控制所述套管向下位移，并使所述套管不覆盖所述测量管上的各通孔，以使水流适于进出所述测量管。所述位移驱动机构为设于所述测量管上的、与所述套管相连的气缸、油缸或直线电机等适于实现直线位移的装置。进一步，为了实现对所述水环境监测系统的水位测量，所述水环境监测系统还包括：柔性标尺，一端固定在水底，另一端与一适于收卷该柔性标尺的收卷装置相连，该收卷装置固定于所述测量管上；导向轮,设于所述测量管的内壁上，在该测量管的内壁上邻近所述导向轮的上、下方分别设有与所述导向轮的轮轴平行的上、下导向杆，所述柔性标尺适于分别从所述上、下导向杆与测量管的内壁的间隙中穿过并贴合在所述导向轮的内侧轮面上，所述导向轮的顶部处于水面上方。为了使摄像装置在拍摄时，更加容易区分水面影像的边缘，所述测量管内还包括白色的管内浮子，该管内浮子为具有垂向设置的中央通孔的柱状结构，所述摄像机构适于拍摄所述中央通孔中的水面影像，且该管内浮子适于随水面在所述测量管内上下浮动。与现有技术相比，本发明具有如下优点：（1）本发明通过水面影像以获得水质的相应情况，装置简单，便于在野外或者无条件进行水质化验的情况下进行便捷的水质测量或预判，无需繁琐步骤；（2）通过测量管在位于水面下方的管壁上分布有多个通孔，测量管的底端封闭，以及与分布通孔的套管进行配合，使在不拍摄水面影像时，控制所述转动机构带动套管旋转以使所述测量管上的通孔和套管上的通孔吻合以适于水流流通；在拍摄水面影像时，控制所述转动机构带动套管旋转以使所述测量管上的通孔和套管上的通孔彼此错开，以防止外部光线进入所述...