一种悬浮式量水堰水位监测系统的制作方法

1.本发明设计一种悬浮式量水堰水位监测系统，属于水位监测领域。


背景技术：

2.目前，水资源和水安全问题己经成为影响社会、经济和生态发展的重要因素之一，其中，水位数据是可以反映这些问题的非常关键的水文资料。
3.量水堰水位监测的方法有许多种，人工测量水位时需要考虑监测人员的人身安全问题，而且数据实时性较差；目前的自动监测方面存在一种在现场安装的水位检测仪,因为受到光线的干扰水面形成倒影而无法正确识别水位高度。另一种是安装图像水位尺和对准该水位尺的摄像机，通过摄像机采集水位尺的图像,再通过无线或有线的方式传输后由计算机识别，此方法也存在光线的干扰在水面形成倒影而无法正确识别水位高度的问题。
4.随着科技的发展，这些传统的量水堰水位测量方式被自动智能监测水位方式取代是必然趋势。基于此，本文综合利用图像识别技术，设计开发了一种悬浮式量水堰水位监测系统，直接利用图像识别技术对水位尺的图像进行处理，计算出水位高度。水位尺由一块三角形水位尺、一个小球和两个硬塑料圆柱体组成。通过网络将采集到的水位尺图片传送到网络服务器，再通过卷积神经网络识别水位尺中三角形水位尺上的颜色，再将识别的颜色结果与初始人工测量的三角形水位尺的颜色作对比，计算出水位高度，从而可以实现水位的远程实时自动监测。本发明不仅测量精度高，操作简单而且受环境影响小，能很好地实现自动监测。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于设计一种悬浮式量水堰水位监测系统，用于实现量水堰水位的高精度自动监测，代替了原有复杂、精度差的水位监测方式，弥补了传统水位监测方式的可靠新差、安全性得不到保障、精度低等缺陷。
6.本发明采用的技术方案是：该悬浮式量水堰水位监测系统由水位尺模块、图像采集模块和图像处理模块组成，其中水位尺模块是通过将三角形水位尺与小球固定并安装在硬塑料圆柱体内部，保持三角形水位尺竖直并与小球一同漂浮于水平面上，忽略小球与硬塑料圆柱体的摩擦，硬塑料圆柱体通过连接杆固定在构筑物上；图像采集模块由摄像机组成，摄像机正对三角形水位尺露出部分安装；图像处理模块由网络服务器组成，网络服务器内置卷积神经网络用于识别三角形水位尺露出部分的三角形个数。
7.本发明的有益效果：由于传统的量水堰水位监测方式为人工采用手机或者安装摄像机对水位尺进行拍照监测，无法保证图像采集人员的安全，受环境影响大，而且无法达到实时监测的效果。而现有的一种悬浮式量水堰水位监测系统可以只需要安装一个水位尺，借助摄像机拍摄水位尺的图片并上传至网络服务器，通过图像识别的方法来对量水堰水位进行实时监测。摄像机将拍照获取的水位尺图像发送上传到网络服务器，网络服务器对水位尺的图像进行图像识别,通过卷积神经网络识别三角形水位尺中三角形的个数，再与初
始水位对应的三角形个数作对比，计算出量水堰水位的水位高度，并将结果存储到网络服务器中。
附图说明
8.图1为本发明的水位尺安装示意图；图2为本发明的水位尺主视图；图3为本发明的水位尺侧视图；图4为本发明的水位尺俯视图；图5为本发明的水位尺大样图；图6为本发明的三角形水位尺大样图；图7为本发明的算例附图。
具体实施方式
9.步骤1：将三角形水位尺（1）与小球（2）固定在一起，并将他们安装在硬塑料圆柱体（3）内部，保证硬塑料圆柱体直径够大可以忽略内壁与小球之间的摩擦，凹槽挡板（4）安装在三角形水位尺周围，硬塑料圆柱体再通过连接杆(5)与构筑物（6）连接，摄像机（8）安装在水位尺的正对面；步骤2；摄像机（8）对水位尺进行拍照；步骤3：将拍照获取的水位尺的图像发送上传到网络服务器（9）；步骤4：网络服务器（9）对拍摄的水位尺中的三角形水位尺进行图像识别,识别出此时三角形水位尺（1）露出部分的三角形个数，与初始人工记录数据作对比从而计算出此时量水堰水位高度；初始人工测量水位为l0，对应的三角形水位尺（1）露出部分中包含的三角形个数为1。摄像机（8）拍摄的图片通过卷积神经网络识别三角形水位尺（1）露出部分的完整的三角形个数为2，不完整的三角形占完整三角形的比例为，则水位高度为l=l0+0.001（2+
‑1）。记初始人工测量水位为1.0米，对应三角形水位尺（1）的三角形数量为100个，随后取一帧摄像机拍摄的图片进行图像识别，结果为出现三角形数量为300个，则此时的水位高度为1.0+0.001（300
‑
100）=1.2米，如图7所示。
10.步骤5：根据得到的水位读数，若水位读数超过网络服务器（9）设定的阈值，则进行实时的监测报警。
11.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
12.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。