一种排水口实时流量测量方法及系统与流程

本发明涉及水文测量，尤其涉及一种排水口实时流量测量方法及系统。

背景技术：

1、目前，针对市政排水口的流量监控，通常采用接触式设备进行测量，且需要人工进行维护安装。

2、例如，在排水口水流处设置转子流速仪，由于排水口时常会有流水的峰值到来，导致流速较快，经常发生转子流速仪被水冲走的情况。该方案中的测速设备需要接触液体，当流水峰值或水中存在异物时，容易被冲走，转子流速仪被水冲走后不容易打捞，且重新安装的运维成本较高。还有采用雷达流速计进行测量，虽然为非接触式测量，但由于雷达流速计在液体形状复杂，液体表面形态过多时，信号发射容易受到较大的干扰，导致测量结果精度较低。

3、因此，需要提出一种新的非接触式的针对排水口实时流量的测量方法。

技术实现思路

1、本发明提供一种排水口实时流量测量方法及系统，用以解决现有技术中采用接触式流量测量方式导致安装维护成本高，或采用雷达非接触式流量测量方式时容易受环境影响，导致测量精度较低的缺陷。

2、第一方面，本发明提供一种排水口实时流量测量方法，包括：

3、在待测量排水口设置视频采集设备，获取视频采集设备参数，通过视频采集设备的标定过程获取坐标系尺度转换因子；

4、通过所述视频采集设备拍摄获取水流液体实际跌水高度；

5、获取水流液体跌落水舌图像，对所述水流液体跌落水舌图像进行边缘识别，得到水流液体跌水距离；

6、采用自由跌水公式，结合所述水流液体实际跌水高度和所述水流液体跌水距离计算得到所述待测量排水口的实时流量；

7、获取所述待测量排水口的截面信息，根据所述截面信息和所述实时流量，得到所述待测量排水口的实时流速。

8、根据本发明提供的一种排水口实时流量测量方法，在待测量排水口设置视频采集设备，获取视频采集设备参数，通过视频采集设备的标定过程获取坐标系尺度转换因子，包括：

9、在所述待测量排水口的一侧以预设倾斜角度安装所述视频采集设备；

10、获取所述视频采集设备的俯仰角、横滚角和高程；

11、根据所述俯仰角、所述横滚角和所述高程，计算所述视频采集设备拍摄图像的像素坐标系与世界坐标系的坐标系尺度转换因子。

12、根据本发明提供的一种排水口实时流量测量方法，通过所述视频采集设备拍摄获取水流液体实际跌水高度，包括：

13、采集排水口端部液面高度和排水口下方的水渠水位高度，测量得到排水口最底部与水渠中水底的排水口高度距离；

14、由所述排水口高度距离减去所述水渠水位高度，加上排水口端部液面高度，得到所述水流液体实际跌水高度。

15、根据本发明提供的一种排水口实时流量测量方法，获取水流液体跌落水舌图像，对所述水流液体跌落水舌图像进行边缘识别，得到水流液体跌水距离，包括：

16、对所述水流液体跌落水舌图像进行去噪和对比度增强，得到预处理后水舌图像；

17、采用canny算法识别所述预处理后水舌图像中位于空中的径向边缘，得到水舌径向边缘形态；

18、通过最小距离树法对所述水舌径向边缘形态进行精细分割，得到水舌径向边缘轮廓；

19、采用梯度法在所述水舌径向边缘轮廓中获取轮廓曲线曲率跳变所在位置，确定所述轮廓曲线曲率跳变所在位置为水舌与水面交接点；

20、连接与水面交接的两个水舌与水面交接点形成边缘轮廓线，获取所述边缘轮廓线与所述边缘轮廓线在排水口墙面上投影之间的像素距离，根据所述坐标系尺度转换因子对所述像素距离进行转换，得到所述水流液体跌水距离。

21、根据本发明提供的一种排水口实时流量测量方法，采用梯度法在所述水舌径向边缘轮廓中获取轮廓曲线曲率跳变所在位置，确定所述轮廓曲线曲率跳变所在位置为水舌与水面交接点，包括：

22、按照单像素对所述水舌径向边缘轮廓进行分段，得到多段曲线；

23、根据每段曲线的起点坐标和终点坐标，计算得到每段曲线曲率；

24、综合多段曲线曲率，筛选出相邻曲线之间梯度最大值，由所述梯度最大值确定所述水舌与水面交接点。

25、根据本发明提供的一种排水口实时流量测量方法，采用自由跌水公式，结合所述水流液体实际跌水高度和所述水流液体跌水距离计算得到所述待测量排水口的实时流量，包括：

26、确定动能矫正系数、液体水质流态经验系数、空气阻力系数和排水截面宽度调整系数；

27、由所述水流液体跌水距离、所述动能矫正系数、所述液体水质流态经验系数、所述空气阻力系数、所述排水截面宽度调整系数和所述水流液体实际跌水高度，得到所述待测量排水口的实时流量。

28、根据本发明提供的一种排水口实时流量测量方法，采用自由跌水公式，结合所述水流液体实际跌水高度和所述水流液体跌水距离计算得到所述待测量排水口的实时流量之后，还包括：

29、获取所述待测量排水口的截面信息，根据所述截面信息和所述实时流量，得到所述待测量排水口的实时流速。

30、根据本发明提供的一种排水口实时流量测量方法，获取所述待测量排水口的截面信息，根据所述截面信息和所述实时流量，得到所述待测量排水口的实时流速，包括：

31、根据所述待测量排水口的型号获取排水口完整截面形状和所述排水口完整截面形状对应的排水口截面面积大小；

32、利用排水口端部液面高度与排水口内径比例，计算得到液体截面面积；

33、结合所述液体截面面积和所述待测量排水口的实时流量，计算得到所述待测量排水口的实时流速。

34、第二方面，本发明还提供一种排水口实时流量测量系统，包括：

35、获取模块，用于在待测量排水口设置视频采集设备，获取视频采集设备参数，通过视频采集设备的标定过程获取坐标系尺度转换因子；

36、第一测量模块，用于通过所述视频采集设备拍摄获取水流液体实际跌水高度；

37、识别模块，用于获取水流液体跌落水舌图像，对所述水流液体跌落水舌图像进行边缘识别，得到水流液体跌水距离；

38、第二测量模块，用于采用自由跌水公式，结合所述水流液体实际跌水高度和所述水流液体跌水距离计算得到所述待测量排水口的实时流量。

39、第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述排水口实时流量测量方法。

40、第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述排水口实时流量测量方法。

41、本发明提供的排水口实时流量测量方法及系统，通过采用非接触式视频测流技术，实现对排水口流量流速的实时测量，仅需要单台视频采集设备即可实现多维度的流量测量参数的无间断实时同步获取，具有成本低，测量精度高，便于维护和实施的特点。还可以有效避免如接触式设备产生的被冲走、不易维护等问题，同时，采用视频测流技术能够实现实时可视化监测。