基于视觉的水库水位数据采集系统技术方案

本发明专利技术公开了基于视觉的水库水位数据采集系统，包括依次连接的CCD摄像头、控制器、中继器和上位机；CCD摄像头用于获取当前时刻水位线和水位标尺的图像；控制器用于识别图像中水位标尺上的吃水线的数据，以确定当前时刻的水位值，并且将水位值和经神经网络根据上一时刻的水位值预测出来的参考值进行比较，在两者的差值大于一预设值时，根据参考值输出水位信号，在两者的差值小于预设值时，根据水位值输出水位信号；中继器用于接收水位信号，将水位信号的内容按照加密程序进行处理后输出，同时向设定的IP地址输出相关于加密程序的解密程序；上位机搭载设定的IP地址，并且用于接收水位信号，将水位信号按照解密程序进行处理后进行储存。

【技术实现步骤摘要】
基于视觉的水库水位数据采集系统
本专利技术涉及视觉工程技术系统，更具体的说是涉及一种基于视觉的水库水位数据采集系统。
技术介绍
随着水库增效扩容改造和水利行业标准化建设的大力推进，水利技术不断趋于智能化，特别是在闸门控制、水位流量数据采集、水库蓄水优化调度等方面有了长足的进步。在水库建设中，目前常用的水位采集智能设备主要有浮子式水位计和超声波水位计。浮子式水位计在使用时需有测井设备，只适合于岸坡稳定、河床冲淤很小的低含沙量河段使用。超声波在水介质中传播速度高，距离大，不需要建测井，但长时间使用会出现水位数据失真，而且超声波水位计售价较高。然而现有技术中，均未对识别的水位数据进行校核，因此，水位数据的可靠性较低。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于视觉的水库水位数据采集系统，通过经神经网络辅助，可以准确地检测并采集水库水位信息。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：基于视觉的水库水位数据采集系统，包括依次连接的CCD摄像头、控制器、中继器和上位机；所述CCD摄像头用于获取当前时刻水位线和水位标尺的图像；所述控制器用于识别所述图像中水位标尺上的吃水线的数据，以确定当前时刻的水位值，并且将所述水位值和经神经网络根据上一时刻的水位值预测出来的参考值进行比较，在两者的差值大于一预设值时，根据所述参考值输出水位信号，在两者的差值小于所述预设值时，根据所述水位值输出水位信号；所述中继器用于接收所述水位信号，将所述水位信号的内容按照加密程序进行处理后输出，同时向设定的IP地址输出相关于所述加密程序的解密程序；所述上位机搭载所述设定的IP地址，并且用于接收所述水位信号，将所述水位信号按照解密程序进行处理后进行储存。作为一种可实施的方式，所述CCD摄像头包括底座、第一活动杆、第二活动杆、以及摄像头本体；所述底座用于固定于外部载体；所述第一活动杆的一端通过一竖置的铰接轴可转动地连接所述底座，所述第一活动杆的一端通过一横置的铰接轴可转动地连接所述第二活动杆，所述第二活动杆相对连接所述第一活动杆的另一端连接所述摄像头本体；其中，所述摄像头本体可以绕所述竖置的铰接轴和所述横置的铰接轴分别水平转动和竖直转动。作为一种可实施的方式，所述摄像头本体的上方设有防护罩，所述防护罩和所述摄像头本体之间设有间隙，所述防护罩和所述摄像头本体之间弹性连接。作为一种可实施的方式，所述防护罩和所述摄像头本体通过一弹性铰接轴连接，所述弹性铰接轴的一端连接所述摄像头本体的上方，所述弹性铰接轴的另一端连接所述防护罩；所述防护罩可以绕所述弹性铰接轴周向转动，所述防护罩还可以沿所述弹性铰接轴的长度方向相对于所述摄像头本体弹性活动。作为一种可实施的方式，所述弹性铰接轴设于靠近所述摄像头本体的镜头所在的位置，所述防护罩包括依次连接的第一侧防护板、正防护板、以及第二侧防护板；所述正防护板位于所述摄像头本体的上方，并且其长度方向上的端部1/3处供所述弹性铰接轴贯穿，在一状态下，所述正防护板的长度方向上的一端部和所述摄像头本体的镜头在竖直方向上对齐，在绕所述弹性铰接轴转过180度后的另一状态下，所述正防护板的长度方向上的另一端部在竖直方向上凸出于所述摄像头本体的镜头。作为一种可实施的方式，所述CCD摄像头还包括依次连接的压力传感器、单片机、以及电机；所述压力传感器设于所述正防护板的表面，并且用于在所述正防护板受压时向所述单片机输出检测信号；所述单片机和所述电机均设于所述摄像头本体的内部，所述单片机用于接收所述检测信号，在所述检测信号大于一预设值时向所述电机输出控制信号；所述电机用于驱动所述弹性铰接轴绕自身的轴线周向转动，并且在接收到所述控制信号时驱动所述弹性铰接轴转动。作为一种可实施的方式，所述电机还用于驱动所述横置的铰接轴，在所述检测信号大于一预设值时驱动所述横置的铰接轴绕自身的轴线先顺时针转动90°再复位。本专利技术相比于现有技术的有益效果在于：本专利技术提供了基于视觉的水库水位数据采集系统，通过CCD摄像头获取当前时刻水位线和水位标尺的图像；通过控制器识别图像中水位标尺上的吃水线的数据，以确定当前时刻的水位值，并且将水位值和经神经网络根据上一时刻的水位值预测出来的参考值进行比较，在两者的差值大于一预设值时，根据参考值输出水位信号，在两者的差值小于预设值时，根据水位值输出水位信号；通过上位机储存水位信号，实现采集。在这一过程中，采集到的水位信号相对准确。附图说明图1为本专利技术提供的基于视觉的水库水位数据采集系统的框图；图2为图1中CCD摄像头的立体图；图3为单片机电路的框图。图中：1、CCD摄像头；11、底座；12、第一活动杆；13、第二活动杆；14、摄像头本体；15、竖置的铰接轴；16、横置的铰接轴；17、镜头；2、控制器；3、中继器；4、上位机；5、防护罩；51、弹性铰接轴；52、第一侧防护板；53、正防护板；54、第二侧防护板；6、压力传感器；7、单片机；8、电机。具体实施方式以下结合附图，对本专利技术上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的部分实施例，而不是全部实施例。参照图1，本专利技术提供了基于视觉的水库水位数据采集系统，包括依次连接的CCD摄像头1、控制器2、中继器3和上位机4。其中，信号传递的次序是从CCD摄像头1到控制器2，再到中继器3，然后到上位机4，它是单向传递的。实际上，CCD摄像头1安装在水库一旁的高处，从上向下向水库的水面拍摄。并且，CCD摄像头1用于获取当前时刻水位线和水位标尺的图像。这里的当前时刻是针对上一时刻而言的，以连续两次拍摄为例，第二次拍摄相对于第一次拍摄即当前时刻拍摄，相应的，第一次拍摄相对于第二次拍摄即上一时刻拍摄。之所以需要区别不同的时刻，是因为本专利技术中引入了神经网络作为辅助，通过该神经网络可以使水位信息的采集更加准确，以下会着重介绍。其次，控制器2可以用于处理CCD摄像头1获取到的图像，它接收来自CCD摄像头1的图像，然后根据图像的信息输出代表水库水位情况的水位信号。具体是，CCD摄像头1用于识别图像中水位标尺上的吃水线的数据，以确定当前时刻的水位值，并且将水位值和经神经网络根据上一时刻的水位值预测出来的参考值进行比较，在两者的差值大于一预设值时，根据参考值输出水位信号，在两者的差值小于预设值时，根据水位值输出水位信号。这一过程中，引入了神经网络作为辅助，通过神经网络预测出来的数据具有一定准确性。相对于摄像头的拍摄误差它具有更好的准确性。因此，通过神经网络的辅助，可以进行核准，使采集的数据更加准确。另一方面，摄像头拍摄的数据可以提供给神经网络，以更好的做出相应的预测。再次，中继器3用于接收水位信号，将水位信号的内容按照加密程序进行处理后输出，同时向设定的IP地址输出相关于加密程序的解密程序；上位机4搭载设定的IP地址，并且用于接收水位信号，将水位信号按照解密程序进行处理后进行储存。这一过程，引入了加密传输的方式，有别于传统的加密方式，它是指定一上位机4进行发送的，也只有该上位机4能解密，因此数据的丢失率低。参照图2，在一个实施例中，CCD摄像头1包括底座11、第一活动杆12、第二活动杆13、以及摄像头本体14；其中，底座11用于固定于外部载体；第一活动本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于视觉的水库水位数据采集系统，其特征在于，包括依次连接的CCD摄像头(1)、控制器(2)、中继器(3)和上位机(4)；所述CCD摄像头(1)用于获取当前时刻水位线和水位标尺的图像；所述控制器(2)用于识别所述图像中水位标尺上的吃水线的数据，以确定当前时刻的水位值，并且将所述水位值和经神经网络根据上一时刻的水位值预测出来的参考值进行比较，在两者的差值大于一预设值时，根据所述参考值输出水位信号，在两者的差值小于所述预设值时，根据所述水位值输出水位信号；所述中继器(3)用于接收所述水位信号，将所述水位信号的内容按照加密程序进行处理后输出，同时向设定的IP地址输出相关于所述加密程序的解密程序；所述上位机(4)搭载所述设定的IP地址，并且用于接收所述水位信号，将所述水位信号按照解密程序进行处理后进行储存。

【技术特征摘要】
1.基于视觉的水库水位数据采集系统，其特征在于，包括依次连接的CCD摄像头(1)、控制器(2)、中继器(3)和上位机(4)；所述CCD摄像头(1)用于获取当前时刻水位线和水位标尺的图像；所述控制器(2)用于识别所述图像中水位标尺上的吃水线的数据，以确定当前时刻的水位值，并且将所述水位值和经神经网络根据上一时刻的水位值预测出来的参考值进行比较，在两者的差值大于一预设值时，根据所述参考值输出水位信号，在两者的差值小于所述预设值时，根据所述水位值输出水位信号；所述中继器(3)用于接收所述水位信号，将所述水位信号的内容按照加密程序进行处理后输出，同时向设定的IP地址输出相关于所述加密程序的解密程序；所述上位机(4)搭载所述设定的IP地址，并且用于接收所述水位信号，将所述水位信号按照解密程序进行处理后进行储存。2.根据权利要求1所述的基于视觉的水库水位数据采集系统，其特征在于，所述CCD摄像头(1)包括底座(11)、第一活动杆(12)、第二活动杆(13)、以及摄像头本体(14)；所述底座(11)用于固定于外部载体；所述第一活动杆(12)的一端通过一竖置的铰接轴(15)可转动地连接所述底座(11)，所述第一活动杆(12)的一端通过一横置的铰接轴(16)可转动地连接所述第二活动杆(13)，所述第二活动杆(13)相对连接所述第一活动杆(12)的另一端连接所述摄像头本体(14)；其中，所述摄像头本体(14)可以绕所述竖置的铰接轴(15)和所述横置的铰接轴(16)分别水平转动和竖直转动。3.根据权利要求2所述的基于视觉的水库水位数据采集系统，其特征在于，所述摄像头本体(14)的上方设有防护罩(5)，所述防护罩(5)和所述摄像头本体(14)之间设有间隙，所述防护罩(5)和所述摄像头本体(14)之间弹性连接。4.根据权利要求3所述的基于视觉的水库水位数据采集系统，其特征在于，所述防护罩(5)和所述摄像头本体(14)通过一弹性铰接轴(51)连接，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李映平，应伟军，范兴铎，
申请(专利权)人：浙江农林大学暨阳学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33