一种新型水位高度测量系统技术方案

本发明专利技术公开一种新型水位高度测量系统，其特征在于，包含三个模块：1、水位尺模块，水位尺模块由黄色小球、浮子和立杆组成。浮子由一个红色小球与硬塑料圆柱体组成，浮子中间开一个通道与立杆串在一起，黄色小球固定在立杆顶端，立杆通过连接杆安装在构筑物上；2、图像采集模块，浮子上端口正前方设置一摄像机，用于采集水位尺的图像，采集到的水位尺图像通过网络传输到网络服务器；3、图像处理模块，图像处理模块预置卷积神经网络算法，用于识别红色小球与黄色小球的位置，再通过黄色小球、红色小球与两球之间距离的像素关系计算出水位高度。本发明专利技术可以实现全自动的城市内涝和河流，水库水位实时监测，并且水位尺的抗环境影响能力强，可以满足恶劣天气下的水位监测。可以满足恶劣天气下的水位监测。可以满足恶劣天气下的水位监测。

【技术实现步骤摘要】
一种新型水位高度测量系统


[0001]一种新型水位高度测量系统。

技术介绍

[0002]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。
[0003]水位站检测水位的方法有许多种，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头，通过摄像头采集水位尺的图像,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。
[0004]随着科技的发展，这些传统的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，设计开发了一种新型水位高度测量系统，无需安装刻度板，直接利用图像识别技术对水位尺图像进行处理，计算出水位高度。水位尺由一个浮子、一个黄色小球和一根立杆组成。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黄色小球和红色小球的位置，再通过黄色小球、红色小球与两球之间距离的像素关系计算出水位高度，从而可以实现水位的远程实时自动监测，也解决了由于水位尺倒影对水位高度识别不利影响的问题。

技术实现思路

[0005]针对
技术介绍
所阐述的现有技术的不足，现提供一种新型水位高度测量系统。一种基于深度学习的水位高度测量的水位尺，包括：黄色小球，红色小球，硬塑料圆柱体和立杆。浮子由一个硬塑料圆柱与红色小球组成，红色小球固定在硬塑料圆柱上，浮子串在立杆上，立杆通过连接杆与构筑物连接。
[0006]进一步的，所述浮子的整个硬塑料圆柱体的排水质量与浮子的质量相等，因此该浮子能够保持红色小球与水面相切，在识别水位时只需要识别黄色小球和红色小球位置即可知推算出水位高度。立杆穿过浮子的中心，并且保证浮子中心开孔足够大，能够忽略立杆与浮子之间的摩擦进而使水位测量更加具有可靠性。
[0007]一种新型水位高度测量系统，其技术方案为包括水位尺模块、图像采集模块、图像处理模块。水位尺模块，所述水位尺安装在需要监测的地点并且与地面垂直设置，立杆下端进入水面，顶端使用水准仪打出高程；图像采集模块,用于对水位尺进行拍照并且传输到网络服务器；图像处理模块,用于接收发送的水位尺图像,存储到网络服务器中并且对水位尺的图像进行图像识别,通过卷积神经网络提取水位尺图像中黄色小球和红色小球的位置,并将结果存储到网络服务器中。进一步的，图像采集模块选用摄像机，其拍摄中心线与立杆表面垂线的夹角不超过
±
60度。
[0008]一种基于计算机图像识别的水位监测方法，其技术方案为：
步骤1：将水位尺安装到需要监测的地点；立杆顶端用水准仪打出高程。
[0009]步骤2：图像采集模块对水位尺进行拍照。
[0010]步骤3：将拍照获取的水位尺图像通过网络发送上传到网络服务器。
[0011]步骤4：图像处理模块接收发送的水位尺图像,并存储到网络服务器上，再对水位尺的图像进行图像识别,通过卷积神经网络识别水位尺中黄色小球与红色小球的位置，已知两小球直径都为d，黄色小球底部与红色小球顶部之间的距离为D，由于摄像机拍摄角度的原因，使得两小球在图像中的像素大小不同，黄色小球像素为R1，红色小球对应的像素为R2，又已知D能够用小球的个数来表示，假设图像中D用黄色小球个数来表示，则D对应完整的黄色小球个数为n,不完整的黄色小球占整个黄色小球的比例为m,立杆顶端通过水准仪打出的高程h；最终的水位读数X＝h
‑
[d(n+m)(R1+R2)]/2
‑
d，并将结果存储到网络服务器(9)中；步骤5：根据得到的水位读数，进行实时的监测报警。
[0012]本专利技术的有益效果：可以实现全自动的城市内涝和河流，水库水位实时监测；水位尺的抗环境影响能力强，可以满足恶劣天气下的监测，无须安装刻度板。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的水位尺安装示意图；图2为本专利技术的水位尺主视图；图3为本专利技术的水位尺侧视图；图4为本专利技术的水位尺俯视图；图5为本专利技术的水位尺大样图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0015]本发一种新型水位高度测量系统，包括黄色小球(1)、红色小球(2)、立杆(3)、硬塑料圆柱体(4)、连接杆(5)、构筑物(6)、水平面(7)、摄像机(8)、网络服务器(9)；浮子由红色小球(2)和硬塑料圆柱体(4)组成，已知硬塑料圆柱体(4)体积为V，硬塑料圆柱体 (4)与红色小球(2)质量为M，则只需要保证M＝ρV便可以保证红色小球(2)下端与水平面(7) 相切；水位尺模块包括黄色小球(1)、红色小球(2)、立杆(3)和硬塑料圆柱体(4)，所述水位尺安装在需要监测的地点并且与地面垂直设置，立杆(3)顶端使用水准仪打出高程；图像采集模块包括摄像机(8)，用于对水位尺进行拍照并且将水位尺图像上传给网络服务器 (9)；图像处理模块包括网络服务器(9)，用于接收图像采集模块发送来的水位尺的图像,并存储到网络服务器(9)中，网络服务器(9)中内置卷积神经网络对水位尺的图像进行图像识别,通过卷积神经网络提取图像黄色小球(1)和红色小球(2)的位置,并将结果存储到网络服务器(9)的数据库中。
[0016]如附图1所示，立杆(3)垂直下半部分插入水中，上半部分露出水面。其顶端用水准仪打出高程。摄像机(8)正对立杆(3)，其拍摄中心线与立杆(3)表面垂线的夹角不超过
±
60度。具体的测量方法如下：步骤1将水位尺安装到需要监测的地点；立杆(3)顶端用水准仪打出高程；步骤2图像采集模块对水位尺进行拍照；步骤3将拍照获取的水位尺的图像通过网络发送上传到网络服务器(9)；步骤4图像处理模块接收发送的水位尺图像,并存储到网络服务器(9)上，再对水位尺的图像进行图像识别,通过卷积神经网络识别黄色小球(1)与红色小球(2)位置，已知两小球直径都为 d，黄色小球(1)底部与红色小球(2)顶部之间的距离为D，由于摄像机(8)拍摄角度的原因，使得两小球在图像中的像素大小不同，黄色小球(1)像素为R1，红色小球(2)对应的像素为R2，又已知D能够用小球的个数来表示，假设图像中D用黄色小球(1)个数来表示，则D 对应完整的黄色小球(1)个数为n,不完整的黄色小球(1)占整个黄色小球(1)的比例为m,立杆 (3)顶端通过水准仪打出的高程h；最终的水位读数X＝h
‑
[d(n+m)(R1+R2)]/2
‑
d，并将结果存储到网络服务器(9)中；步骤5、根据得到的水位读数，进行实时的监测报警。
[0017]本专利技术仅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型水位高度测量系统，其特征在于：包括黄色小球(1)、红色小球(2)、立杆(3)、硬塑料圆柱体(4)、连接杆(5)、构筑物(6)、水平面(7)、摄像机(8)、网络服务器(9)共9个部分组成，并且分为三个模块，分别为：水位尺模块、图像采集模块、图像处理模块。其中：红色小球(2)和硬塑料圆柱体(4)组成浮子，红色小球(2)与水平面(7)面相切，浮子中间开孔串在立杆(3)上。连接杆(5)与水平面(7)平行，立杆(3)安装在构筑物(6)上。立杆(3)垂直下半部分插到水平面(7)以下，上半部分露出水平面(7)，其顶端用水准仪打出高程。摄像机(8)正对立杆(3)，其拍摄中心线与立杆(3)表面垂线的夹角不超过
±
60度。摄像机(8)拍摄的水位尺的图像通过网络传送给网络服务器(9)，网络服务器(9)内置卷积神经网络算法。2.根据权利要求1所述的一种新型水位高度测量系统，其特征在于：水位尺模块包括一个黄色小球(1)，一个红色小球(2)，一根立杆(3)，一个硬塑料圆柱体(4)和一对连接杆(5)。3.根据权利要求1所述的一种新型水位高度测量系统，其特征在于：黄色小球(1)和红色小球(2)尺寸一样，黄色小球(1)通过工业胶水固定在立杆(3)顶端，并且保证立杆(3)向上的延长线经过黄色小球(1)球心。4.根据权利要求1所述的一种新型水位高度测量系统，其特征在于：硬塑料圆柱体(4)和红色小球(2)组成浮子；其中：红色小球(2)通过球心在竖直方向上形成半径适宜的圆柱孔，硬塑料圆柱体(4)中心形成相同半径的镂空圆柱孔，立杆(3)从硬塑料圆柱体(4)和红色小球(2)上的圆柱孔中穿过，不接触；硬塑料圆柱体(4)上表面圆柱孔对准红色小球(2)下表面圆柱孔，通过结构胶使硬塑料圆柱体(4)固定在红色小球(2)下表面，为红色小球(2)提供浮力。5.根据权利要求1所述的一种新型水位高度测量系统，其特征在于：已知硬塑料圆柱体(4)体积为V，水的密度为P，硬塑料圆柱体(4)与红色小球(2)组成的浮子质量为M，则只需要保证M＝PV,就可以保持红色小球(2)与水平面(7)面相切。6.根据权利要求1所述的一种新型水位高度测量系统，其特征在于：立杆(3)上部通过焊接与水平面(7)上的连接杆(5)连接，立杆(3)下部通过焊接与水平面(7)下的连接杆(5)连接，立杆(3)与水平面(7)保持垂直状态，连接杆(5)...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁勇，袁羽，吴巧莲，宋国芳，
申请(专利权)人：南京宥安传感科技有限公司，
类型：发明
国别省市：