CN102116664A - 水位监测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种水位监测方法，该方法包括以下步骤：对摄像机拍摄水位现场所产生的模拟信号视频进行前期检测，使该模拟信号视频处于标准的光度范围内；对经过前期检测的模拟信号视频进行目标检测，以分离出该模拟信号视频中的背景与目标，所述模拟信号视频中的背景包括警戒线，所述目标为漂浮在水位现场的浮标；对上述分离出来的目标进行跟踪，以获取该目标的轨迹；检测目标的轨迹是否超过上述警戒线来判断水位是否正常；水位异常时报警。利用本方法可以对水位发生异常时及时报警。
Description
技术领域
本发明涉及一种监测系统及方法，尤其涉及一种水位监测系统及方法。
背景技术
水是人类生活不可或缺的资源，人们通过各种措施对水资源进行综合治理、开发利用、保护和管理，例如，水力发电、水运、渔业、水上娱乐用水、污水处理、农业灌溉等。而水位是反映水体、水流变化的重要标志。水位数据，可以直接应用于堤防、水库、电站、堰闸、浇灌、排涝、航道、桥梁等工程的规划、设计、施工等过程中。在利用水资源的过程中，需要对水位进行及时的监测，以确保水位在安全、正常的状态，例如，对水库水位的监测，确保水库的安全。
目前，对水位进行监测的方式是通过传感器进行监测，例如，水库周围按一定间隔安装传感器，通过传感器收集水位数据，若水位数据出现异常，及时报警。然而，此种利用硬件监测水位的方法成本高，且传感器被损坏后，水位数据容易丢失，而维修或者更换传感器也比较麻烦。。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种用于水位监测系统，其采用视频分析的方法对水位进行监测，若水位发生异常及时报警，减低了监测成本，提高了监测效率。
鉴于以上内容，还有必要提供一种水位监测方法，其采用视频分析的方法对水位进行监测，若水位发生异常及时报警，减低了监测成本，提高了监测效率。
一种水位监测系统，运行于视频编码器中，该系统包括：前期检测模块，用于对摄像机拍摄水位现场所产生的模拟信号视频进行前期检测，使该模拟信号视频处于标准的光度范围内；目标检测模块，用于对经过前期检测的模拟信号视频进行目标检测，以分离出该模拟信号视频中的背景与目标，所述模拟信号视频中的背景包括警戒线，所述目标为漂浮在水位现场的浮标；目标跟踪模块，用于对上述分离出来的目标进行跟踪，以获取该目标的轨迹；判断模块，用于检测目标的轨迹是否超过上述警戒线来判断水位是否正常；通知模块，用于水位异常时报警。
一种水位监测方法，该方法包括以下步骤：对摄像机拍摄水位现场所产生的模拟信号视频进行前期检测，使该模拟信号视频处于标准的光度范围内；对经过前期检测的模拟信号视频进行目标检测，以分离出该模拟信号视频中的背景与目标，所述模拟信号视频中的背景包括警戒线，所述目标为漂浮在水位现场的浮标；对上述分离出来的目标进行跟踪，以获取该目标的轨迹；检测目标的轨迹是否超过上述警戒线来判断水位是否正常；水位异常时报警。
相较于现有技术，所述的水位监测系统及方法，其采用视频分析的方法对水位进行监测，若水位发生异常及时报警，减低了监测成本，提高了监测效率。
附图说明
图1是本发明水位监测系统的运行环境图。
图2是本发明水位监测系统较佳实施例的功能模块图。
图3是本发明水位监测方法较佳实施例的流程图。
图4是本发明中污水处理池的剖面图。
主要元件符号说明
| 摄像机 | 10 |
| 视频编码器 | 20 |
| 水位监测系统 | 200 |
| 前期检测模块 | 201 |
| 目标检测模块 | 202 |
| 目标跟踪模块 | 203 |
| 判断模块 | 204 |
| 通知模块 | 205 |
| 压缩模块 | 206 |
| 视频解码器 | 30 |
| 视频分配器 | 40 |
| 报警主机 | 50 |
| 电视墙 | 60 |
| 录像机 | 70 |
| 污水处理池 | 80 |
| 浮标 | 800 |
具体实施方式
如图1所示，是本发明水位监测系统的运行环境图。该运行环境图包括摄像机10、视频编码器20，视频解码器30、视频分配器40、报警主机50、电视墙60、录像机70。其中，摄像机10、视频编码器20、视频解码器30及视频分配器40之间依次连接，视频分配器40与电视墙60连接，视频分配器40还与录像机70连接，在电视墙60与视频编码器20之间连接报警主机50。
所述摄像机10用于对水位现场进行摄像，产生视频。所述的水位现场包括，但不限于，河道、游泳池、蓄水池、水库及污水处理池，在本实施例中，以水位现场为污水处理池80为例，对水位监测系统200进行详细说明。如图1所示，该污水处理池80的外围有两条警戒线，分别为水位最高警戒线A1及水位最低警戒线A2，在污水处理池80的水面上有一浮标800，该浮标800用于判断污水处理池80的水位是否正常，具体而言，若浮标800在A1与A2之间时，则说明污水处理池80的水位正常，若当浮标800在A1之上或者低于A2时，则说明污水处理池80的水位异常。
在本较佳实施例中，所述摄像机10包括电荷耦合装置(charge coupled device，CCD)，为保证所拍摄的图像质量及清晰度，该CCD的解析度大于480电视线(Television Lines，TVL)，信噪比大于50分贝(dB)。该摄像机10还包括红外灯，该红外灯用于产生红外线，一般而言，红外灯在夜晚的时候才开启，使摄像机10在夜晚也能够进行摄像。此外，该摄像机10所产生的视频为模拟信号视频。
所述视频编码器20用于接收摄像机10产生的模拟信号视频并对其进行图像分析以判断水位是否正常，及当水位异常时发出报警通知给报警主机50。由于摄像机10所产生的视频为模拟信号视频，而模拟信号视频的远程传输能力非常有限，一般情况下，若传输距离超过200米，信号强度会大幅度减弱，因此，所述视频编码器20还用于将摄像机10产生的模拟信号视频转换成数字信号后压缩成数据包，达到远距离传输的目的。此外，该视频编码器20内安装有水位监测系统200，其功能将在图2和图3中详细描述。
所述视频解码器30用于对视频编码器20传送过来的数据包进行解码，还原成模拟信号视频，并将该还原后的模拟信号视频传送给视频分配器40。
该视频分配器40用于将视频解码器30传送过来的模拟信号视频分为两路，其中一路传送给电视墙60进行播放，另外一路传送给录像机70进行存储。
所述报警主机50用于当污水处理池80中的水位异常时，接收视频编码器20的报警通知，产生报警信息并将报警信息传送给电视墙60，完成报警。该报警主机50还可以启动喇叭报警、启动警戒灯(例如，红灯)或发送短信给相关人员进行报警等，该报警主机50可以是个人计算机、网络消息发送服务器，还可以是任意其它适用的计算机。
如图2所示，是本发明水位监测系统200较佳实施例的功能模块图。该水位监测系统200包括前期检测模块201、目标检测模块202、目标跟踪模块203、判断模块204、通知模块205及压缩模块206。本发明所称的模块是完成一特定功能的计算机程序段，比程序更适合于描述软件在计算机中的执行过程，因此在本发明以下对软件描述中都以模块描述。
所述前期检测模块201用于对摄像机10产生的模拟信号视频进行前期检测。所述前期检测包括阴影抑制检测和强光抑制检测。所述阴影抑制检测和强光抑制都是对摄像机10产生的模拟信号视频所进行的光处理，使处理后的模拟信号视频处于标准的光度范围内，避免外界的阴影或强光影响该模拟信号视频中图像的对比效果，提高该模拟信号视频中图像的精密度。
所述目标检测模块202用于对经过前期检测的模拟信号视频进行目标检测，以分离出模拟信号视频中的背景与目标。该模拟信号视频中的背景是指模拟信号视频中不发生移动的场景，在本较佳实施例中，由于污水处理池80不会发生移动，因此该污水处理池80为模拟信号视频中的背景。模拟信号视频中漂浮在水中的目标是指在模拟信号视频中经常发生移动的物体，在本较佳实施例中，污水处理池80中的浮标800因水位变化会发生移动，因此，该浮标800为模拟信号视频中的目标。
所述目标跟踪模块203用于对上述分离出来的目标进行跟踪，以获取该目标的轨迹。具体而言，在本实施例中，目标跟踪模块203跟踪污水处理池80中的浮标800，以获取该浮标800的运动轨迹。
所述判断模块204用于根据目标的轨迹判断污水处理池80中的水位是否正常。如图4所示，当浮标800在最高警戒线A1及水位最低警戒线A2之间浮动时，则说明浮标800没有超过警戒线，判断结果为污水处理池80中的水位正常，若当浮标800超过水位最高警戒线A1或者低于水位最低警戒线A2时，则说明浮标800超过警戒线，判断结果为污水处理池80中的水位异常。
所述通知模块205用于水位异常时报警，该报警具体是指所述通知模块205将水位异常信息发送给报警主机50，通知该报警主机50进行报警。该报警主机50的报警方式包括：在电视墙60上显示报警信息、启动喇叭报警、启动警戒灯及发送短信给相关人员进行报警。
所述压缩模块206用于将模拟信号视频转换成数字信号后压缩成数据包，并将该数据包传送给视频解码器30，之后，视频解码器30对该数据包进行解码，以将数据包还原成模拟信号视频，并将其通过视频分配器40传送给电视墙60及录像机70，以通过电视墙60播放该模拟信号视频，及通过录像机70存储该模拟信号视频。
如图3所示，是本发明水位监测方法较佳实施例的流程图。
步骤S10，前期检测模块201对摄像机10产生的模拟信号视频进行前期检测，使摄像机10产生的视频处于标准的光度范围内。所述前期检测包括阴影抑制检测及强光抑制检测。所述的阴影抑制抑制检测及强光抑制都是对摄像机10产生的模拟信号视频进行光处理，使其处于标准的光度范围内，避免外界的阴影或强光影响该模拟信号视频中图像的对比效果，提高该模拟信号视频中图像的精密度。
步骤S20，目标检测模块202对经过前期检测的模拟信号视频进行目标检测，以分离出模拟信号视频中的背景与目标。在本较佳实施例中，该背景是指污水处理池80。所述目标是指漂浮在污水处理池80中的浮标800。
步骤S30，目标跟踪模块203对上述分离出来的目标进行跟踪，以获取该目标的轨迹。具体而言，在本实施例中，目标跟踪模块203跟踪污水处理池80中的浮标800，以获取浮标800的运动轨迹。
步骤S40，判断模块204根据目标的轨迹判断污水处理池80中的水位是否正常。如图4所示，当浮标800在最高警戒线A1及水位最低警戒线A2之间浮动时，则说明浮标800没有超过警戒线，判断结果为污水处理池80中的水位正常，之后流程进入步骤S70。若当浮标800超过水位最高警戒线A1或者低于水位最低警戒线A2时，则说明浮标800超过警戒线，判断结果为污水处理池80中的水位异常，之后流程进入步骤S50。
步骤S50，通知模块205将水位异常信息发送给报警主机50，通知该报警主机50进行报警。该报警主机50的报警方式包括：在电视墙60上显示报警信息、启动喇叭报警、启动警戒灯及发送短信给相关人员进行报警。
步骤S60，报警主机50接收视频编码器20的报警通知，产生报警信息并将报警信息传送给电视墙60，完成报警。
步骤S70，压缩模块206将模拟信号视频转换成数字信号后压缩成数据包，并将该数据包传送给视频解码器30。
步骤S80，视频解码器30对该数据包进行解码，以将压缩的数据包还原成模拟信号视频，并将其通过视频分配器40传送给电视墙60及录像机70，以通过电视墙60播放该模拟信号视频，及通过录像机70存储该模拟信号视频。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种水位监测系统，运行于视频编码器中，其特征在于，该系统包括：
前期检测模块，用于对摄像机拍摄水位现场所产生的模拟信号视频进行前期检测，使该模拟信号视频处于标准的光度范围内；
目标检测模块，用于对经过前期检测的模拟信号视频进行目标检测，以分离出该模拟信号视频中的背景与目标，所述模拟信号视频中的背景包括警戒线，所述目标为漂浮在水位现场的浮标；
目标跟踪模块，用于对上述分离出来的目标进行跟踪，以获取该目标的轨迹；
判断模块，用于检测目标的轨迹是否超过上述警戒线来判断水位是否正常；及
通知模块，用于水位异常时报警。
2.如权利要求1所述的水位监测系统，其特征在于，还包括压缩模块，用于当水位正常时，将模拟信号视频转换成数字信号后压缩成数据包，并将该数据包传送给一个视频解码器。
3.如权利要求2所述的水位监测系统，其特征在于，所述视频解码器用于对所述数据包进行解码，以将该数据包还原成模拟信号视频，并将还原后的模拟信号视频通过视频分配器传送给电视墙及录像机，以通过电视墙播放该模拟信号的视频，及通过录像机存储该模拟信号的视频。
4.如权利要求1所述的水位监测系统，其特征在于，所述前期检测包括阴影抑制检测及强光抑制检测。
5.如权利要求1所述的水位监测系统，其特征在于，所述通知模块报警是指通知模块将水位异常信息发送给一个报警主机，通知该报警主机进行报警，该报警主机的报警方式包括在电视墙上显示报警信息、启动喇叭报警、启动警戒灯及发送短信进行报警。
6.一种水位监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
对摄像机拍摄水位现场所产生的模拟信号视频进行前期检测，使该模拟信号视频处于标准的光度范围内；
对经过前期检测的模拟信号视频进行目标检测，以分离出该模拟信号视频中的背景与目标，所述模拟信号视频中的背景包括警戒线，所述目标为漂浮在水位现场的浮标；
对上述分离出来的目标进行跟踪，以获取该目标的轨迹；
检测目标的轨迹是否超过上述警戒线来判断水位是否正常；及
水位异常时报警。
7.如权利要求6所述的水位监测方法，其特征在于，还包括如下步骤：
当水位正常时，将所述模拟信号视频转换成数字信号后压缩成数据包，并将该数据包传送给一个视频解码器；
视频解码器对所述数据包进行解码，以将该数据包还原成模拟信号视频，并将还原后的模拟信号视频通过视频分配器传送给电视墙及录像机；及
通过电视墙播放该模拟信号的视频，及通过录像机存储该模拟信号的视频。
8.如权利要求6所述的水位监测方法，其特征在于，所述前期检测包括阴影抑制检测及强光抑制检测。
9.如权利要求6所述的水位监测方法，其特征在于，所述报警是指将水位异常信息发送给一个报警主机，通知该报警主机进行报警，该报警主机的报警方式包括在电视墙上显示报警信息、启动喇叭报警、启动警戒灯及发送短信进行报警。
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