CN103438822A - 一种基于可控光源的积雪深度监测系统 - Google Patents

一种基于可控光源的积雪深度监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于可控光源的积雪深度监测系统，其包括可控灯箱、摄像机、抓拍控制系统、数据传输模块以及上位机。所述可控灯箱电性连接供电电源，所述摄像机电性连接抓拍控制系统，所述抓拍控制系统与数据传输模块连接，所述数据传输模块与上位机电性连接。本发明根据可控灯箱被积雪覆盖的状况完成积雪深度的精确探测，解决了传统积雪深度监测系统由于风速、不平整雪面、低吹雪、较低温度等因素影响测量的精度的问题。

Description

一种基于可控光源的积雪深度监测系统
技术领域
本发明涉及积雪深度监测技术领域，尤其涉及一种基于可控光源的积雪深度监测系统。
背景技术
目前，用的比较普遍的测雪系统为超声波积雪深度监测系统，它是应用超声波在声阻抗不同的两种物质界面上产生反射的性质测量界面距离的原理来测量雪的深度。然而，超声波积雪深度监测系统会由于风速、不平整雪面、低吹雪、较低温度等因素影响测量的精度。
发明内容
本发明的目的在于通过一种基于可控光源的积雪深度监测系统，来解决以上背景技术部分提到的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于可控光源的积雪深度监测系统，其包括可控灯箱、摄像机、抓拍控制系统、数据传输模块以及上位机；
所述可控灯箱电性连接供电电源，用于根据外界环境光照强度，实时调节灯光亮度；
所述摄像机电性连接抓拍控制系统，用于执行抓拍控制系统输出的抓拍指令，采集可控灯箱的视频图像；
所述抓拍控制系统与数据传输模块连接，用于输出抓拍指令，控制摄像机的拍摄动作，并接收摄像机抓拍的视频图像，输出给数据传输模块；
所述数据传输模块与上位机电性连接，用于将所述视频图像输出给上位机；
所述上位机用于接收数据传输模块输出的可控灯箱的视频图像，并对视频图像的变化进行判别，获得积雪深度信息。
特别地，所述可控灯箱包括RC电路、放大电路、光敏电阻以及LED灯，其中，所述RC电路与供电电源连接，放大电路与RC电路、光敏电阻连接，LED灯连接光敏电阻；供电电源产生一个方波，方波经过RC电路和放大电路后，转换为三角波，光敏电阻根据外界环境的不同光强得到不同电阻值，电阻分压后得到可变电压，利用该可变电压对三角波进行调制，得出一个占空比可调的方波，线性调节LED灯的亮度。
特别地，所述数据传输模块选用无线数据传输模块。
特别地，所述上位机选用计算机。
本发明提供的基于可控光源的积雪深度监测系统具有如下优点：一、可控灯箱能根据外界环境的光照强度，实时调节灯光亮度。可控灯箱的发光根据占空比可调的方波从不发光、不连续发光到连续发光，可使得灯箱在白天光照强度强时熄灭，傍晚天色变暗开始发光，并且在夜间只提供一个能够采集的暗光源，节能效果较好。二、采用视频图像识别技术，根据可控灯箱被积雪覆盖的状况进行雪情探测。采用视频图像识别技术分析可控灯箱的视频图像，精确测量积雪深度；根据积雪深度增量，测量实时降雪量。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于可控光源的积雪深度监测系统框图；
图2为本发明实施例提供的可控灯箱结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
请参照图1和图2所示，本实施例中基于可控光源的积雪深度监测系统具体包括可控灯箱101、摄像机102、抓拍控制系统103、数据传输模块104以及上位机105。
所述可控灯箱101电性连接供电电源201，用于根据外界环境光照强度，实时调节灯光亮度。
于本实施例，所述可控灯箱101包括RC电路1011、放大电路1012、光敏电阻1013以及LED灯1014。其中，所述RC电路1011与供电电源201连接，放大电路1012与RC电路1011、光敏电阻1013连接，LED灯1014连接光敏电阻1013。供电电源201产生一个方波，方波经过RC电路1011和放大电路1012后，转换为三角波，光敏电阻1013根据外界环境的不同光强得到不同电阻值，电阻分压后得到可变电压，利用该可变电压对三角波进行调制，得出一个占空比可调的方波，线性调节LED灯1014的亮度。在黑暗环境中可控灯箱101保持一个基本可识别的亮度，随着黑暗环境的变亮，灯光亮度随之增加，当外界光照强度能够使得摄像机102采集灯箱的图像比较清晰时，灯箱的灯光熄灭，从而达到很好的节能效果。白天灯箱熄灭，系统转为轮廓识别模式。
所述摄像机102电性连接抓拍控制系统103，用于执行抓拍控制系统103输出的抓拍指令，采集可控灯箱101的视频图像。摄像机102的种类很多，本实施例中选用常用的高清摄像机102即可实现，在此不再赘述。
所述抓拍控制系统103与数据传输模块104连接，用于输出抓拍指令，控制摄像机102的拍摄动作，并接收摄像机102抓拍的视频图像，输出给数据传输模块104。
所述数据传输模块104与上位机105电性连接，用于将所述视频图像输出给上位机105。于本实施例，所述数据传输模块104选用无线数据传输模块，实现抓拍控制系统103与上位机105之间的无线数据传输。
所述上位机105用于接收数据传输模块104输出的可控灯箱101的视频图像，并对视频图像的变化进行判别，获得积雪深度信息。
于本实施例，所述上位机105选用计算机。上位机105收到可控灯箱101的视频图像后，采用视频图像识别技术，对视频图像变化进行判别，获得积雪深度信息。具体过程如下：首先将图片取红和灰阶化，然后将图片进行切片，获取靠近图片中竖轴两边的两块与原图等高度的图片，左边用于白天测量，右边用于晚上测量，图片上方的0.1m作为像素样板，用于计算颜色阈值，根据这个阈值将图片二值化，得到纯黑白图片，最后根据图片以及实际设备的比例计算出积雪深度。
本发明的技术方案具有如下优点：一、可控灯箱能根据外界环境的光照强度，实时调节灯光亮度。可控灯箱的发光根据占空比可调的方波从不发光、不连续发光到连续发光，可使得灯箱在白天光照强度强时熄灭，傍晚天色变暗开始发光，并且在夜间只提供一个能够采集的暗光源，节能效果较好。二、采用视频图像识别技术，根据可控灯箱被积雪覆盖的状况完成积雪深度的精确探测，解决了传统积雪深度监测系统由于风速、不平整雪面、低吹雪、较低温度等因素影响测量的精度的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于可控光源的积雪深度监测系统，其特征在于，包括可控灯箱、摄像机、抓拍控制系统、数据传输模块以及上位机；
所述可控灯箱电性连接供电电源，用于根据外界环境光照强度，实时调节灯光亮度；
所述摄像机电性连接抓拍控制系统，用于执行抓拍控制系统输出的抓拍指令，采集可控灯箱的视频图像；
所述抓拍控制系统与数据传输模块连接，用于输出抓拍指令，控制摄像机的拍摄动作，并接收摄像机抓拍的视频图像，输出给数据传输模块；
所述数据传输模块与上位机电性连接，用于将所述视频图像输出给上位机；
所述上位机用于接收数据传输模块输出的可控灯箱的视频图像，并对视频图像的变化进行判别，获得积雪深度信息。
2.根据权利要求1所述的基于可控光源的积雪深度监测系统，其特征在于，所述可控灯箱包括RC电路、放大电路、光敏电阻以及LED灯，其中，所述RC电路与供电电源连接，放大电路与RC电路、光敏电阻连接，LED灯连接光敏电阻；供电电源产生一个方波，方波经过RC电路和放大电路后，转换为三角波，光敏电阻根据外界环境的不同光强得到不同电阻值，电阻分压后得到可变电压，利用该可变电压对三角波进行调制，得出一个占空比可调的方波，线性调节LED灯的亮度。
3.根据权利要求1所述的基于可控光源的积雪深度监测系统，其特征在于，所述数据传输模块选用无线数据传输模块。
4.根据权利要求1至3之一所述的基于可控光源的积雪深度监测系统，其特征在于，所述上位机选用计算机。
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