CN110530441A - 一种全天候在线视频测流系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全天候在线视频测流系统，包括摄像测量装置、网络‑电源设备、水尺、水尺补光灯、水面补光灯和视频处理工控机，水尺布设于摄像测量装置同侧的测量断面下游视场内，水尺补光灯布设于监控立杆上，调整水尺补光灯的照射角使得水尺补光灯的有效光照区域覆盖完整的水尺量程，水面补光灯布设于摄像测量装置的对岸，调整水面补光灯的照射角和发散角使得水面补光灯的有效光照区域覆盖测量断面，摄像测量装置架设于监控立杆上且摄像测量装置位于测量断面上方，监控立杆设于一个河岸上，并且本发明还公开了确定摄像测量装置的位置的步骤。本发明具有易于布设、操作安全、测量高效、多要素监测、全天候适宜、低成本及易升级等有益效果。

Description

一种全天候在线视频测流系统

技术领域

本发明涉及水文测流技术领域，特别是涉及一种全天候在线视频测流系统。

背景技术

天然河道与人工渠道中的水流监测是山洪地质灾害防治非工程措施的重要组成部分。然而高洪期的河道水流流速快、含沙量高、漂浮杂物多，极易造成仪器损毁并威胁人身安全，加之天然河流复杂的紊动特性难以利用点流速测量技术快速获取或代价很高，导致流速仪法等传统接触式测流方案无法开展布置或仪器不能正常施测。近年来，非接触式测流技术在传感器及嵌入式技术的推动下取得了长足进步。基于声学、光学及雷达的测流仪器显著提高了水文测验及水利量测的效率及安全性。但相对成熟的声学法及雷达法在高洪期河道水流监测中仍然存在测验适宜性弱、精度稳定性低、施测安全性差以及测量结果不直观等问题。如声学多普勒流速仪不适宜高含沙量水流，且高洪期采用动船施测危险性大。雷达流速仪需借助桥梁或悬臂支架安装于水面上方，对安装结构的稳定性要求较高；仅能测量表面单点平均流速，流量估计在很大程度上依赖于测点的代表性和水力学模型的精确性，一般适用于断面规整的人工渠道，而对于地形复杂的天然河流断面则难以实现精细化测量。此外，由于声波和电磁波无法均采用人眼直观地观测和检验，难以评判现场工作状况和测量结果的有效性。

近年来水利视频监控系统正逐渐成为河流、水库、灌区、闸坝等水文观测站的标准配置，为基于视频图像的测流系统的构建提供了有利条件。以大尺度粒子图像测速(Large-Scale Particle Image Velocimetry，LSPIV)为代表的河流水面成像测速法能够以自然光为光源，以植物碎片、泡沫、细小波纹等天然漂浮物及水面模式为水流示踪物，通过图像分析估计示踪物在图像序列中的运动矢量，进而获得表面水流的速度矢量场，是实验室中定量流动显示技术在现场应用中的延伸。由于具有非接触式全场流速测量的特点，在高洪期等极端施测条件下河流流量监测的应用中具有明显优势。

然而，现有系统仍未克服全天候在线测量的技术难题，表现为：(1)高洪期暴雨在摄像机镜头前形成水雾，导致成像模糊无法施测；(2)夜间环境光照不足，目前主要采用人工向水面投放夜光浮标或增设和摄像机同侧的光源进行补光，由于浮标成本和投放难度高、无法实现自动监测，而同侧光在水面的后向散射微弱、补光效率极低；(3)需要外接水位计获取水位参数，用于水面流场定标和断面流量计算，系统集成复杂；(4)河流水面的摄像测量依赖于两岸布设的像控点，用于建立像平面和水平面间的坐标映射关系，而其可见性、布设数量及勘测精度易受大尺度河流现场施测环境的影响，使得系统安装及调试的安全性和复杂度大大提高而限制了技术的实用性。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种全天候在线视频测流系统，能够克服现有技术中存在的“成像模糊无法施测”、“夜间补光效率低”、“需要外接水位计”、“摄像测量依赖于两岸的像控点”等技术问题。

技术方案：本发明所述的全天候在线视频测流系统，包括摄像测量装置、网络-电源设备、水尺、水尺补光灯、水面补光灯和视频处理工控机，水尺布设于摄像测量装置同侧的测量断面下游视场内，水尺补光灯布设于监控立杆上，调整水尺补光灯的照射角使得水尺补光灯的有效光照区域覆盖完整的水尺量程，水面补光灯布设于摄像测量装置的对岸，调整水面补光灯的照射角和发散角使得水面补光灯的有效光照区域覆盖测量断面，摄像测量装置架设于监控立杆上且摄像测量装置位于测量断面上方，监控立杆设于一个河岸上，摄像测量装置包括网络摄像机，摄像测量装置的位置通过以下步骤确定：

1)：根据网络摄像机中图像传感器的尺寸和镜头的焦距得到垂直视场角θ；

2)：根据测量断面的地形和最高水位确定最大河宽D；

3)：设定网络摄像机的垂直视场覆盖最大河宽时的俯仰角α的初值；

4)：根据式(1)计算摄像测量装置到监控立杆所在河岸的水平距离d以及摄像测量装置距离最高水位线的高程H：

5)：判断d和H是否满足现场布设条件：如果满足，则结束；否则，修改α的值，然后返回步骤4)。

进一步，所述摄像测量装置包括VPN路由器、网络继电器、雨刮器、无线同步开关发射机、网络摄像机、姿态测量模块、恒温装置和AC-DC转换器，姿态测量模块包括姿态传感器、串口服务器和DC-DC转换器，恒温装置的AC 24V电源正极、AC-DC转换器的AC 24V电源正极、雨刮器的AC 24V电源正极均连接网络-电源设备中的防雷保护器，VPN路由器具有四个局域网端口和一个广域网端口，VPN路由器的第一局域网端口连接网络摄像机，VPN路由器的第二局域网端口连接网络继电器，VPN路由器的第三局域网端口连接串口服务器，VPN路由器的第四局域网端口连接网络-电源设备中的防雷保护器，网络继电器包括三个单刀单掷继电器，其中第一单刀单掷继电器的公共端连接AC-DC转换器的DC 12V电源负极，第一单刀单掷继电器的常开端连接水尺补光灯的DC 12V电源负极，水尺补光灯的DC 12V电源正极、无线同步开关发射机的DC 12V电源正极、网络摄像机的DC 12V电源正极、VPN路由器的DC 12V电源正极均连接AC-DC转换器的DC 12V电源正极，第二单刀单掷继电器的公共端和常开端分别连接雨刮器的两根控制线，第三单刀单掷继电器的公共端和常开端分别连接无线同步开关发射机的两根控制线，姿态传感器通过串口连接串口服务器，DC-DC转换器将AC-DC转换器输出的直流12V电源转换为直流3.3V电源给姿态传感器和串口服务器供电。

进一步，所述恒温装置包括风扇、加热器和自动温控器，自动温控器用于控制加热器的开、关条件以及风扇的开、关条件。

进一步，所述网络-电源设备包括4G路由器、防雷保护器和交流电源适配器，防雷保护器的电源输入端连接交流电源适配器的输出端，防雷保护器的电源输出端连接恒温装置的AC 24V电源正极、AC-DC转换器的AC 24V电源正极和雨刮器的AC 24V电源正极，防雷保护器的网络输入端连接视频处理工控机，防雷保护器的网络输出端连接VPN路由器的第四局域网端口。

进一步，所述水面补光灯包括太阳能电池板、充电控制器、无线同步开关接收机、可变焦白光LED光源和蓄电池，太阳能电池板的输出端连接充电控制器的输入端，充电控制器的输出端连接无线同步开关接收机的输入端，无线同步开关接收机的输出端连接可变焦白光LED光源的输入端，蓄电池为充电控制器供电，太阳能电池板还经由充电控制器向蓄电池充电。

进一步，所述水尺补光灯采用波长为850nm的阵列式近红外LED光源。

进一步，所述姿态传感器和网络摄像机的安装平面平行，通过集成检校获得两者在俯仰和横滚方向的偏心角。

进一步，所述视频处理工控机包括视频测流软件和VPN客户端软件，视频测流软件的测流过程为：

S1：设置网络摄像机、网络继电器和串口服务器的IP地址及端口号，建立视频处理工控机与摄像测量装置的网络连接；

S2：从视频测流软件的输入控件读入测量的起始时间和结束时间、测量间隔、测量时长，从摄像测量装置的配置文件中读入摄像测量装置的参数，包括网络摄像机的内参、畸变系数、横滚偏心角、俯仰偏心角、断面起点距和相对水位零点高程；

S3：设置一个软件定时器，在测量时段的前10秒开启水尺补光灯和水面补光灯，测量时段的后10秒关闭水尺补光灯和水面补光灯；

S4：从姿态测量模块读取姿态传感器实测的俯仰角和横滚角，根据横滚偏心角和俯仰偏心角将读取的姿态测量模块的俯仰角和横滚角转换成网络摄像机的实际姿态；

S5：按测量时间检索存储在网络摄像机内部的视频文件并下载；

S6：对视频文件进行解码并依次捕获图像序列；

S7：根据读入的网络摄像机内参和畸变系数对每帧图像的非线性畸变进行校正；

S8：处理畸变校正图像序列，检测水尺水位线读数并换算成水位值；

S9：处理畸变校正图像序列，根据预设的测速网格分析各测点的运动矢量，并通过网络摄像机的姿态、位置和水位对水面流场进行定标，得到断面方向的表面时均流速场；

S10：根据断面地形、水位和表面时均流速场计算断面流量；

S11：将测量时间、水位、流速、流量的测量数据写入到日期对应的文本文件中，并在视频测流软件的显示界面进行显示。

有益效果：本发明公开了一种全天候在线视频测流系统，与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)易于布设：系统可快速架设于河岸上以倾斜视角探测，无需安装悬臂支架延伸至水面上方，也不依赖于桥梁；采用直接定向摄像测量技术，现场无需布设任何地面控制点，可显著提高野外应急监测的效率。

(2)操作安全：系统主体不接触水体，不会受到高速水流的冲击和漂浮物的缠绕，抗毁性强；系统采用数字化和网络化设计，工作人员可通过网络实现远程监控和系统标定，现场维护仅限于水尺表面的定期清理等低技术和低风险工作，可极大保障人身安全。

(3)测量高效：系统能够在数分钟内完成一次测量，得到较稳定的时均水位测量值和测点密集的表面流速分布，流量计算的子断面数可达上百个，使测量具有很高的时间和空间分辨率，有利于捕获暴雨、山洪及闸坝泄流等水位暴涨暴落、流量剧烈变化的水文过程。

(4)多要素监测：系统基于单台摄像机即可同时测量河流水位、流速、流量并实现可视化，还可同时输出现场的视频片段和单帧图像，用于测量结果的直观验证、现场工况的实时监视、历史事件的快速检索和回溯分析。

(5)全天候适宜：基于水尺、水面及水流示踪物的光谱反射特性，采用同岸和对岸独立布设的近红外、可见光双光源分别进行照明，可有效克服摄像机内置光源照射角度固定、后向散射弱的问题；通过配备雨刮器和自动恒温装置，并定时控制补光灯，适用于太阳能供电条件下夜间和阴雨天的持续监测。

(6)低成本、易升级：系统可基于测站现有的水利视频监控系统改造实现，或采用市面上成熟的硬件产品集成构建；通过更换网络摄像机、光学镜头、补光灯等部件可方便地提升系统性能，灵活适应不同的测量条件，同时可大大降低系统开发、建设和维护成本，具有显著的经济效益。

附图说明

图1为本发明具体实施方式中系统的布设示意图；

图2为本发明具体实施方式中系统的框图；

图3为本发明具体实施方式中摄像测量装置架设位置的测算示意图。

具体实施方式

本具体实施方式公开了一种全天候在线视频测流系统，如图1和图2所示，包括摄像测量装置3、网络-电源设备、水尺、水尺补光灯2、水面补光灯4和视频处理工控机，摄像测量装置3架设于监控立杆5上且摄像测量装置3位于测量断面上方，网络-电源设备安装在防水设备箱内，防水设备箱固定在监控立杆5上，监控立杆5设于一个河岸1上。测量断面是指两个河岸1之间的区域。水尺布设于摄像测量装置3同侧的测量断面下游视场内避免干扰流速测量，采用混凝土浇筑水尺立柱的基础并用支架稳固，立柱上垂直安装多根水尺片使量程大于最大水位，水尺片采用尺寸为1000×200mm的白底黑字双色水尺，读数精度为1cm。水尺补光灯2布设于监控立杆5上，调整照射角使有效光照区域覆盖完整的水尺量程。水面补光灯4布设于摄像测量装置3的对岸，调整照射角和发散角使有效光照区域覆盖测量断面。摄像测量装置3包括网络摄像机，摄像测量装置3的位置通过以下步骤确定：

1)：根据网络摄像机中图像传感器的尺寸和镜头的焦距得到垂直视场角θ；

2)：根据测量断面的地形和最高水位确定最大河宽D；测量断面是指两个河岸1之间的区域；

3)：设定网络摄像机的垂直视场覆盖最大河宽时的俯仰角α的初值；

4)：根据式(1)计算摄像测量装置3到监控立杆5所在河岸1的水平距离d以及摄像测量装置3距离最高水位线的高程H：

5)：判断d和H是否满足现场布设条件：如果满足，则结束；否则，修改α的值，然后返回步骤4)。

如图2所示，摄像测量装置3包括VPN路由器、网络继电器、雨刮器、无线同步开关发射机、网络摄像机、姿态测量模块、恒温装置和AC-DC转换器，姿态测量模块包括姿态传感器、串口服务器和DC-DC转换器，恒温装置的AC 24V电源正极、AC-DC转换器的AC 24V电源正极、雨刮器的AC 24V电源正极均连接网络-电源设备中的防雷保护器，VPN路由器具有四个局域网端口和一个广域网端口，VPN路由器的第一局域网端口连接网络摄像机，VPN路由器的第二局域网端口连接网络继电器，VPN路由器的第三局域网端口连接串口服务器，VPN路由器的第四局域网端口连接网络-电源设备中的防雷保护器，网络继电器包括三个单刀单掷继电器，其中第一单刀单掷继电器的公共端连接AC-DC转换器的DC 12V电源负极，第一单刀单掷继电器的常开端连接水尺补光灯2的DC 12V电源负极，水尺补光灯2的DC 12V电源正极、无线同步开关发射机的DC 12V电源正极、网络摄像机的DC 12V电源正极、VPN路由器的DC 12V电源正极均连接AC-DC转换器的DC 12V电源正极，第二单刀单掷继电器的公共端和常开端分别连接雨刮器的两根控制线，第三单刀单掷继电器的公共端和常开端分别连接无线同步开关发射机的两根控制线，姿态传感器通过串口连接串口服务器，DC-DC转换器将AC-DC转换器输出的直流12V电源转换为直流3.3V电源给姿态传感器和串口服务器供电。

摄像测量装置通过网络继电器和无线同步开关控制两台补光灯在测量期间定时工作，实现野外环境下水尺和水面的高效照明。摄像测量装置3封装在防护等级为IP66级的防护罩内；上部盖板为掀盖开合式，前部有铰链，后部有锁扣，盖板上方具有一层遮阳罩用于隔热；前面板为透明玻璃材质的视窗，视窗外设置有雨刮器。

对于雨刮器，当两根控制线短接时雨刮器往复运动清除视窗表面的雨滴及灰尘；当两根控制线断路时雨刮器停止运动并停靠在视窗右侧。

网络摄像机采用最小照度为0.002Lux的星光级CMOS图像传感器，具有120dB的宽动态范围，成像波段为350～1050nm的全色光，具备图像透雾增强功能；拍摄的视频保存在内置的TF存储卡中，网络接口类型为RJ-45，速率100M，采用AC-DC转换器输出的DC 12V电源供电。

姿态测量模块中，串口服务器将串口输入的数据转换为符合以太网TCP协议的格式进行网络传输，串口波特率支持600～1024000bps，网络接口类型为RJ-45，速率为10/100Mbps自适应，采用DC 3.3V供电；DC-DC转换器将上一级AC-DC转换器输出的DC 12V电源转换为DC 3.3V给姿态传感器和串口服务器供电，额定输出电流为1A。

网络继电器通过以太网TCP协议控制三路单刀单掷继电器的吸合和释放动作，继电器功率为交流250V 10A，直流30V 10A；网络接口类型为RJ-45，速率10M，采用AC-DC转换器输出的DC 12V电源供电。

无线同步开关发射机和无线同步开关接收机均采用DC 12V供电，无线频率为315MHz，有效遥控距离为500m；当发射机的两根开关信号线闭合时发射模块发射闭合信号，接收机继电器闭合；发射机开关信号线开路时发射机发射开路信号，接收机继电器释放。

恒温装置包括风扇、加热器和自动温控器，自动温控器用于控制加热器的开、关条件以及风扇的开、关条件。自动温控器控制加热器开和关的条件分别为防护罩内温度T≤8℃及T≥20℃，自动温控器控制风扇开和关的条件分别为防护罩内温度T≥37℃及T≤20℃。

网络-电源设备包括4G路由器、防雷保护器和交流电源适配器，防雷保护器的电源输入端连接交流电源适配器的输出端，防雷保护器的电源输出端连接恒温装置的AC 24V电源正极、AC-DC转换器的AC 24V电源正极和雨刮器的AC 24V电源正极，防雷保护器的网络输入端连接视频处理工控机，防雷保护器的网络输出端连接VPN路由器的第四局域网端口。4G路由器用于本地无有线网络时将系统接入移动通信网络，支持5模13频的网络制式，其中TD-LTE网络的上行速率为50Mbps，满足网络摄像机输出视频码流的实时传输需求；交流电源适配器的输入为AC 220V/50Hz的市电，输出为AC 24V/50Hz，额定电流3A；防雷保护器起到对输入电源和网络的电涌保护作用，支持输入电压12V～220V，最大输出负载50W；电源电压保护水平为AC 1150V，网络电压保护水平为150V。

水面补光灯4用于夜间及弱光条件下增强天然漂浮物、表面波及人工示踪物等水面目标的可见性，包括太阳能电池板、充电控制器、无线同步开关接收机、可变焦白光LED光源和蓄电池，调节光源前的透镜位移可使发散角在5～90°连续可调，有效照射距离为5～50m；防护等级为IP66级。太阳能电池板的输出端连接充电控制器的输入端，充电控制器的输出端连接无线同步开关接收机的输入端，无线同步开关接收机的输出端连接可变焦白光LED光源的输入端，蓄电池为充电控制器供电，太阳能电池板还经由充电控制器向蓄电池充电。

水尺补光灯2采用波长为850nm的阵列式近红外LED光源，有效照射距离为30m；防护等级为IP66级，采用AC-DC转换器输出的DC 12V电源供电，功率6W。

姿态传感器可测量俯仰和横滚方向的双轴角度，测量量程为±90°，误差为0.1°，稳定度为0.05°，数据通过串口(UART)输出至串口服务器，输出频率为10Hz，采用DC 3.3V供电，工作电流<10mA。姿态传感器和网络摄像机的安装平面平行，通过集成检校获得两者在俯仰和横滚方向的偏心角，具体实施方案可参考发明专利“一种免像控的单目视觉平面距离测量方法(申请号为201910275119.2)”。

视频处理工控机配置四核2.0GHz处理器、4GB内存、64GB固态硬盘及100/1000Mbps自适应以太网接口；采用DC 12V供电，整机功耗小于15W。视频处理工控机包括视频测流软件和VPN客户端软件，视频处理工控机运行专用视频测流软件实现系统的网络控制及河流水位、流速、流量的摄像测量，本地布设时通过以太网接口直接连接网络电源设备中防雷保护器的网络输入端，异地布设时通过运行的VPN客户端软件、配合摄像测量装置中的VPN路由器和服务商提供的云组网服务器构建一个工作于P2P模式的虚拟局域网。视频测流软件的测流过程为：

S1：设置网络摄像机、网络继电器和串口服务器的IP地址及端口号，建立视频处理工控机与摄像测量装置3的网络连接；

S2：从视频测流软件的输入控件读入测量的起始时间和结束时间、测量间隔、测量时长，从摄像测量装置的配置文件中读入摄像测量装置的参数，包括网络摄像机的内参、畸变系数、横滚偏心角、俯仰偏心角、断面起点距和相对水位零点高程；

S3：设置一个软件定时器，在测量时段的前10秒开启水尺补光灯和水面补光灯，测量时段的后10秒关闭水尺补光灯和水面补光灯；

S4：从姿态测量模块读取姿态传感器实测的俯仰角和横滚角，根据横滚偏心角和俯仰偏心角将读取的姿态测量模块的俯仰角和横滚角转换成网络摄像机的实际姿态；

S5：按测量时间检索存储在网络摄像机内部的视频文件并下载；

S6：对视频文件进行解码并依次捕获图像序列；

S7：根据读入的网络摄像机内参和畸变系数对每帧图像的非线性畸变进行校正；

S8：处理畸变校正图像序列，检测水尺水位线读数并换算成水位值；具体实施方案可参考发明专利“基于双波段成像的水尺水位测量方法(申请号为201710841471.9)”；

S9：处理畸变校正图像序列，根据预设的测速网格分析各测点的运动矢量，并通过网络摄像机的姿态、位置和水位对水面流场进行定标，得到断面方向的表面时均流速场；具体实施方案可参考发明专利“基于时空图像的流体运动矢量估计方法(申请号为201410185108.2)”和“基于倾斜视角下透镜成像模型的水面流场定标方法(申请号为201610380625.4)”；

S10：根据断面地形、水位和表面时均流速场计算断面流量；具体实施方案可参考发明专利“基于视频图像的河流流量在线测验实现方法(申请号为20111041946.1)”；

S11：将测量时间、水位、流速、流量的测量数据写入到日期对应的文本文件中，并在视频测流软件的显示界面进行显示。

摄像测量装置3架设位置测算示意图如图3所示。以某水文站应用的视频测流系统为例进行说明，摄像测量装置3架设位置通过以下步骤确定：

(1)网络摄像机的图像传感器尺寸为1/3〞，镜头焦距为4mm，查询得到垂直视场角θ＝44°；

(2)根据测量断面的地形和最高水位确定最大河宽D＝27m；

(3)假定网络摄像机的垂直视场覆盖最大河宽时的俯仰角为α＝30°，根据下式解算摄像测量装置3到监控立杆5所在河岸的水平距离d及摄像测量装置3距离最高水位线的高程H：

H＝d·tan(α+θ/2)＝3.33·tan(30+44/2)≈3.74m

上述d和H满足实际布设条件。

Claims (8)

1.一种全天候在线视频测流系统，其特征在于：包括摄像测量装置、网络-电源设备、水尺、水尺补光灯、水面补光灯和视频处理工控机，水尺布设于摄像测量装置同侧的测量断面下游视场内，水尺补光灯布设于监控立杆上，调整水尺补光灯的照射角使得水尺补光灯的有效光照区域覆盖完整的水尺量程，水面补光灯布设于摄像测量装置的对岸，调整水面补光灯的照射角和发散角使得水面补光灯的有效光照区域覆盖测量断面，摄像测量装置架设于监控立杆上且摄像测量装置位于测量断面上方，监控立杆设于一个河岸上，摄像测量装置包括网络摄像机，摄像测量装置的位置通过以下步骤确定：

1)：根据网络摄像机中图像传感器的尺寸和镜头的焦距得到垂直视场角θ；

2)：根据测量断面的地形和最高水位确定最大河宽D；

3)：设定网络摄像机的垂直视场覆盖最大河宽时的俯仰角α的初值；

4)：根据式(1)计算摄像测量装置到监控立杆所在河岸的水平距离d以及摄像测量装置距离最高水位线的高程H：

5)：判断d和H是否满足现场布设条件：如果满足，则结束；否则，修改α的值，然后返回步骤4)。

2.根据权利要求1所述的全天候在线视频测流系统，其特征在于：所述摄像测量装置包括VPN路由器、网络继电器、雨刮器、无线同步开关发射机、网络摄像机、姿态测量模块、恒温装置和AC-DC转换器，姿态测量模块包括姿态传感器、串口服务器和DC-DC转换器，恒温装置的AC 24V电源正极、AC-DC转换器的AC 24V电源正极、雨刮器的AC 24V电源正极均连接网络-电源设备中的防雷保护器，VPN路由器具有四个局域网端口和一个广域网端口，VPN路由器的第一局域网端口连接网络摄像机，VPN路由器的第二局域网端口连接网络继电器，VPN路由器的第三局域网端口连接串口服务器，VPN路由器的第四局域网端口连接网络-电源设备中的防雷保护器，网络继电器包括三个单刀单掷继电器，其中第一单刀单掷继电器的公共端连接AC-DC转换器的DC 12V电源负极，第一单刀单掷继电器的常开端连接水尺补光灯的DC 12V电源负极，水尺补光灯的DC 12V电源正极、无线同步开关发射机的DC 12V电源正极、网络摄像机的DC 12V电源正极、VPN路由器的DC 12V电源正极均连接AC-DC转换器的DC12V电源正极，第二单刀单掷继电器的公共端和常开端分别连接雨刮器的两根控制线，第三单刀单掷继电器的公共端和常开端分别连接无线同步开关发射机的两根控制线，姿态传感器通过串口连接串口服务器，DC-DC转换器将AC-DC转换器输出的直流12V电源转换为直流3.3V电源给姿态传感器和串口服务器供电。

3.根据权利要求2所述的全天候在线视频测流系统，其特征在于：所述恒温装置包括风扇、加热器和自动温控器，自动温控器用于控制加热器的开、关条件以及风扇的开、关条件。

4.根据权利要求2所述的全天候在线视频测流系统，其特征在于：所述网络-电源设备包括4G路由器、防雷保护器和交流电源适配器，防雷保护器的电源输入端连接交流电源适配器的输出端，防雷保护器的电源输出端连接恒温装置的AC 24V电源正极、AC-DC转换器的AC 24V电源正极和雨刮器的AC 24V电源正极，防雷保护器的网络输入端连接视频处理工控机，防雷保护器的网络输出端连接VPN路由器的第四局域网端口。

5.根据权利要求1所述的全天候在线视频测流系统，其特征在于：所述水面补光灯包括太阳能电池板、充电控制器、无线同步开关接收机、可变焦白光LED光源和蓄电池，太阳能电池板的输出端连接充电控制器的输入端，充电控制器的输出端连接无线同步开关接收机的输入端，无线同步开关接收机的输出端连接可变焦白光LED光源的输入端，蓄电池为充电控制器供电，太阳能电池板还经由充电控制器向蓄电池充电。

6.根据权利要求1所述的全天候在线视频测流系统，其特征在于：所述水尺补光灯采用波长为850nm的阵列式近红外LED光源。

7.根据权利要求2所述的全天候在线视频测流系统，其特征在于：所述姿态传感器和网络摄像机的安装平面平行，通过集成检校获得两者在俯仰和横滚方向的偏心角。

8.根据权利要求7所述的全天候在线视频测流系统，其特征在于：所述视频处理工控机包括视频测流软件和VPN客户端软件，视频测流软件的测流过程为：

S1：设置网络摄像机、网络继电器和串口服务器的IP地址及端口号，建立视频处理工控机与摄像测量装置的网络连接；

S2：从视频测流软件的输入控件读入测量的起始时间和结束时间、测量间隔、测量时长，从摄像测量装置的配置文件中读入摄像测量装置的参数，包括网络摄像机的内参、畸变系数、横滚偏心角、俯仰偏心角、断面起点距和相对水位零点高程；

S3：设置一个软件定时器，在测量时段的前10秒开启水尺补光灯和水面补光灯，测量时段的后10秒关闭水尺补光灯和水面补光灯；

S4：从姿态测量模块读取姿态传感器实测的俯仰角和横滚角，根据横滚偏心角和俯仰偏心角将读取的姿态测量模块的俯仰角和横滚角转换成网络摄像机的实际姿态；

S5：按测量时间检索存储在网络摄像机内部的视频文件并下载；

S6：对视频文件进行解码并依次捕获图像序列；

S7：根据读入的网络摄像机内参和畸变系数对每帧图像的非线性畸变进行校正；

S8：处理畸变校正图像序列，检测水尺水位线读数并换算成水位值；

S9：处理畸变校正图像序列，根据预设的测速网格分析各测点的运动矢量，并通过网络摄像机的姿态、位置和水位对水面流场进行定标，得到断面方向的表面时均流速场；

S10：根据断面地形、水位和表面时均流速场计算断面流量；

S11：将测量时间、水位、流速、流量的测量数据写入到日期对应的文本文件中，并在视频测流软件的显示界面进行显示。