CN202502107U - 一种基于特征跟踪的河流水面流速监测装置 - Google Patents

一种基于特征跟踪的河流水面流速监测装置 Download PDF

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姚岚
张振
严锡君
徐立中
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Abstract

本实用新型公开一种基于特征跟踪的河流水面流速监测装置，包括EMB-4650嵌入式开发板（1）、摄像机（2）、客户端（3）和Web服务器（4），所述摄像机（2）的输出端通过USB接口与所述EMB-4650嵌入式开发板（1）连接，所述EMB-4650嵌入式开发板（1）基于特征跟踪的流速获得河流水面流速场，通过WIFIWLAN将计算结果上传到所述Web服务器（4）中，所述客户端（3）通过网络直接获取所述Web服务器（4）上的河流水面流速场信息。本实用新型所述的基于特征跟踪的河流水面流速监测装置，通过摄像机自动识别河流水面漂浮物，并对其进行匹配跟踪，可以方便快速地得到河流水面流速信息，并远程获取河流水面流速场信息。

Description

一种基于特征跟踪的河流水面流速监测装置
技术领域
本实用新型涉及一种非接触式明渠测流技术领域，具体地说是涉及一种基于特征跟踪的河流水面流速监测装置。
背景技术
河流的流速是水文测报系统中一个重要的参数。目前，在河流中，水文测报系统却还处于手工测量、手工分析、人工报送的相对比较落后的状况。当汛情发生时，这种以手工为主的方式往往不能及时、准确地提供水位、流速、流量等数据，削弱了应对自然灾害的能力。
实际应用中经常用到的接触式流速测量方法有声学多普勒流速测量法、铁缆法、浮标法等。声学多普勒流速测量法虽然测量精度高，但由于其采用船测法施测使其安全性大大降低，并且成本高；铁缆法在测量过程中可能会影响到河道上船只的正常通行，并且测量范围较窄、精度低；浮标法容易受到施测条件限制导致其实时性不强、安全性低、准确性不高。
非接触式流速测量方法，比较成熟的是电波流速仪法，它测量的是位于波束与水面交界处的一维表面流速，此方法当风或湍流在水面产生细小的波动时才能产生足够强的反射回波，因此不适用于水面平静的低流速河流。对于非接触式流速测量方法，视频监控技术在水文监测方面的研究越来越广泛，在国外，J.D.cretin等人针对视频监控技术在流速监测领域进行了深入地介绍，并突出了采用水面漂浮的泡沫作为跟踪目标；Bradley等人则考虑树叶作为他们的跟踪目标，进行流速监测。在国内，刘建军等人应用摄影测量技术，详细介绍了坐标转换模型的建立和推导，还有浮标拟合的思路与步骤；在《PTV技术和颗粒三维运动规律的研究》中，禹明忠详细介绍了图像法测量流速的现实可行方法，同时还将它用于了河工河道模型的分析之中。
可见，现有的流速测量容易受到环境、河流流动情况等因素的影响以及测量技术的制约，到目前为止，河流流速测量的实时性、准确性以及安全性都存在一定问题。特别是在高洪期间，目前还没有真正实用的手段。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型的目的在于针对现有水文测流系统安全性低、成本高、实时性差、准确度低等不足，提供一种基于特征跟踪的河流水面流速监测装置，实时监测河流水面流速情况。
技术方案：本实用新型所述的基于特征跟踪的河流水面流速监测装置，包括EMB-4650嵌入式开发板、摄像机、客户端和Web服务器，所述摄像机的输出端通过USB接口与所述EMB-4650嵌入式开发板连接，所述EMB-4650嵌入式开发板基于特征跟踪的流速获得河流水面流速场，通过WIFI WLAN将计算结果上传到所述Web服务器中，所述客户端通过网络直接获取所述Web服务器上的河流水面流速场信息；所述EMB-4650嵌入式开发板包括处理器模块、视频采集模块、网络传输模块、电源模块和存储器模块；所述视频采集模块通过USB接口将摄像机采集视频图像传递给处理器模块进行处理；所述存储器模块与所述处理器模块进行交互访问，实时保存和提供待处理的视频图像信息；所述网络传输模块通过无线网络将所述处理器模块处理好的图像发送至网络中；所述电源模块给所述EMB-4650嵌入式开发板提供电源。
所述客户端为两个以上客户端。
本实用新型与现有技术相比，其有益效果是： 1、本实用新型所述的基于特征跟踪的河流水面流速监测装置，通过摄像机自动识别河流水面漂浮物，并对其进行匹配跟踪，可以方便快速地得到河流水面流速信息，并远程获取河流水面流速场信息。2、本实用新型可以多个客户端通过网络访问Web服务器获取河流水面速度场信息。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型EMB-4650嵌入式开发板的结构框图。
具体实施方式
下面对本实用新型技术方案进行详细说明，但是本实用新型的保护范围不局限于所述实施例。
如图1所示，本实用新型基于特征跟踪的河流水面流速监测装置，包括EMB-4650嵌入式开发板1、摄像机2、客户端3和Web服务器4，所述摄像机2的输出端通过USB接口与所述EMB-4650嵌入式开发板1连接，所述EMB-4650嵌入式开发板1基于特征跟踪的流速获得河流水面流速场，通过WIFI WLAN将计算结果上传到所述Web服务器4中，所述客户端3通过网络直接获取所述Web服务器4上的河流水面流速场信息；所述客户端3为两个以上客户端。
如图2所示，本实用新型所述EMB-4650嵌入式开发板1包括处理器模块、视频采集模块、网络传输模块、电源模块和存储器模块；所述视频采集模块通过USB接口将摄像机采集视频图像传递给处理器模块进行处理；所述存储器模块与所述处理器模块进行交互访问，实时保存和提供待处理的视频图像信息；所述网络传输模块通过无线网络将所述处理器模块处理好的图像发送至网络中；所述电源模块给所述EMB-4650嵌入式开发板提供电源。
EMB-4650嵌入式开发板是一款采用Intel Menlow平台，高性能、低功耗EPIC规格的主板。该板采用Intel®Atom Z510P处理器，CPU速度可达到1.1G，内存采用的是板载DDRⅡ512MB内存。EMB-4650嵌入式开发板通过12V电源供电，USB接口分别与摄像机和无线网卡连接，采集的图像保存到mini IDE接口连接的2.5’Disk中。EMB-4650开发板外围电路简单，整体硬件结构轻巧、功耗低，便于户外携带及使用。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

Claims (2)

1. 一种基于特征跟踪的河流水面流速监测装置，其特征在于：包括EMB-4650嵌入式开发板（1）、摄像机（2）、客户端（3）和Web服务器（4），所述摄像机（2）的输出端通过USB接口与所述EMB-4650嵌入式开发板（1）连接，所述EMB-4650嵌入式开发板（1）基于特征跟踪的流速获得河流水面流速场，通过WIFI WLAN将计算结果上传到所述Web服务器（4）中，所述客户端（3）通过网络直接获取所述Web服务器（4）上的河流水面流速场信息；所述EMB-4650嵌入式开发板（1）包括处理器模块、视频采集模块、网络传输模块、电源模块和存储器模块；所述视频采集模块通过USB接口将摄像机采集视频图像传递给处理器模块进行处理；所述存储器模块与所述处理器模块进行交互访问，实时保存和提供待处理的视频图像信息；所述网络传输模块通过无线网络将所述处理器模块处理好的图像发送至网络中；所述电源模块给所述EMB-4650嵌入式开发板提供电源。
2.根据权利要求1所述的基于特征跟踪的河流水面流速监测装置，其特征在于：所述客户端（3）为两个以上客户端。
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