CN205102880U - 一种基于图像的水位标尺全天候监测系统及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于图像识别技术领域，具体涉及一种基于图像的水位标尺全天候监测系统及装置。该系统包括固定安装的水位标尺，还包括图像采集单元、电源管理单元、第一控制单元、存储单元、第一通信单元和显示单元，图像采集单元、存储单元、第一通信单元和显示单元均分别与第一控制单元连接，电源管理单元为第一控制单元和图像采集单元供电；图像采集单元采集水位标尺的图像传输给第一控制单元，第一控制单元将水位标尺的图像传输到显示单元和存储单元分别进行显示和存储，第一控制单元将水位标尺的图像通过第一通信单元发送给监控中心；图像采集单元包括照度传感器、相机和补光灯。本实用新型可用于测量水位。

Description

一种基于图像的水位标尺全天候监测系统及装置

技术领域

本实用新型属于图像识别技术领域，具体涉及一种基于图像的水位标尺全天候监测系统及装置。

背景技术

水位是指水体的自由水面高出固定基面以上的高程。水位监测的作用是直接为水利、水运、防洪、防涝提供具有单独使用价值的资料，同时也为推求其他水文数据提供间接运用资料。通常用水位标尺或水位计来监测水位的变化，这里仅限于水位标尺。

为快速、准确获取水位数据，随着计算机和网络技术的快速发展，近几年兴起了基于图像技术进行水位读取的方法。通过前端摄像装置获取标尺图像，再经过无线网络传输到监控中心，由监控中心对标尺图像进行处理以获取水位数据。

CN202771621U专利文献公开了一种涉水交通诱导系统，用视频监控前端实时监控道路上水位标尺区域的情况，并将视频图像发送给后台服务器，后台服务器对视频图像进行识别处理，获得水位数据。CN104296824A专利文献公开了视频水位计，摄像头通过无线通信网络与监测中心服务器相连，监测中心服务器上设置有图像分析处理软件，图像分析处理软件用于根据摄像头所拍摄到的水位刻度图像计算出水位高度数值。

但以上水位检测存在很明显的弊端，总结起来，包括以下几个方面：

1、无法全天候使用，在夜间或光照较差的时候，难以获取标尺较为清晰的图像，导致在这些时候无法进行有效的水位监测；

2、图像采集采用摄像头，由于视频的压缩率更高，摄像头采集的图像质量相对较差。

实用新型内容

为了克服上述问题，本实用新型提出了一种基于图像的水位标尺全天候监测系统。使用相机采集水位标尺的图像，并配有补光灯，根据光照强度为相机拍摄图像时补光。将采集到的图像经过第一通信单元传输给监控中心，监控中心对水位标尺的图像进行处理，得到水位数据。

本实用新型采用如下技术方案：

一种基于图像的水位标尺全天候监测系统，包括固定安装的水位标尺，还包括图像采集单元、电源管理单元、第一控制单元、存储单元、第一通信单元和显示单元，图像采集单元、存储单元、第一通信单元和显示单元均分别与第一控制单元连接，电源管理单元为第一控制单元和图像采集单元供电；图像采集单元采集水位标尺的图像传输给第一控制单元，第一控制单元将水位标尺的图像传输到显示单元和存储单元分别进行显示和存储，第一控制单元将水位标尺的图像通过第一通信单元发送给监控中心；图像采集单元包括照度传感器、相机和补光灯。

进一步的，第一通信单元包括第一无线通信模块和/或第一USB通信模块。

进一步的，监控中心包括第二通信单元、图像处理单元和第二控制单元，第二通信单元、图像处理单元分别与第二控制单元相连。

更进一步的，第二通信单元包括第二无线通信模块和/或第二USB通信模块。

进一步的，显示单元为LCD显示屏。

进一步的，电源管理单元包括电源输出模块、充放电控制电路、太阳能电池板和蓄电池，太阳能电池板和蓄电池均通过充放电控制电路与电源输出模块连接。

一种基于图像的水位标尺全天候监测装置，包括立杆和设置在立杆上的图像处理箱与电源保护箱，包括上述的基于图像的水位标尺全天候监测系统，太阳能电池板设置立杆顶端，图像处理箱设置在立杆上部，电源保护箱设置在立杆的底端；电源保护箱内设置有所述的电源输出模块、充放电控制电路和蓄电池；图像处理箱内设置有所述的图像采集单元、第一控制单元、存储单元、第一通信单元和显示单元。

一种基于图像的水位标尺全天候监测装置，包括立杆和设置在立杆上的图像处理箱与电源保护箱，包括上述的基于图像的水位标尺全天候监测系统，图像处理箱内设置有所述的图像采集单元、第一控制单元、存储单元、第一通信单元和显示单元，电源保护箱内设置有所述的电源管理单元。

本实用新型具有以下效果：①使用相机进行拍照，图像质量高，便于分析水位数据；②对水位标尺拍照时进行补光，可以适应全天候监测的需求，弥补以往夜间或弱光条件下无法工作的缺陷；③使用太阳能供电系统，实现绿色生态。

附图说明

图1是基于图像的水位标尺全天候监测系统的结构图；

图2是基于图像的水位标尺全天候监测装置的结构图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

参阅图1和图2所示，本实用新型优选一实施例的一种基于图像的水位标尺全天候监测系统，包括固定安装的水位标尺10，水位标尺10安装在水中。该系统还包括图像采集单元3、电源管理单元1、第一控制单元2、存储单元5、第一通信单元6和显示单元4，其中，图像采集单元3、存储单元5、第一通信单元6和显示单元4均分别与第一控制单元2连接。电源管理单元1为第一控制单元2和图像采集单元3供电；图像采集单元3采集水位标尺10的图像传输给第一控制单元2，第一控制单元2将水位标尺10的图像传输到显示单元4和存储单元5分别进行显示和存储。显示单元4不仅显示图像采集单元3采集的水位标尺10的图像，还显示第一控制单元2的运行情况以及电源管理单元1的用电情况。第一控制单元2将水位标尺10的图像通过第一通信单元6发送给监控中心，同时接收来自监控中心发送来的指令。

该实施例的图像采集单元3包括照度传感器31、CCD（ChargeCoupledDevice，电荷耦合器件）相机32和补光灯33。照度传感器31用于采集水位测量点的光线强度，并将采集结果反馈给第一控制单元2。CCD相机32对焦水位标尺10，用于拍摄水位标尺10的图像。补光灯33用来在光照度不足时，CCD相机32拍摄水位标尺10图像进行灯光补偿。照度传感器31将水位测量点的光照强度情况反馈给第一控制单元2，若光照强度强，则在CCD相机32拍摄时，不开启补光灯33；若光照强度较弱，则第一控制单元2发送指令给补光灯33，在CCD相机32拍照时，补光灯33开启，使CCD相机32能够拍摄到清晰的图像。

该实施例的第一通信单元6包括无线通信模块61和/或USB通信模块62。第一控制单元2通过第一通信单元6与监控中心实现无线通信和/或USB通信。其中，无线通信模块61为蓝牙模块、WIFI模块、3G模块或4G模块。

该实施例的电源管理单元1包括电源输出模块104、充放电控制电路103、太阳能电池板101和蓄电池102，太阳能电池板101和蓄电池102均通过充放电控制电路103与电源输出模块104连接。太阳能电池板101通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能。一部分电能通过充放电控制电路103发送给电源输出模块104，电源输出模块104将电能转换成工作电压后分别给第一控制单元2和图像采集单元3供电；另一部分电能通过充放电控制电路103给蓄电池102进行充电。在阴雨天气，没有太阳光的时候，蓄电池102的电能经过充放电控制电路103发送给电源输出模块104。即有太阳光的时候太阳能电池板101提供电能，没有太阳光的时候，采用蓄电池102供电。

需要说明的是，由于第一控制单元2的工作电压为3.3V，图像采集单元3的工作电压为12V。故该实施例的电源管理单元1输出的工作电压分别为3.3V和12V。

该实施例的显示单元4为LCD显示屏。第一控制单元2向LCD显示屏发送指令，LCD显示屏可用于显示CCD相机32拍摄的水位标尺10的图像，照度传感器31的检测的光照强度，太阳能电池板101的工作状态，蓄电池102的剩余电量，以及第一控制单元2的运行情况等。

监控中心包括第二通信单元12、图像处理单元14和第二控制单元13，第二通信单元12、图像处理单元14分别与第二控制单元13相连。监控中心通过第二通信单元12实现与控制单元2的通信，并接收控制单元2发送的信息以及水位标尺10的图像。第二控制单元13对水位标尺10的图像进行分析与处理，获取水位数据。第二控制单元13跟踪图像采集单元3、电源管理单元1等前端各单元的状态，并查看采集到的水位图像及获取的水位数据，发送控制指令给第一控制单元2。

需要说明的是，该实施例的第二通信单元12包括第二无线通信模块121和/或第二USB通信模块122。监控中心通过第二通信单元12与第一控制单元2实现无线通信或/和USB通信。其中，第二无线通信模块121为蓝牙模块、WIFI模块、3G模块或4G模块。监控中心的第二通信单元12与第一通信单元6的通信模块相同，两者均采用无线通信模块或/和USB通信模块。

为了节约能源，对水位数据不是一直在读取，而是预先设定频率，按照一定的时间间隔获取水位数据。在时间间隔内，该系统不工作，处于休眠状态，当达到预设的时间间隔后，该系统启动图像采集单元3，拍摄水位标尺10的图像，通过第一通信单元6，将水位标尺的图像发送到监控中心，等待10分钟后关闭第一通信单元6。如果监控中心有新的指令，需在这10分钟内由监控中心通过第一通信单元6发送到第一控制单元2。

参阅图2所示，一种基于图像的水位标尺全天候监测装置，包括立杆8和设置在立杆8上的图像处理箱9与电源保护箱7，包括上述的基于图像的水位标尺全天候监测系统，太阳能电池板101设置立杆8顶端，图像处理箱9设置在立杆8上部，电源保护箱7设置在立杆8的底端；电源保护箱7内设置有电源输出模块104、充放电控制电路103和蓄电池102；图像处理箱9内设置有图像采集单元3、第一控制单元2、存储单元5、第一通信单元6和显示单元4。

一种基于图像的水位标尺全天候监测装置，包括立杆8和设置在立杆8上的图像处理箱9与电源保护箱7，包括上述的基于图像的水位标尺全天候监测系统，图像处理箱9内设置有图像采集单3、第一控制单元2、存储单元5、第一通信单元6和显示单元4，电源保护箱7内设置有电源管理单元1。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于图像的水位标尺全天候监测系统，包括固定安装的水位标尺，其特征在于：还包括图像采集单元、电源管理单元、第一控制单元、存储单元、第一通信单元和显示单元，所述图像采集单元、存储单元、第一通信单元和显示单元均分别与第一控制单元连接，电源管理单元为第一控制单元和图像采集单元供电；图像采集单元采集水位标尺的图像传输给第一控制单元，第一控制单元将水位标尺的图像传输到显示单元和存储单元分别进行显示和存储，第一控制单元将水位标尺的图像通过第一通信单元发送给监控中心；所述图像采集单元包括照度传感器、相机和补光灯。

2.如权利要求1所述的基于图像的水位标尺全天候监测系统，其特征在于：所述第一通信单元包括第一无线通信模块和/或第一USB通信模块。

3.如权利要求1所述的基于图像的水位标尺全天候监测系统，其特征在于：所述监控中心包括第二通信单元、图像处理单元和第二控制单元，所述第二通信单元、图像处理单元分别与第二控制单元相连。

4.如权利要求3所述的基于图像的水位标尺全天候监测系统，其特征在于：所述第二通信单元包括第二无线通信模块和/或第二USB通信模块。

5.如权利要求1所述的基于图像的水位标尺全天候监测系统，其特征在于：所述显示单元为LCD显示屏。

6.如权利要求1所述的基于图像的水位标尺全天候监测系统，其特征在于：所述电源管理单元包括电源输出模块、充放电控制电路、太阳能电池板和蓄电池，所述太阳能电池板和蓄电池均通过充放电控制电路与电源输出模块连接。

7.一种基于图像的水位标尺全天候监测装置，包括立杆和设置在立杆上的图像处理箱与电源保护箱，其特征在于：包括权利要求6所述的基于图像的水位标尺全天候监测系统，所述太阳能电池板设置立杆顶端，图像处理箱设置在立杆上部，电源保护箱设置在立杆的底端；所述电源保护箱内设置有所述的电源输出模块、充放电控制电路和蓄电池；所述图像处理箱内设置有所述的图像采集单元、第一控制单元、存储单元、第一通信单元和显示单元。

8.一种基于图像的水位标尺全天候监测装置，包括立杆和设置在立杆上的图像处理箱与电源保护箱，其特征在于：包括权利要求1-5任一项所述的基于图像的水位标尺全天候监测系统，图像处理箱内设置有所述的图像采集单元、第一控制单元、存储单元、第一通信单元和显示单元，电源保护箱内设置有所述的电源管理单元。