CN209132448U - 摄像机及水雨情监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供了一种摄像机及水雨情监测系统，涉及水利自动化监测技术领域，上述摄像机包括：图像传感器、图像处理芯片、存储器、单片机、雨量传感器接口及通信模块；图像传感器与图像处理芯片连接，图像处理芯片与单片机连接，单片机与雨量传感器接口连接，图像处理芯片与通信模块连接，图像处理芯片与存储器连接。在本实用新型实施例提供的摄像机中，摄像机可以通过雨量传感器接口连接雨量传感器，以获取雨量信息，摄像机可以通过图像传感器采集水位的图像信息，从而实现了对水雨情的监测。

Description

摄像机及水雨情监测系统

技术领域

本实用新型涉及水利自动化监测技术领域，特别是涉及摄像机及水雨情监测系统。

背景技术

水资源是人类赖以生存的重要资源，但是随着季节或气候等因素的变化，河流、湖泊或水库等水域的水资源含量也会相应改变。水资源减少会影响人们的生活及生产用水，水资源过量可能会造成洪涝灾害。

因此，希望能够对水域的水雨情进行监测。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种摄像机及水雨情监测系统，以实现对水雨情进行监测，具体技术方案如下：

第一方面，本实用新型实施例提供了一种摄像机，所述摄像机包括：

图像传感器、图像处理芯片、存储器、单片机、雨量传感器接口及通信模块；

所述图像传感器与所述图像处理芯片连接，所述图像处理芯片与所述单片机连接，所述单片机与所述雨量传感器接口连接，所述图像处理芯片与所述通信模块连接，所述图像处理芯片与所述存储器连接；

其中，所述雨量传感器接口用于连接雨量传感器；所述单片机通过所述雨量传感器接口接收由雨量传感器发送的包含雨量信息的电信号，并向图像处理芯片发送包含雨量信息的电信号；所述图像传感器用于将光信号转化为包含图像信息的电信号，并向所述图像处理芯片发送包含图像信息的电信号；所述存储器用于存储所述图像传感器的数据；所述通信模块用于与订阅端通信。

可选的，在本实用新型实施例的摄像机中，所述图像处理芯片将接收的所述包含雨量信息的电信号和所述包含图像信息的电信号发送给所述通信模块。

可选的，所述摄像机还包括：

图像分析芯片，所述图像分析芯片与所述图像处理芯片连接；

其中，所述图像分析芯片接收由所述图像处理芯片发送的包含图像信息的电信号，并向所述图像处理芯片返回包含水位信息的电信号。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种水雨情监测系统，所述系统包括：测控站、雨量传感器及上述第一方面任一所述的摄像机；所述雨量传感器与所述摄像机的雨量传感器接口连接，所述摄像机接收所述雨量传感器发送的包含雨量信息的信号；所述摄像机与所述测控站通信连接；其中，所述摄像机将包含雨量信息及图像数据的信号发送给所述测控站。

可选的，所述图像数据为摄像机采集的包含水位尺的图像数据。

可选的，所述摄像机的通信模块为网络接口，所述水雨情监测系统还包括通信装置；所述通信装置与所述网络接口连接；

其中，所述摄像机将包含雨量信息及图像数据的电信号发送给所述通信装置，所述通信装置与所述测控站通信连接。

可选的，在本实用新型实施例的水雨情监测系统中，所述摄像机包括图像分析芯片，所述图像分析芯片基于摄像机采集的包含水位尺的图像数据输出水位信息，所述摄像机将携带雨量信息、图像信息及水位信息的电信号发送给所述测控站。

在本实用新型实施例提供的摄像机及水雨情监测系统中，上述摄像机包括：图像传感器、图像处理芯片、存储器、单片机、雨量传感器接口及通信模块；图像传感器与图像处理芯片连接，图像处理芯片与单片机连接，单片机与雨量传感器接口连接，图像处理芯片与通信模块连接，图像处理芯片与存储器连接；其中，雨量传感器接口用于连接雨量传感器；单片机通过雨量传感器接口接收由雨量传感器发送的包含雨量信息的电信号，并向图像处理芯片发送包含雨量信息的电信号；图像传感器用于将光信号转化为包含图像信息的电信号，并向图像处理芯片发送包含图像信息的电信号；存储器用于存储图像传感器的数据；通信模块用于与订阅端通信。摄像机可以通过雨量传感器接口连接雨量传感器，以获取雨量信息，摄像机可以通过图像传感器采集水位的图像信息，从而实现了对水雨情的监测。当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例的摄像机的一种示意图；

图2为本实用新型实施例的摄像机的另一种示意图；

图3为本实用新型实施例的水雨情监测系统的一种示意图；

图4为本实用新型实施例的水雨情监测系统的另一种示意图；

图5为现有技术的水雨情监测装置的一种示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为了实现对指定位置进行水雨情检测，本实用新型实施例提供了一种相机，参见图1，该摄像机包括：

图像传感器101、图像处理芯片102、单片机103、雨量传感器接口104、通信模块105及存储器106；

上述图像传感器101与上述图像处理芯片102连接，上述图像处理芯片102与上述单片机103连接，上述单片机103与上述雨量传感器接口104连接，上述图像处理芯片102与上述通信模块105连接，上述图像处理芯片102与上述存储器106连接；

其中，上述雨量传感器接口104用于连接雨量传感器；上述单片机103通过上述雨量传感器接口104接收由雨量传感器发送的包含雨量信息的电信号，并向图像处理芯片102发送包含雨量信息的电信号；上述图像传感器101用于将光信号转化为包含图像信息的电信号，并向上述图像处理芯片102发送包含图像信息的电信号；上述存储器106用于存储上述图像传感器的数据；上述通信模块105用于与订阅端通信。

图像传感器101将监测场景水面图像的光信号转化为电信号。并将电信号传输给图像处理芯片102。具体的，图像传感器101可以为CCD(Charge-coupled Device，电荷耦合元件)或CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)等。

雨量传感器接口104用于连接雨量传感器，单片机103通过雨量传感器接口104获取雨量传感器采集的雨量信息，并对雨量信息进行处理，例如将雨量传感器的模拟信号转化为数字信号，对雨量信息进行汇总及计算，对雨量信息进行封包等。单片机103将处理后的雨量信息发送给图像处理芯片102。

图像处理芯片102对图像触感器101采集的图像信息进行处理，例如编码压缩及封包等，同时将单片机103发送的雨量信息进行处理，例如计算及封包等，并通过通信模块105发送处理后的图像信息及雨量信息。

可选的，图像处理芯片102将接收的包含雨量信息的电信号和包含图像信息的电信号发送给上述通信模块105。

通信模块105用于与订阅端通信，向订阅端发送图像信息及雨量信息。订阅端是指水雨情信息的监控端，例如测控站等。订阅端可以通过预设的图像分析方法，例如，基于深度学习神经网络，对水面的图像信息进行分析，以确定水位信息，同时订阅端接收雨量信息，实现水雨情监测。

存储器106可以包括RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)，也可以包括NVM(Non-Volatile Memory，非易失性存储器)等，例如存储器106为至少一个磁盘存储器。存储器106用于存储数据，例如，雨量信息、图像信息或水位信息等。

在本实用新型实施例中，摄像机可以通过雨量传感器接口连接雨量传感器，以获取雨量信息，摄像机可以通过图像传感器采集水面的图像信息，从而实现了对水雨情的监测。

可选的，参见图2，本实用新型实施例的摄像机还包括：

图像分析芯片107，上述图像分析芯片107与上述图像处理芯片102连接；

其中，上述图像分析芯片107接收由上述图像处理芯片102发送的包含图像信息的电信号，并向上述图像处理芯片102返回包含水位信息的电信号。

图像分析芯片107用于对采集的图像信息进行分析，得到水位信息，并将水位信息发送给图像处理芯片102，图像处理芯片102将水位信息进行处理封装，通过通信模块105发送到外部网络。

图像分析芯片107通过预设的图像分析方法，例如，基于深度学习的目标检测方法或利用特征匹配技术的目标检测方法等，对包含水面的图像信息进行分析，以确定水位信息，从而实现对水位信息的监测。例如，提前将多组包含水面的图像信息及各图像信息对应的水位信息，输入到CNN(Convolutional Neural Network，卷积神经网络)模型中，对CNN模型进行训练。图像分析芯片107利用训练后的CNN模型对水面的图像信息进行分析，以确定水位信息。

在本实用新型实施例中，通过图像分析芯片从水面的图像信息中获取水位信息，图像分析芯片通过网络端口向订阅端发送图像信息、水位信息及雨量信息，从而实现了对水雨情的监测。

本实用新型实施例还提供了一种水雨情监测系统，如图3所示，该水雨情监测系统包括：

测控站301、摄像机302及雨量传感器303；上述雨量传感器303与上述摄像机302的雨量传感器接口连接，上述摄像机302接收上述雨量传感器303发送的包含雨量信息的信号；上述摄像机302与上述测控站301通信连接；其中，上述摄像机301将包含雨量信息及图像数据的信号发送给上述测控站301。

测控站301为能够接收及存储数据的终端，例如，测控站301可以为多台计算机组成的服务器，或测控站301可以为一台单独的计算机，甚至测控站301还可以为智能手机等。测控站301能够对接收到的数据进行分析及展示，必要时还可以进行告警，例如，测控站301对接收到的雨量信息进行分析，在雨量信息超过预设降水量阈值时，测控站301生成表征降水量超标的告警；测控站301对水位信息进行分析，在水位信息超过预设水位阈值时，测控站301生成表征水位超标的告警；测控站301在指定显示器上显示图像信息及雨量信息等。

可选的，测控站301可以通过预设的图像分析方法，对图像信息进行分析，以确定水位信息，从而实现对水位信息的监测。在摄像机302发送的数据中不包括水位信息时，测控站301可以通过对水位图像进行分析，以获取水位信息。

测控站301可以被动的接收由通信模块发送的数据，也可以通过向通信模块发送数据读取指令，以主动获取数据，从而方便监测人员及时掌握水雨情信息。上述测控站301与上述摄像机302通信连接，测控站301与摄像机302可以利用有线信号进行通信，也可以通过无线信号进行通信，当然测控站301与摄像机302间可以通过基站等设备进行通信转发。

上述摄像机302包括：图像传感器、图像处理芯片、存储器、单片机、雨量传感器接口及通信模块；上述图像传感器与上述图像处理芯片连接，上述图像处理芯片与上述单片机连接，上述单片机与上述雨量传感器接口连接，上述图像处理芯片与上述通信模块连接，上述图像处理芯片与上述存储器连接；

其中，上述雨量传感器接口用于连接雨量传感器；上述单片机通过上述雨量传感器接口接收由雨量传感器发送的包含雨量信息的电信号，并向图像处理芯片发送包含雨量信息的电信号；上述图像传感器用于将光信号转化为包含图像信息的电信号，并向上述图像处理芯片发送包含图像信息的电信号；上述存储器用于存储上述图像传感器的数据；上述通信模块用于与订阅端通信。

可选的，上述摄像机302还包括：图像分析芯片，上述图像分析芯片基于摄像机采集的包含水位尺的图像数据输出水位信息，其中，上述图像分析芯片与上述图像处理芯片连接，上述图像分析芯片接收由上述图像处理芯片发送的包含图像信息的电信号，并向上述图像处理芯片返回包含水位信息的电信号。在本实用新型实施例的水雨情监测系统中，当上述摄像机302包括图像分析芯片时，上述摄像机302将携带雨量信息、图像信息及水位信息的电信号发送给上述测控站301。

雨量传感器303用于采集雨量信息，雨量信息表征单位时间内降水量的多少，雨量传感器303将采集到的雨量信息，发送给摄像机302。雨量传感器303可以为任意类型的雨量传感器。

通过本实用新型实施例的水雨情监测系统，能够通过测控站，远程监测雨量信息及水位信息，实现了远程监测水雨情信息。

可选的，参见图4，在本实用新型实施例的水雨情监测系统中，上述图像数据为摄像机302采集的包含水位尺的图像数据。

水位尺用于测量水位深度，水位尺上标有刻度线，刻度线上的数字表征该刻度线与地面间的距离。水位尺设置在摄像机302的监控范围内，摄像机302可以通过采集包含水位尺的图像信息，在图像信息中通过水位尺更直观的获取水位信息。

摄像机302中的图像分析芯片能够根据监测场景水面的图像信息，确定水位信息。摄像机302采集包括水位尺的水面图像，摄像机302中的图像分析芯片通过预设的图像分析方法，例如，基于深度学习的目标检测方法或利用特征匹配技术的目标检测方法等，对包含水位尺的水面图像进行分析，以确定水位信息，从而实现对水位信息的监测。例如，提前将多组包含水位尺的图像信息，及各图像信息各自对应的水位信息，输入到CNN模型中，对CNN模型进行训练。摄像机302中的图像分析芯片利用训练后的CNN模型对包含水位尺的图像信息进行分析，以确定水位信息。

可选的，上述摄像机302的通信模块为第四代移动通信技术4G模块。

将4G(The 4th Generation mobile communication technology，第四代移动通信技术)模块内置在摄像机302中，摄像机302可以通过4G模块向测控站发送雨量信息、水位信息及图像信息等，并且可以通过无线信号实现与远端测控站的通信。当然，摄像机302中的通信模块还可以为其它具有通信功能的模块，例如NB-IoT(Narrow Band Internet ofThings，窄带物联网)模块等。

可选的，上述摄像机302的通信模块为网络接口，上述水雨情监测系统还包括通信装置304；上述通信装置304与上述网络接口连接；

其中，上述摄像机302将包含雨量信息及图像数据的电信号发送给上述通信装置304，上述通信装置304与上述测控站301通信连接。

通信装置304用于实现与测控站的通信。通信装置304可以为光纤通信装置或无线通信装置等。例如，通信装置303可以通过电缆或光纤等有线线路与测控站301通信，还可以通过电磁波或量子波等无线信号与测控站301通信。摄像机302可以通过通信装置304主动向测控站发送数据，例如摄像机302周期性的通过通信装置304向测控站301发送数据；或摄像机302可以在接收到由通信装置304转发的测控站301的信息读取指令后，通过通信装置304向测控站301发送数据。

可选的，上述雨量传感器303为翻斗式雨量计。

翻斗式雨量计可以由感应器及信号记录器组成，感应器包括翻斗。雨水由入水口最终流入翻斗中，当翻斗中积水量达到预设高度(例如0.1毫米等)时，翻斗便失去平衡翻倒，翻斗中的水流出后翻斗又恢复平衡。翻斗每翻倒一次，记录器便记录一次，从而实现采集雨量信息。

在本实用新型实施例中，雨量传感器303为翻斗式雨量计，实现了雨量信息的持续测量。

可选的，上述雨量传感器303为称重式雨量计。

称重式雨量计通过测量接雨杯重量的变化，来实现采集雨量信息。接雨杯除了能够接收降雨外，还能够接收冰雹及雪等降水。

在本实用新型实施例中，雨量传感器303为称重式雨量计，实现了对冰雹、雨及雪等降水信息的采集，信息采集更加全面。

可选的，在上述通信装置304为光纤通信装置时，该光纤通信装置包括防水外壳及光纤通信主板。

通信装置304为独立的光纤通信装置，防水外壳用于保护光纤通信主板，光纤通信主板用于与摄像机302进行数据交互，并且可以通过光纤线路实现与测控站301的通信。

可选的，上述通信装置304为无线通信装置，该无线通信装置包括防水外壳及无线通信主板。

通信装置304为独立的无线通信装置，防水外壳用于保护无线通信主板，无线通信主板用于与摄像机302进行数据交互，并且可以通过无线信号实现与测控站301的通信。

本实用新型实施例中的水雨情监测系统，可以采用任意的供电方式。例如，通过市电等为水雨情监测系统供电。

可选的，上述水雨情监测系统还包括：电源模块，上述电源模块连接上述雨量传感器303及上述摄像机302。

可选的，在水雨情监测系统还包括通信装置304时，电源模块还可以连接通信装置304。

对于深山或保护区中的水域，由于远离人群或出于环境保护等原因，不方便拉设电线。因此，本实用新型实施例的水雨情监测装置还可以包括电源模块。电源模块连接雨量传感器、摄像机及通信模块，为雨量传感器、摄像机及通信模块提供工作电源。

可选的，上述电源模块为太阳能发电模块。在电源模块为太阳能发电模块时，可以利用太阳能为水雨情监测装置供电，以保证水雨情监测装置的持续运行。

可选的，上述电源模块为风力发电模块。在电源模块为风力发电模块时，可以利用风能为水雨情监测装置供电，以保证水雨情监测装置的持续运行。

可选的，本实用新型实施例水雨情监测系统可以如图4所示，包括测控站301、摄像机302、雨量传感器303、水位尺和通信装置304，摄像机302中的图像分析芯片通过智能图像分析的方法，读取安装于现场的水位尺的刻度，获得水位信息，同时摄像机302直接接入雨量传感器303，获得雨量信息，摄像机302采集到水位信息及雨量信息后，通过通信装置304将水位、雨量信息及图像、视频信息传送到测控站301，同时也接受测控站301发出的水位、雨量及图像、视频召测命令。

现有的水雨情监测系统如图5所示，由测控站、水位传感器、雨量传感器、遥测终端、水位尺、摄像机和通信装置组成，现有的水雨情监测装置存在成本较高、故障率较高、易受干扰等缺点，同时由于水雨情监测装置只能将数据传回中心站，如果出现预警，难以确认是系统故障还是现场出现了险情，因此在水雨情监测装置中，还需要在现场加上图像或视频监控设备，实时或定时查看安装于现场的水位尺，当出现预警时便于人工远程确认。

本实用新型实施例水雨情监测系统由测控站301、摄像机302、雨量传感器303、水位尺和通信装置304组成，不同于现有的水雨情监测装置由测控站、水位传感器、雨量传感器、遥测终端、水位尺和通信装置组成，结构简单，可靠性高、成本低。通过摄像机中的图像分析芯片对水位尺刻度的读取，不同于现有的采用水位传感器的方式，结构简单，可靠性高、成本低。摄像机可直接将雨量传感器的信号接入，不同于现有的采用接入遥测终端的方式，结构简单。本实用新型实施例水雨情监测装置能实时监测水雨情信息，并将实时水雨情信息上传到测控站。与现有的水雨情监测装置相比，结构简化，成本低、可靠性高、维护方便、不易受干扰。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种摄像机，其特征在于，所述摄像机包括：

图像传感器、图像处理芯片、存储器、单片机、雨量传感器接口及通信模块；

所述图像传感器与所述图像处理芯片连接，所述图像处理芯片与所述单片机连接，所述单片机与所述雨量传感器接口连接，所述图像处理芯片与所述通信模块连接，所述图像处理芯片与所述存储器连接；

其中，所述雨量传感器接口用于连接雨量传感器；所述单片机通过所述雨量传感器接口接收由雨量传感器发送的包含雨量信息的电信号，并向图像处理芯片发送包含雨量信息的电信号；所述图像传感器用于将光信号转化为包含图像信息的电信号，并向所述图像处理芯片发送包含图像信息的电信号；所述存储器用于存储所述图像传感器的数据；所述通信模块用于与订阅端通信。

2.根据权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述图像处理芯片将接收的所述包含雨量信息的电信号和所述包含图像信息的电信号发送给所述通信模块。

3.根据权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述摄像机还包括：

图像分析芯片，所述图像分析芯片与所述图像处理芯片连接；

其中，所述图像分析芯片接收由所述图像处理芯片发送的包含图像信息的电信号，并向所述图像处理芯片返回包含水位信息的电信号。

4.一种水雨情监测系统，其特征在于，所述系统包括：测控站、如权利要求1-3任一所述的摄像机及雨量传感器；所述雨量传感器与所述摄像机的雨量传感器接口连接，所述摄像机接收所述雨量传感器发送的包含雨量信息的信号；所述摄像机与所述测控站通信连接；其中，所述摄像机将包含雨量信息及图像数据的信号发送给所述测控站。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述图像数据为摄像机采集的包含水位尺的图像数据。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述摄像机的通信模块为网络接口，所述水雨情监测系统还包括通信装置；所述通信装置与所述网络接口连接；

其中，所述摄像机将包含雨量信息及图像数据的电信号发送给所述通信装置，所述通信装置与所述测控站通信连接。

7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述摄像机包括图像分析芯片，所述图像分析芯片基于摄像机采集的包含水位尺的图像数据输出水位信息，所述摄像机将携带雨量信息、图像信息及水位信息的电信号发送给所述测控站。