CN219368870U - 一种水位监测装置 - Google Patents

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陈丹
孟祥虎
白海洋
唐宏璐
张婉君
仇浩
卢慧敏
汤盛然
钟紫悦
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Abstract

本实用新型公开了一种水位监测装置，属于水位监测技术领域，包括支架、控制箱、浮子固定管、浮子和红外线摄像头，浮子设置在中空的浮子固定管中，浮子固定管安装在待监测地点的岸边，浮子固定管在地底的末端连通待监测地点的水体，浮子固定管在与红外线摄像头同一水平线处设有一个红外感应点，浮子的中心位置也设有一个红外感应点，控制箱内设有微处理器和图像处理模块，红外线摄像头安装在支架上且和微处理器连接，红外线摄像头用于拍摄包含两个红外感应点的图像并传递给微处理器，再由微处理器将所述图像传递给图像处理模块进行水位计算；本实用新型通过连通器原理、浮子的设置、红外感应技术提高水位监测的精度，且适应程度高，对设备要求低。

Description

一种水位监测装置
技术领域
本实用新型涉及一种水位监测装置，属于水位监测技术领域。
背景技术
目前，实时水位监测除人工报告外，主要有两种自动化的办法，一种是在现场安装水位检测仪，再通过无线或有线的方式报送；另一种是传统的水位监测主要是在水中设置一个具有一定刻度的标杆，通过摄像头对标杆进行拍照，获取标杆和水面交汇区域的图像，然后通过人眼观察方式或者数字识别技术获取此时标杆上的刻度，例如专利号为CN109766886A的发明专利，这种方式对图像清晰度要求极高，极易出现测量不准确或无法得到测量结果。这两种方法，不仅测量精度有待提高，而且都必须由专用的设备来采集和识别，建设成本和维护成本高，只能在个别要点布设，没办法大面积快速推广。又如专利号为CN103852130A的发明专利，这种测量方法还需计算参照物距离水面的距离且受时间(夜间)、天气(雨雪、大雾)影响较大，因此有必要寻找一种简单、便捷、测量精度高且适应全时段、全天候的测量方法及技术装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种水位监测装置，解决现有技术中测量精度低、设备要求高、适应度低等缺陷。
为实现以上目的，本实用新型是采用下述技术方案实现的：
本实用新型提供了一种水位监测装置，包括支架、控制箱、浮子固定管、浮子和红外线摄像头，浮子设置在中空的浮子固定管中，浮子固定管安装在待监测地点的岸边，浮子固定管在地底的末端连通待监测地点的水体，浮子固定管在与红外线摄像头同一水平线处设有一个红外感应点，浮子的中心位置也设有一个红外感应点，控制箱内设有微处理器和图像处理模块，红外线摄像头安装在支架上且和微处理器连接，红外线摄像头用于拍摄包含两个红外感应点的图像并传递给微处理器，再由微处理器将所述图像传递给图像处理模块进行水位计算。
进一步的，所述浮子固定管是PVC管。
进一步的，所述控制箱内还设有电源模块，电源模块的接口端经由电池电压采集接口与所述微处理器上相应的I/O端口连接。
进一步的，所述控制箱内还设有连接微处理器的无线数据传输模块，用于将实时监测到的水位数据发送至电子设备。
进一步的，所述无线数据传输模块和微处理器上相应的I/O端口连接。
进一步的，所述图像处理模块和微处理器上相应的I/O端口连接。
进一步的，所述浮子固定管的末端设置有过滤网，用于过滤水体中的固体杂质。
进一步的，所述支架的顶端设置有太阳能电池板，太阳能电池板连接控制箱和红外线摄像头，用于为水位监测装置提供电能。
进一步的，所述图像处理模块中设有一个距离设定装置，距离设定装置能够根据红外线摄像头距浮子固定管上红外感应点的实际安装距离自动确定两个红外感应点在所述图像上距离与实际距离的比例。
与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：
本实用新型提供的一种水位监测装置，通过将支架和浮子固定管安装在待监测地点的岸边，不会受到河水、田间水的冲刷、锈蚀，无需人工值守，受风力等自然因素影响低；浮子固定管在岸边的地下连通水体，通过连通器原理将待监测地点的水位监测放在岸边等更易观测的地方使红外线摄像头距离水位更近监测，避免了现有技术中摄像头距离刻度尺太远以及可能会有未知物遮挡的情况，减小误差，提高水位监测的精度；通过在浮子固定管中设置一个浮子，将待测水位转换为浮子的高度，保证红外线摄像头可正对着红外感应点进行拍摄，很大程度上减小了现有技术中摄像头监测水位时倾角太大产生的误差，进一步提高水位监测的精度；利用红外线摄像头的红外感应技术，可在夜间完成拍摄，可完全穿透浓烟、部分衰减地穿透浓雾，不需要可见光，在夜间图像清晰度甚至超过白天，响应速度快，可达每秒50Hz图像输出；另外，其结构简单，安装方便，能够在不同场景进行水位监测，适应程度高，且对设备地要求也不高，成本低廉。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的一种水位监测装置的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的控制箱的结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的一种水位监测装置的运行流程图。
图中：1、红外线摄像头；2、控制箱；3、太阳能电池板；4、支架；5、浮子；6/7、红外感应点；8、浮子固定管；9、过滤网。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1所示，本实用新型提供的一种水位监测装置，包括支架4、控制箱2、浮子固定管8、浮子5、红外线摄像头1、太阳能电池板3和过滤网9。
浮子固定管8和支架4都设置在待监测地点的岸边等更易观测的地点，浮子固定管8更接近水体。
浮子固定管8在地底的末端连通待监测地点的水体，浮子5设置在中空的浮子固定管8中，浮子固定管8是PVC管，浮子固定管8在与红外线摄像头1同一水平线处设有一个红外感应点7，浮子5的中心位置也设有一个红外感应点6。
浮子固定管8的末端设置有过滤网9，用于过滤水体中的固体杂质。
太阳能电池板3设置在支架4的顶端，且连接电源模块，用于为水位监测装置提供电能。
根据图3提供的运行流程图，本实用新型提供的水位监测装置的实际运行流程如下：
如图2所示，控制箱2中设有控制电路，控制电路上设置有微处理器，控制箱2中还设有图像处理模块、无线数据传输模块、电源模块，电源模块的接口端经由电池电压采集接口与微处理器上相应的I/O端口连接，连接微处理器的无线数据传输模块，用于将实时监测到的水位数据发送至电子设备，无线数据传输模块和微处理器上相应的I/O端口连接，红外线摄像头1安装在支架4上且和微处理器连接，红外线摄像头1用于拍摄包含两个红外感应点的图像并传递给微处理器，再由微处理器将所述图像传递给图像处理模块进行水位计算。
如图3所示，图像处理模块中设有一个距离设定装置，距离设定装置能够根据红外线摄像头1距浮子固定管8上红外感应点的实际安装距离自动确定两个红外感应点6、7在所述图像上距离与实际距离的比例。
确定好红外线摄像头1的安装高度和距浮子5中心的距离，确保两个红外感应点6、7在同一水平线时对应的水位H0已知，然后红外线摄像头1对两个红外感应点6、7进行拍摄，并将拍摄到的包含两个红外感应点6、7的图像传输至微处理器模块，微处理器模块再将图像传输给图像处理模块，通过图像处理模块将红外线摄像头1的偏角转换成对应的水位数据。
由于图像上两个红外感应点6、7的图上距离h(浮子5中心的红外感应点6在上为正，在下为负)及其与实际距离的比例α已知，且两个红外感应点6、7在同一水平线时对应的水位H0已知，则实时监测水位H＝H0+α*h，最后通过无线数据传输模块将水位数据发送至电子设备。
装置安装时特别要注意根据实测水位变幅范围选定合适的红外线摄像头1与浮子5之间的距离L以便红外线摄像头1可以拍摄到合适范围内的图像，减小监测误差。
假设装置安装外线摄像头与浮子5之间的距离L＝1m，此时两个红外感应点6、7的图上距离h实际距离比例α＝20，两个红外感应点在同一水平线时对应的水位H0＝0.5m，水位变幅为0-1m，当红外线摄像头1对两个红外感应点6、7进行拍摄时，图像上两个红外感应点6、7的图上距离h＝0.01m时，则此时水位H＝H＝H0+α*h＝0.5+30*0.01＝0.5+0.3＝0.8m；图像上两个红外感应点6、7的图上距离h＝0.004时，则此时水位H＝H＝H0+α*h＝0.5+30*0.004＝0.5+0.12＝0.62m。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种水位监测装置，其特征在于，包括支架、控制箱、浮子固定管、浮子和红外线摄像头，浮子设置在中空的浮子固定管中，浮子固定管安装在待监测地点的岸边，浮子固定管在地底的末端连通待监测地点的水体，浮子固定管在与红外线摄像头同一水平线处设有一个红外感应点，浮子的中心位置也设有一个红外感应点，控制箱内设有微处理器和图像处理模块，红外线摄像头安装在支架上且和微处理器连接，红外线摄像头用于拍摄包含两个红外感应点的图像并传递给微处理器，再由微处理器将所述图像传递给图像处理模块进行水位计算。
2.根据权利要求1所述的一种水位监测装置，其特征在于，所述浮子固定管是PVC管。
3.根据权利要求1所述的一种水位监测装置，其特征在于，所述控制箱内还设有电源模块，电源模块的接口端经由电池电压采集接口与所述微处理器上相应的I/O端口连接。
4.根据权利要求1所述的一种水位监测装置，其特征在于，所述控制箱内还设有连接微处理器的无线数据传输模块，用于将实时监测到的水位数据发送至电子设备。
5.根据权利要求4所述的一种水位监测装置，其特征在于，所述无线数据传输模块和微处理器上相应的I/O端口连接。
6.根据权利要求1所述的一种水位监测装置，其特征在于，所述图像处理模块和微处理器上相应的I/O端口连接。
7.根据权利要求1所述的一种水位监测装置，其特征在于，所述浮子固定管的末端设置有过滤网，用于过滤水体中的固体杂质。
8.根据权利要求3所述的一种水位监测装置，其特征在于，所述支架的顶端设置有太阳能电池板，太阳能电池板连接所述电源模块，用于为水位监测装置提供电能。
9.根据权利要求1所述的一种水位监测装置，其特征在于，所述图像处理模块中设有一个距离设定装置，距离设定装置能够根据红外线摄像头距浮子固定管上红外感应点的实际安装距离自动确定两个红外感应点在所述图像上距离与实际距离的比例。
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