CN105973342A - 水位智能监测*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水位智能监测***，包括沿高度方向分布的一把以上的反光水尺和用于监测反光水尺的夜视摄像机，反光水尺包括朝向夜视摄像机方向安装的水尺面板，水尺面板上粘贴反光材料制作的水位高程和\或水位刻度。本发明准确性、可靠性、产品化程度高，使用方便、简单，易保养、维修，可以成规模性生产，安装、施工容易，不易受到外部损坏，无需人员看守。

Description

水位智能监测***

技术领域

本发明涉及水位测量和监测领域，尤其涉及水位智能监测***。

背景技术

目前，工程单位常用的水尺有：

一、传统水尺，工程单位根据观测水位高程需要，在现有建筑物上用油漆图画出水位刻度、高程数字的方式，其难保养、耐候、酸、碱性不强，易褪色脱落；

二、陶瓷、不锈钢水尺面板，易损坏，水位刻度、高程数字也易脱落现象；

三、电子类水位计，浮子式水位计受机械影响，且只适合于岸坡稳定、河床冲淤很小的低含沙量河段使用；跟踪式水位计需安装铁管且铁管进水口需有沉沙和净水设施；压力式水位计需在引压管中不断输气，探头容易堵塞，使得数据不准现象；声波水位计易受介质面反射限制，根据回声波确定水位高程易出现误差。在电子类水位计中，产品不同程度都有计量盲区现象不能解决。

发明内容

本发明目的在于提供一种水位智能监测***，以解决现有的水尺监测测量不便的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种水位智能监测***，包括沿高度方向分布的一把以上的反光水尺和用于监测反光水尺的夜视摄像机，反光水尺包括朝向夜视摄像机方向安装的水尺面板，水尺面板上粘贴反光材料制作的水位高程和\或水位刻度。

作为本发明的方法的进一步改进：

反光水尺为垂直布置的长尺，反光水尺的数量为多把，多把反光水尺沿水岸坡度在高度方向上均匀布置。

反光水尺的水位高程和\或数字刻度采用蓝色和\或黄色反光材料制作，水位刻度采用：上“E”和下“二”的正方向划格的表示方式，“E”字上方第一横格采用黄色反光材料制作；“E”字的左边竖格、第二横格、第三横格以及“E”字下方的“二”采用蓝色反光材料制作。

在“E”字左边第二横格、第三横格和“二”字的右边的水位高程的数字采用红色反光材料制作。

“二”的长度为“E”字上方第一横格的四分之三，水位刻度“E”、下“二”均采用1厘米宽度表示。

反光水尺还包括水尺基座，水尺基座上设有表面套槽和扣板，水尺面板滑动安装于表面套槽内并通过扣板固定定位。

夜视摄像机安装于杆状的智能监测***基座上，且夜视摄像机安装位置高于反光水尺；杆状的智能监测***基座上还装设有太阳能电池板和\或风力发电装置，太阳能电池板和\或风力发电装置为夜视摄像机供电。

杆状的智能监测***基座上还装设有主控盒，主控盒包括电源组件、视频接收组件、视频处理组件和发射组件，电源组件分别与太阳能电池板和\或风力发电装置以及夜视摄像机相连，视频接收组件与夜视摄像机相连，视频处理组件连接于视频接收组件和发射组件之间。

视频处理组件将来自视频接收组件的视频图像进行采样后获得图像数据后，对图像数据进行分析、验证、清洗、转换及去重后，识别实时水位高程并存储。

视频处理组件还将实时水位高程与历史的汇总数据集进行比较并产生比较结果通过发射组件向外传输。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的水位智能监测***，准确性、可靠性、产品化程度高，使用方便、简单，易保养、维修，可以成规模性生产，安装、施工容易，不易受到外部损坏，无需人员看守。

2、本发明水位智能监测***，水位智能监测***采集、监测的水位高程精度高，具有自动监测、遥测、自动测报机制，将水位测报信息发送到有关工作人员的仪器仪表上，能够满足各部门的工作需要特点，可广泛应用于水利、农业、军事、教育、科研、气象等主管部门。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的水位智能监测***的结构示意图。

图中各标号表示：

1、智能监测***基座；2、风力发电装置；3、风力发电机组风轮；4、风力发电机加固件；5、太阳能电池板；6、太阳能电池板固架；7、夜视摄像机；8、夜视摄像机固架；9、主控盒；10、水尺面板；11、反光水尺。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参见图1，本发明的水位智能监测***，包括沿水岸坡度在高度方向上均匀布置多把反光水尺11和用于监测反光水尺11的夜视摄像机7，反光水尺11为垂直布置的长尺，反光水尺11包括朝向夜视摄像机7方向安装的水尺面板10和水尺基座，水尺面板10上粘贴反光材料制作的水位高程和\或水位刻度，水尺基座上设有表面套槽和扣板，水尺面板10滑动安装于表面套槽内并通过扣板固定定位。通过夜视摄像机7能准确获取水位到达的反光水尺11的位置，从而获得水位高程，精度能通过水位刻度的精度来提高。

根据工程单位预制生产的反光水尺11安装地点与要求不同，水尺的制作与安装有所不同。立式、斜立式反光水尺11面板尺与挂条尺寸相匹配固定方式，其安装在工程单位现有建筑物表面；矮桩式水尺面板10尺寸与基座相匹配固定安装方式，在工程单位指定、校核、安装地点高程及其路线的固定安装方式。

本实施例中，反光水尺11表面覆盖、胶装与其匹配的透明塑料板(用于密封)。反光水尺11的水位高程和\或数字刻度采用蓝色和黄色反光材料制作，水位刻度采用：上“E”和下“二”的正方向划格的表示方式，“E”字上方第一横格采用黄色反光材料制作；“E”字的左边竖格、第二横格、第三横格以及“E”字下方的“二”采用蓝色反光材料制作。在“E”字左边第二横格、第三横格和“二”字的右边的水位高程的数字采用红色反光材料制作(每把反光水尺11顶端预留水位高程或编号数字，这些数字根据工程现场来设定，采用红色反光材料制作)。“二”的长度为“E”字上方第一横格的四分之三，水位刻度“E”、下“二”均采用1厘米宽度表示。本实施例中，水尺基座采用不锈钢304制作，其高度、宽度与水尺面板10相匹配安装。

本实施例中，夜视摄像机7安装于杆状的智能监测***基座1上，且夜视摄像机7安装位置高于反光水尺11。本实施例采用超低照高清智能一体化摄像机，其带有全天候防尘、防雨、防冻、防雷设备装置。低照度夜视摄像机7由红外灯板、镜头、摄像主板、摄像机外壳组成。通电后经PCB电路板将电流传输到可把电能转化为光能及热能的红外灯芯上，由红外灯发射出红外光并投射到物体上。收集红外灯投射到物体上后反射的红外光，经聚焦处理成像后传送至摄像主板感光元器件(CCD/CMOS)。感光元器件(CCD/CMOS)将接收到的红外光成像由光转换为电流信号经PCB电路板传输到各工作IC电子元器件进行处理，最终经微处理芯片(DSP)转化为视频信号输出。固定以上各部件的组合，对以上各部件进行保护，达到防水、防尘、防击的作用。同时让整个产品更美观。参见图1夜视摄像机固架8起固定、支撑夜视摄像机7的作用。

本实施例中，杆状的智能监测***基座1上由自上而下安装的风力发电装置2、太阳能电池板5、夜视摄像机7和主控盒9。太阳能电池板5和风力发电装置2通过设置在主控盒9内的电源组件(包括蓄电池)为夜视摄像机7供电。夜视摄像机7通过信号电缆将水位图像数据输送至主控盒9内的视频接收组件。

风力发电装置2由风力发电机组、支撑发电机组的塔架、蓄电池充电控制器、逆变器、卸荷器、并网控制器；风力发电机组包括风轮、发电机；风轮中含叶片、轮毂、加固件等。它有叶片受风力旋转发电、发电机机头转动等功能。其选用：低风速风力发电机能有效提升风力发电机在低风速区域的风能利用，为水位智能监测***提供保障电源。参见图1，风力发电机是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。是水位智能监测***供电的有利来源。风力发电机轮毂转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；风力发电机组风轮3用来接受风力并通过机头转为电能，尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能，机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电机加固件4用于固定风力发电装置2。

太阳能电池板5由：钢化玻璃、EVA用来粘结固定钢化玻璃和发电主体、晶体硅太阳电池片、粘结封装发电主体和背板、铝合金保护层、压件接线盒。钢化玻璃其作用为保护发电主体(如电池片)，透光其选用是有要求的，透光率必须高(一般91％以上)；超白钢化处理。EVA用来粘结固定钢化玻璃和发电主体(如电池片)，透明EVA材质的优劣直接影响到组件的寿命，暴露在空气中的EVA易老化发黄，从而影响组件的透光率，从而影响组件的发电质量除了EVA本身的质量外，组件厂家的层压工艺影响也是非常大的，如EVA胶连度不达标，EVA与钢化玻璃、背板粘接强度不够，都会引起EVA提早老化，影响组件寿命。电池片主要作用就是发电，发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片、薄膜太阳能电池片，两者各有优劣。其选用薄膜太阳能电池，相对设备成本较高，但消耗和电池成本很低，但光电转化效率相对晶体硅电池片一半多点，但弱光效应非常好，在普通灯光下也能发电。EVA作用如上，主要粘结封装发电主体和背板。背板的作用是：密封、绝缘、防水。其选用钢化玻璃，就在与背板和硅胶能达到产品要求。铝合金保护层压件，起一定的密封、支撑作用。接线盒保护整个发电***，起到电流中转站的作用，如果组件短路接线盒自动断开短路电池串，防止烧坏整个***。接线盒中最关键的是二极管的选用，根据组件内电池片的类型不同，其选用是对应的二极管。太阳能电池板5为水位智能监测***提供保障电源。实际使用时，风力发电装置2、太阳能电池板5、低照度夜视摄像机7和主控盒9根据工程单位设计要求。参见图1，本实施例的太阳能电池板5是晶体硅太阳电池片，太阳能电池板固架6起固定、支撑太阳能电池板5的作用。

本实施例中，主控盒9还包括视频接收组件、视频处理组件和发射组件，电源组件分别与太阳能电池板5和风力发电装置2以及夜视摄像机7相连，视频接收组件与夜视摄像机7相连，视频处理组件连接于视频接收组件和发射组件之间。监测***中采用无线网络传输方式，其采用风、光、锂电池相匹配的供电，有效解决水位智能监测***正常工作用电方式。

视频处理组件将来自视频接收组件的视频图像进行采样后获得图像数据后，对图像数据进行分析、验证、清洗、转换及去重后，识别实时水位高程并存储，视频处理组件还将实时水位高程与历史的汇总数据集进行比较并产生比较结果通过发射组件向外传输。水位智能监测***利用夜视芯片的低照度成像特性，通过低照度夜视摄像机7将实时监控的水位变化情况，通过图片、流媒体的格式反馈到智能化图形分析服务器中，智能化图形分析服务器通过由色调分量监测、Canny算子边缘监测等核心技术组成的智能化图形分析算法，结合反光水尺11标定水位，能准确的计算出监测目标的水位高程。通过夜视摄像机7识别现有安装反光水尺11，建立水尺视频模型，在该水尺上进行模型水位高程刻度显示的过程，将工程单位实时监测水位点观测数据高程采集、分析、输送、上传至其指定的遥测终端的有效方式。在遥测终端能显示实时水位高程数据。真正实现了无人值守的情况下，实时反馈被监控水位高程的实际值。

本发明的水位智能监测***按设定时间间隔自动采集、存贮水位数据。其存贮的水位数据通过防水屏蔽通信电缆将水位数据传输至主控盒9外的固定式天线连接，将监测的的水位信息安全、准确、有效地发送、传输到水利、农业、军事、教育、科研、气象等主管部门指定的接收平台，有利于其对于水位数据的分析，作出正确、有效、合理的决策方案。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水位智能监测***，其特征在于，包括沿高度方向分布的一把以上的反光水尺(11)和用于监测所述反光水尺(11)的夜视摄像机(7)，所述反光水尺(11)包括朝向所述夜视摄像机(7)方向安装的水尺面板(10)，所述水尺面板(10)上粘贴反光材料制作的水位高程和\或水位刻度。

2.根据权利要求1所述的水位智能监测***，其特征在于，所述反光水尺(11)为垂直布置的长尺，所述反光水尺(11)的数量为多把，所述多把反光水尺(11)沿水岸坡度在高度方向上均匀布置。

3.根据权利要求1所述的水位智能监测***，其特征在于，所述反光水尺(11)的水位高程和\或数字刻度采用蓝色和\或黄色反光材料制作，水位刻度采用：上“E”和下“二”的正方向划格的表示方式，“E”字上方第一横格采用黄色反光材料制作；“E”字的左边竖格、第二横格、第三横格以及“E”字下方的“二”采用蓝色反光材料制作。

4.根据权利要求3所述的水位智能监测***，其特征在于，在“E”字左边第二横格、第三横格和“二”字的右边的水位高程的数字采用红色反光材料制作。

5.根据权利要求3或4所述的水位智能监测***，其特征在于，“二”的长度为“E”字上方第一横格的四分之三，水位刻度“E”、下“二”均采用1厘米宽度表示。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的水位智能监测***，其特征在于，所述反光水尺(11)还包括水尺基座，所述水尺基座上设有表面套槽和扣板，所述水尺面板(10)滑动安装于所述表面套槽内并通过扣板固定定位。

7.根据权利要求1所述的水位智能监测***，其特征在于，所述夜视摄像机(7)安装于杆状的智能监测***基座(1)上，且所述夜视摄像机(7)安装位置高于所述反光水尺(11)；所述杆状的智能监测***基座(1)上还装设有太阳能电池板(5)和\或风力发电装置(2)，所述太阳能电池板(5)和\或风力发电装置(2)为所述夜视摄像机(7)供电。

8.根据权利要求7所述的水位智能监测***，其特征在于，所述杆状的智能监测***基座(1)上还装设有主控盒(9)，所述主控盒(9)包括电源组件、视频接收组件、视频处理组件和发射组件，所述电源组件分别与所述太阳能电池板(5)和\或风力发电装置(2)以及夜视摄像机(7)相连，所述视频接收组件与所述夜视摄像机(7)相连，所述视频处理组件连接于所述视频接收组件和发射组件之间。

9.根据权利要求8所述的水位智能监测***，其特征在于，所述视频处理组件将来自所述视频接收组件的视频图像进行采样后获得图像数据后，对所述图像数据进行分析、验证、清洗、转换及去重后，识别实时水位高程并存储。

10.根据权利要求9所述的水位智能监测***，其特征在于，所述视频处理组件还将所述实时水位高程与历史的汇总数据集进行比较并产生比较结果通过发射组件向外传输。