專利名稱：基于浮子成像的水位測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
基于浮子成像的水位測(cè)量裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及水位測(cè)量的技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于浮子成像的水位測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
[0002]水位是江、河、湖、海水勢(shì)變化的標(biāo)志，是重要的水情參數(shù)，水位測(cè)量的真實(shí)性和精度直接關(guān)系到防洪、發(fā)電及灌溉等方方面面。在部分偏遠(yuǎn)地區(qū)，水位采集終端甚至仍然采用傳統(tǒng)的機(jī)械式儀表和人工讀數(shù)記錄的方式。即便采用了數(shù)字化儀表，水情數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸仍然存在一些問(wèn)題，如傳統(tǒng)的撥號(hào)或?qū)＞€等有線接入方式不易安裝在大面積水域，同時(shí)具有安裝工程量大、維護(hù)不便等缺點(diǎn)；無(wú)線通信方式中，常見(jiàn)的超短波通信傳輸距離較近，且容易受干擾；如果采用衛(wèi)星通信，則需要投入巨大的成本。因而需要一套集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、 實(shí)時(shí)傳輸和遠(yuǎn)程控制的方便、實(shí)用的解決方案。實(shí)用新型內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、適于完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和時(shí)傳輸國(guó)內(nèi)的基于浮子成像的水位測(cè)量裝置。[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種基于浮子成像的水位測(cè)量裝置， 包括垂直設(shè)于水中的管道、活動(dòng)設(shè)于該管道中且密度小于水的球形浮子、設(shè)于管道頂端的攝像機(jī)。[0005]進(jìn)一步，所述攝像機(jī)的鏡頭與所述管道同中心軸設(shè)置。[0006]進(jìn)一步，所述球形浮子為標(biāo)準(zhǔn)圓球體。[0007]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本實(shí)用新型的水位測(cè)量基本原理根據(jù)物體在眼中的成像原理，東西越遠(yuǎn)，看著就越小，對(duì)于攝像機(jī)、照相機(jī)拍攝的視頻、圖片，同樣是如此。那么，將一個(gè)浮子放在水面上，將攝像機(jī)固定在水面上方某個(gè)位置垂直向下拍攝浮子。隨著水位的上下變化，浮子也會(huì)上下移動(dòng)，繼而與攝像機(jī)的相對(duì)距離也發(fā)生了變化，這種變化在所拍的視頻圖像中體現(xiàn)為浮子所占畫面面積大小的變化。因此，通過(guò)計(jì)算圖像中浮子面積的大小，可以判斷出浮子與攝像機(jī)的相對(duì)距離，由于攝像機(jī)位置是固定的，因而可換算出水位。


[0008]為了使本實(shí)用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中[0009]圖1為實(shí)施例中的基于浮子成像的水位測(cè)量裝置的示意圖。
具體實(shí)施方式
[0010]見(jiàn)圖1，本實(shí)施例的基于浮子成像的水位測(cè)量裝置，包括垂直設(shè)于水中的管道2、3活動(dòng)設(shè)于該管道2中且密度小于水的球形浮子1、設(shè)于管道2頂端的攝像機(jī)3。[0011]所述攝像機(jī)3的鏡頭與所述管道2同中心軸設(shè)置。[0012]所述球形浮子1為標(biāo)準(zhǔn)圓球體。[0013]球形浮子1，采用白色或類白色的輕質(zhì)圓球，球體360度全對(duì)稱的特點(diǎn)可以確保浮子任意翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而不影響到其在視頻畫面上的形態(tài)和大小，同時(shí)輕質(zhì)的球體密度遠(yuǎn)小于水，其至少一半的體積在水面之上，可以讓攝像機(jī)拍攝到整個(gè)球的截面積。外套深色PVC 管，可以限制浮球的活動(dòng)范圍，利于拍攝。攝像機(jī)四周布設(shè)紅外led光源照射浮球，由于浮球和套管的顏色區(qū)別較大，浮球及其輪廓可明顯被識(shí)別出來(lái)，為后期處理提供了方便。[0014]攝像機(jī)和水面的距離與所攝浮球的面積并不呈線性關(guān)系，而是一個(gè)由陡變緩的曲線，即浮球距攝像頭越近，相同的水位變化，浮球面積變化越大。因而該水位測(cè)量方法的精度也是不恒定的，在測(cè)量范圍較小時(shí)才能保證合適的精度，故適用于水位變化不大的水域 (如流動(dòng)性不大的湖泊，高度有限的蓄水池)。[0015]在實(shí)際使用中，加大管徑和浮球直徑，同時(shí)提高攝像機(jī)像素，并加上一些誤差修正手段，可以獲得更高的測(cè)量精度和更大的量程。當(dāng)然，使用這種方法事先需獲得攝像機(jī)的位置參數(shù)，同時(shí)需建立水位和對(duì)應(yīng)像素面積的數(shù)據(jù)庫(kù)，在各標(biāo)定數(shù)據(jù)間的水位可采用一定算法進(jìn)行計(jì)算以獲得。
權(quán)利要求1. 一種基于浮子成像的水位測(cè)量裝置，其特征在于包括垂直設(shè)于水中的管道(2)、活動(dòng)設(shè)于該管道(2)中且密度小于水的球形浮子(1)、設(shè)于管道(2)頂端的攝像機(jī)(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于浮子成像的水位測(cè)量裝置，其特征在于所述攝像機(jī) (3)的鏡頭與所述管道(2)同中心軸設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于浮子成像的水位測(cè)量裝置，其特征在于所述球形浮子(1)為標(biāo)準(zhǔn)圓球體。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于浮子成像的水位測(cè)量裝置，包括垂直設(shè)于水中的管道、活動(dòng)設(shè)于該管道中且密度小于水的球形浮子、設(shè)于管道頂端的攝像機(jī)。根據(jù)物體在眼中的成像原理，東西越遠(yuǎn)，看著就越小，對(duì)于攝像機(jī)、照相機(jī)拍攝的視頻、圖片，同樣是如此。那么，將一個(gè)浮子放在水面上，將攝像機(jī)固定在水面上方某個(gè)位置垂直向下拍攝浮子。隨著水位的上下變化，浮子也會(huì)上下移動(dòng)，繼而與攝像機(jī)的相對(duì)距離也發(fā)生了變化，這種變化在所拍的視頻圖像中體現(xiàn)為浮子所占畫面面積大小的變化。因此，通過(guò)計(jì)算圖像中浮子面積的大小，可以判斷出浮子與攝像機(jī)的相對(duì)距離，由于攝像機(jī)位置是固定的，因而可換算出水位。
文檔編號(hào)H04N7/18GK202285422SQ20112040538
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者冶舒悅, 周冬曉, 左卜, 莊華, 程旭 申請(qǐng)人:常州工學(xué)院