[实用新型]基于浮子成像的水位测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及水位测量的技术领域，具体是一种基于浮子成像的水位测量装置。

背景技术

水位是江、河、湖、海水势变化的标志，是重要的水情参数，水位测量的真实性和精度直接关系到防洪、发电及灌溉等方方面面。在部分偏远地区，水位采集终端甚至仍然采用传统的机械式仪表和人工读数记录的方式。即便采用了数字化仪表，水情数据的实时传输仍然存在一些问题，如传统的拨号或专线等有线接入方式不易安装在大面积水域，同时具有安装工程量大、维护不便等缺点；无线通信方式中，常见的超短波通信传输距离较近，且容易受干扰；如果采用卫星通信，则需要投入巨大的成本。因而需要一套集现场数据采集、实时传输和远程控制的方便、实用的解决方案。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本较低、适于完成现场数据采集和时传输国内的基于浮子成像的水位测量装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于浮子成像的水位测量装置，包括：垂直设于水中的管道、活动设于该管道中且密度小于水的球形浮子、设于管道顶端的摄像机。

进一步，所述摄像机的镜头与所述管道同中心轴设置。

进一步，所述球形浮子为标准圆球体。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：（1）本实用新型的水位测量基本原理：根据物体在眼中的成像原理，东西越远，看着就越小，对于摄像机、照相机拍摄的视频、图片，同样是如此。那么，将一个浮子放在水面上，将摄像机固定在水面上方某个位置垂直向下拍摄浮子。随着水位的上下变化，浮子也会上下移动，继而与摄像机的相对距离也发生了变化，这种变化在所拍的视频图像中体现为浮子所占画面面积大小的变化。因此，通过计算图像中浮子面积的大小，可以判断出浮子与摄像机的相对距离，由于摄像机位置是固定的，因而可换算出水位。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1为实施例中的基于浮子成像的水位测量装置的示意图。

具体实施方式

见图1，本实施例的基于浮子成像的水位测量装置，包括：垂直设于水中的管道2、活动设于该管道2中且密度小于水的球形浮子1、设于管道2顶端的摄像机3。

所述摄像机3的镜头与所述管道2同中心轴设置。

所述球形浮子1为标准圆球体。

球形浮子1，采用白色或类白色的轻质圆球，球体360度全对称的特点可以确保浮子任意翻转运动而不影响到其在视频画面上的形态和大小，同时轻质的球体密度远小于水，其至少一半的体积在水面之上，可以让摄像机拍摄到整个球的截面积。外套深色PVC管，可以限制浮球的活动范围，利于拍摄。摄像机四周布设红外led光源照射浮球，由于浮球和套管的颜色区别较大，浮球及其轮廓可明显被识别出来，为后期处理提供了方便。

摄像机和水面的距离与所摄浮球的面积并不呈线性关系，而是一个由陡变缓的曲线，即浮球距摄像头越近，相同的水位变化，浮球面积变化越大。因而该水位测量方法的精度也是不恒定的，在测量范围较小时才能保证合适的精度，故适用于水位变化不大的水域（如流动性不大的湖泊，高度有限的蓄水池）。

在实际使用中，加大管径和浮球直径，同时提高摄像机像素，并加上一些误差修正手段，可以获得更高的测量精度和更大的量程。当然，使用这种方法事先需获得摄像机的位置参数，同时需建立水位和对应像素面积的数据库，在各标定数据间的水位可采用一定算法进行计算以获得。