[发明专利]基于摄像头的阵列式高精度液位测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种液位测量装置，特别是涉及一种基于摄像头的阵列式高精度液位测量装置。

背景技术

液位测量在各行业中应用广泛，主要应用在明渠、水库、水电站、船闸、泵站等水利、水电、水文室外场合。

目前，液位传感方式主要有四种：浮球式编码传感器、投入式液位变送器、超声波式液位变送器、雷达式液位变送器。

浮球式编码传感器利用挂在转轮上的浮球和重锤间的转动来将液位的变化映射到与挂轮同轴的编码器的码值上，从而测量出对应的液位。这种测量方式安全可靠、寿命长；缺点是需要建造专用的测井，通常测井需直径400mm以上，个别场合可以安装直径100mm的测井，但需加装导向轮等改装附件，测井的施工会花费较大的人力、物力，因此施工较麻烦。

投入式液位变送器则是在钢体变送器内部安置压力应变片，应变片一侧通过带有中空管的电缆与外界大气相通，另一侧则与待测液体接触，利用二侧的压差使应变片变形，从而形成液位对应的mV级电压信号。此种方式施工方便，基本是投入液体即可；缺点是中空管易随电缆弯曲而堵塞，同时，由于应变片长期直接与受侧介质接触，时间长了，会产生表面结垢、模拟单元温漂零漂等现象，从而使测量严重失真。

超声波式液位变送器安装在液位上方固定位置，通过超声波换能器打出超声波，遇液面折回后，再通过换能器采集到回波，从而确认液位位置。这种方式安装较简单，精度也较好，但受天气影响较大，在恶劣天气中，几乎无法正常使用。

雷达式液位变送器与超声波式液位变送器工作原理类似，只不过不使用超声波，而是使用雷达波方式。其受天气的影响比超声波方式要小，精度更高。但目前此类设备受限于很高的成本而应用范围较小。

为了解决上述传统液位测量装置的不足，本申请发明人提出了一种基于摄像头的液位测量装置，通过摄像头拍摄液位所处的可视刻度，从而实现远程的人工监测或基于图像识别技术的液位智能化读取。然而，要想实现高精度的液位测量，相邻可视刻度间距必须足够小，因此在液位升降过程中，相邻刻度之间极易残留水珠，这将导致摄像头很难清晰地识别实际液位高度，造成了很大的测量误差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于摄像头的阵列式高精度液位测量装置，每一列上相邻可视刻度之间保持大间隔，避免残留水珠影响摄像头对客观液位的识别；通过横向扩展的多个列实现阵列式定位测量，液位测量精度高；通过液位刻度直观地显示液位高度，再通过摄像头拍摄液位刻度实现液位变化的远程监测，便于监测中心的人工查看及核实。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于摄像头的阵列式高精度液位测量装置，包括至少两个横向并排设置的液位测量列、浮子、摄像头和监测中心服务器，浮子悬浮于液面上，摄像头固定安装在浮子上，每个液位测量列上均设有多个可视刻度，摄像头用于拍摄可视刻度，摄像头通过通信线路与监测中心服务器相连；

纵向上，每个液位测量列上相邻的可视刻度之间保持第一大间隔L，该第一大间隔L使得液位升降过程中纵向相邻可视刻度之间不残留水珠；横向上，相邻液位测量列上的相邻可视刻度之间在纵向刻度上保持小间隔ΔL，该小间隔ΔL保证实现高精度，相邻液位测量列上的相邻可视刻度之间在横向间距上保持第二大间隔W，该第二大间隔W使得液位升降过程中横向相邻可视刻度之间不残留水珠，用横向错开的方式换取高精度测量。

所述的可视刻度在横向上规则降序排列，设液位测量列的数量为n，n为大于等于2的正整数，第一液位测量列上设置的可视刻度的位置刻度分别为L、2L、3L、4L、……、ML，L为正数，M为正整数；第二液位测量列上设置的可视刻度的位置刻度分别为L-L/n、2L-L/n、3L-L/n、4L-L/n、……、ML-L/n；第三液位测量列上设置的可视刻度的位置刻度分别为L-2L/n、2L-2L/n、3L-2L/n、4L-2L/n、……、ML-2L/n；……；第n液位测量列上设置的可视刻度的位置刻度分别为L-(n-1)L/n、2L-(n-1)L/n、3L-(n-1)L/n、4L-(n-1)L/n、……、ML-(n-1)L/n。