[发明专利]一种基于图像采集的稻田水位监测系统及方法

说明书

本发明提供一种基于图像采集的稻田水位监测系统及方法，包括标尺、图像采集处理系统、滤网、沉砂槽、基准平台、光伏板、立柱及固定部件；标尺垂直竖立于基准平台之上，用于标识稻田实时水位，利用具有定时红外摄像、文件储存、蓄电功能以及数据处理功能的图像采集处理系统定时拍摄标尺、储存图像并识别水位，通过滤网和沉砂槽保证系统的可靠性，利用光伏板为图像采集处理系统提供电力。本发明提供的稻田水位监测系统测量准确、可靠度高、施工方便、成本低廉。

技术领域

本发明属涉及农业面源污染监测领域的系统，具体地说，涉及一种用于稻田水位监测的系统及方法。

背景技术

随着工业废水和城市生活污水等点源污染得到有效控制，农业面源污染已经逐渐成为水环境污染的最重要来源。水稻作为最重要的农作物之一，全世界有超过1.35亿公顷的土地用于水稻种植。我国是世界水稻生产第一大国，水稻产量约占粮食总产量的40％。水稻耗水量约占农业用水总量的60-70％，化肥用量超过20％，外界普遍认为：作为水肥消耗大户，稻田氮磷流失十分严重，是造成水体污染的重要原因。

稻田氮素的流失途径主要包括降雨引起的机会径流流失、农田排水流失、土壤侵蚀流失、淋溶流失和挥发等。影响稻田氮素流失的因素众多，包括降雨、施肥、灌溉耕作方式和轮作制度等等。由于稻田所处地理环境、栽培技术和水稻品种的差异，加之降雨时空分布不均等因素影响，水稻种植过程中，田面水位存在动态变化，而水是稻田中氮素等污染质的直接载体，故田面水位对稻田营养元素流失具有重要的影响。故监测水稻生长期内稻田水位，对于计算区域稻田面源污染物排放量，衡量稻田面源污染风险具有重要作用。

目前用于稻田水位监测的方法，主要有水位传感器法和浮子法等。如申请号为CN201620660297.9的专利公开了一种一体化遥测稻田水分水位监测仪，利用设置在防护壳内的水分传感器、水位传感器、采集模块、通信模块进行工作，实现了稻田水位、温度和土壤水分、温度参数的同时测量，并能计算水稻实际需水。申请号CN201721342643.X的专利公开了一种稻田水位监测系统，该稻田水位监测系统，水箱放入水稻田中，里面的水会给浮箱一个浮力，当水位下降时，浮箱也随之下降，这时伸缩杆就会带动压杆下降，下降到设定的警报位置时，导电弹簧与下侧的导电片接触，警报灯亮，这样从远处就能观察到，就能确定水稻田缺水，进行及时灌溉。

以上现有技术都是利用传感器或浮子对稻田水位进行监测。浮子法适用于对稻田水位的瞬时警报，无法获得长期监测结果；而传感器法则受制于传感器本身的精度和误差，可靠度有限。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于图像采集的稻田水位监测系统及方法，通过水位标尺确定稻田水位，利用定时拍摄及储存图像，并识别图像中的水位信息，从而实现稻田水位的精确监测的目的。

本发明是通过以下技术方案实现的：

根据本发明的第一方面，提供一种基于图像采集的稻田水位监测系统，所述监测系统包括箱体，所述箱体的一侧设有进水口，所述进水口处设置滤网；

所述箱体内设有基准平台、标尺、沉沙槽和图像采集处理系统，其中，所述标尺垂直竖立于所述基准平台上，所述标尺用于标识稻田实时水位；

所述沉砂槽设置于所述滤网和所述基准平台之间，用于沉淀水中泥沙，使所述基准平台不被泥沙覆盖；

所述图像采集处理系统包括红外摄像机、储存模块、蓄电模块和数据处理模块，所述红外摄像机用于定时采集所述标尺的图像；所述数据处理模块对所述红外摄像机采集的所述标尺的图像进行水位识别；所述存储模块用于储存所述红外摄像机采集的所述标尺的图像及所述数据处理模块识别后的水位信息。

优选地，所述图像采集处理系统还包括信息传输模块，通过所述信息传输模块将采集的所述水位信息传输至终端设备。

优选地，所述箱体的底部设置固定部件，所述固定部件用于支撑所述箱体。