[发明专利]一种基于图像采集的农田排水流量监测系统

说明书

本发明提出一种基于图像采集的农田排水流量监测系统，包括标尺、图像采集系统、数据处理模块，其中，标尺设置于农田排水沟渠边壁，标尺的长度与农田排水沟渠侧边深度一致，用于标识农田排水沟渠内的水位；图像采集系统设置于农田排水沟渠一侧，图像采集系统包括红外摄像机、储存模块及蓄电模块，红外摄像机用于定时采集标尺水位的图像，存储模块用于储存红外摄像机采集的图像；数据处理模块用于对图像进行水位识别，并且通过断面的水位流量关系，得到农田排水流量随时间的动态变化。本发明采用图像采集方式测量农田排水沟渠水位，其结果是对水位的直接反映。

技术领域

本发明涉及农业面源污染监测领域的系统，具体地，涉及一种基于图像采集的农田排水流量监测系统。

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，其中农田径流和排水所造成的污染是农业面源污染的重要组成部分。伴随着降雨和灌溉过程，农田径流或排水需经过农田排水沟渠进行地表排泄，而沟渠中的排水量是随时空不断变化的，长期监测沟渠排水量对于衡量面源污染负荷具有重要作用。

目前用于农田排水流量监测的方法，主要有传感器法和大口径流量计法等。如申请号CN201810479468的专利公开了一种用于农业面源污染监测的连续性水样采集器及其监测方法，将取样点断面数据输入单片机，单片机根据水位流量关系以及水位传感器测得的实时水位数据计算得到实时断面流量，根据设定的取样比计算出实时取样流量，并转换为脉冲频率控制调速蠕动泵的实时取样速率，水样最终流入集水瓶中，该发明可以计算得到排水口的污染物的排放浓度和排放总量。申请号CN106017577A的专利公开了一种圩垸农田面源污染排水量监测装置及方法，包括由容置腔及设置在所述容置腔内的若干个水量传感器所组成的排水监测模块，相对于现有技术中采用大口径流量计法，流量监测的精度较高，而且能够在小流量时监测到圩垸排水。

现有技术中都是通过传感器对农田排水量进行监测，传感器法受制于传感器本身的精度和水体的流动性所造成的误差，可靠度有限；而传统的大口径流量计法则无法做到自动监测，监测难度较高。

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农田排水流量监测系统，通过水位标尺确定沟渠水位，利用定时拍摄及储存图像，对图像进行水位识别，通过经验公式计算得到沟渠流量随时间的动态变化，从而实现对农田排水流量监测的目的。

根据本发明提供一种基于图像采集的农田排水流量监测系统，包括标尺、图像采集系统和数据处理模块，其中，

所述标尺设置于农田排水沟渠边壁，所述标尺的长度与所述农田排水沟渠侧边深度一致，用于标识所述农田排水沟渠内的水位；

所述图像采集系统设置于所述农田排水沟渠一侧，所述图像采集系统包括红外摄像机、储存模块及蓄电模块，所述红外摄像机用于定时采集所述标尺水位的图像，所述存储模块用于储存所述红外摄像机采集的所述图像；

所述数据处理模块用于对所述图像采集系统采集的所述图像进行水位识别，并且通过断面的水位流量关系，得到农田排水流量随时间的动态变化。

优选地，所述标尺处设置矩形、梯形或三角形流量槽。

优选地，对于不规则断面的农田排水沟渠，当流量大于10L/s的农田排水沟渠，所述标尺处设置所述矩形或所述梯形流量槽；当流量小于10L/s的农田排水沟渠，所述标尺处设置所述三角形流量槽。

优选地，所述系统还包括信息传输模块，通过所述信息传输模块将所述数据处理模块处理后的数据发送至终端设备。

优选地，所述图像采集系统底部设置支撑装置，使所述图像采集系统立于农田排水沟一侧。

优选地，所述支撑装置上设置限位装置，所述红外摄像机设置于所述限位装置上，使所述红外摄像机的镜头朝向对准所述标尺，保证所述标尺和水位的图像完整。