[发明专利]基于图像法的卵砾石输移实时监测装置、方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于图像法的卵砾石输移实时监测装置、方法及系统，监测装置包括上盖板、下盖板、拾音器、压力传感器、姿态传感器和摄像头。所述上盖板和下盖板相互围合形成容纳腔。所述拾音器、压力传感器、姿态传感器和摄像头均设置所述容纳腔内，所述上盖板上设有透明的窗口。监测方法采用声学法、压力法和摄像法配合，其中声学法和压力法可单独进行输移量计算，两种方法计算结果可相互验证，同时通过摄像法计算分析出的粒径对声学法的准确性进行检测，进而可提高卵石输移的准确性。

技术领域

本发明涉及航道监测技术领域，具体涉及一种基于图像法的卵砾石输移实时监测装置、方法及系统。

背景技术

三峡工程正式蓄水运行以来，三峡库区航道条件得到了极大的改善，但是水库变动回水区卵砾石输移引起的消落期碍航问题十分严重，因此卵砾石推移质原型观测技术显得非常重要。目前卵砾石推移质监测方法主要包括直接法和间接法两种：直接法中的坑测法操作难度大，成本高，且无法进行精细观测；采样器法同样无法对推移质进行高分辨率监测。间接法则分为示踪法、摄像法、声学法等方法。由于推移质运动具有时间和空间的随机性，利用采样器采样无法捕捉准确信息，且采样器在采样过程中干扰设备周围水流条件，高速运动的推移质颗粒会撞击采样器，造成一定的损坏，船上作业也不适用于高速水流情况；坑测法，只能估计洪水过后的卵砾石输移量，无法获知推移质质量随时间的动态变化；示踪法，无论是采用放射性粒子、无线电追踪技术、还是磁性示踪粒子，可研究粒径范围有限，且粒子在运动过程中相互掩埋，回收率低，其中有些粒子会对环境造成一定污染，且造价高，测试成本大；光测法，主要是通过高清摄像头观测水下推移质运动，这对观测环境的水质、含沙量有较高要求，必须对仪器进行必要的防护，同时给予有效地照明措施；超声地形仪受分辨率、时效性、水流条件以及含沙量影响较大，观测成果难以达到要求。

现有的监测装置及方法监测卵石输移的准确性较低，因此继续提供一种准确性更高的卵石输移监测装置及方法。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的在于，提供一种基于图像法的卵砾石输移实时监测装置、方法及系统，通过压力和音视频耦合的监测方法来解决现有技术对卵石输移监测不准确的问题。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：

一种基于图像法的卵砾石输移实时监测装置，包括上盖板、下盖板、拾音器、压力传感器、姿态传感器和摄像头。所述上盖板和下盖板相互围合形成容纳腔。所述拾音器、压力传感器、姿态传感器和摄像头均设置所述容纳腔内，所述上盖板上设有透明的窗口，用于摄像头拍摄。

采用上述结构设计，通过拾音器、压力传感器和摄像头可实现对卵石输移的多重监测方法，可起到相互校验，提高了卵石输移监测的准确性。

进一步的，所述上盖板和下盖板采用金属板，所述拾音器固定装设于上盖板上，其中所述上盖板作为谐振器与所述拾音器配合使用，所述压力传感器为多个，且压力传感器设置容纳腔的顶角处，且位于所述上盖板和下盖板之间起支撑作用，所述压力传感器上端与所述上盖板刚性连接，所述压力传感器的下端设有安装座，所述安装座与所述下盖板接触。

进一步的，所述摄像头固定装设于下盖板上并位于所述窗口的正下方，且所述摄像头采用超广角摄像头。

进一步的，所述上盖板和下盖板之间通过保护罩围合形成所述容纳腔，所述拾音器、压力传感器、姿态传感器和摄像头均通过电线电性连接外接数据储存器。

进一步的，所述保护罩上开设有通孔用于电线安装，且所述通孔处、保护罩与上盖板和下盖板连接处均作密封处理。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是：

一种基于图像法的卵砾石输移实时监测方法，包括如下步骤，

a、安装：将监测装置设置于观测点的河道内并水平固定，然后将监测装置通过线缆与岸上的电箱或计算机终端进行连接；