[发明专利]一种水位自动检测设备

摘要

本发明涉及一种水位自动检测设备，所述检测设备包括水位测量标尺、高清摄像头、图像处理器和主控制器，所述水位测量标尺竖直立于水中，所述高清摄像头用于对所述水位测量标尺在水位上的部分进行拍摄，以获得水上标尺图像，所述图像处理器与所述高清摄像头连接，用于对水上标尺图像进行图像处理，以获得当前水位，所述主控制器与所述图像处理器连接，用于基于所述当前水位确定是否进行水位报警。

主权项

一种水位自动检测设备，所述检测设备包括水位测量标尺、高清摄像头、图像处理器和主控制器，所述水位测量标尺竖直立于水中，所述高清摄像头用于对所述水位测量标尺在水位上的部分进行拍摄，以获得水上标尺图像，所述图像处理器与所述高清摄像头连接，用于对水上标尺图像进行图像处理，以获得当前水位，所述主控制器与所述图像处理器连接，用于基于所述当前水位确定是否进行水位报警；其特征在于，所述检测设备还包括：RS232串行通信接口，用于通过RS232串行通信方式连接外部设备，以读取外部设备中存储的水位测量标尺总长度、水位测量标尺单位刻度值、预设检测时间间隔、预设接收次数、水位上限、单位刻度线上限灰度阈值和单位刻度线下限灰度阈值，所述单位刻度线上限灰度阈值和所述单位刻度线下限灰度阈值用于将图像中的单位刻度线与背景分开，所述预设检测时间间隔小于0.5秒；静态存储器，与所述RS232串行通信接口连接，用于读取并存储所述水位测量标尺总长度、所述水位测量标尺单位刻度值、所述预设检测时间间隔、所述预设接收次数、所述水位上限、所述单位刻度线上限灰度阈值和所述单位刻度线下限灰度阈值；定时器，用于为所述检测设备的水位自动检测提供计时数据；无线通信接口，与远端的水务管理平台建立双向的无线通信链路，用于接收所述水务管理平台发送的控制指令，还用于与所述主控制器连接，以将水位正常信号、水位超限预警信号或水位超限报警信号发送给所述水务管理平台，还将平均水位发送给所述水务管理平台；报警设备，与所述主控制器连接，包括扬声器和液晶显示屏，所述扬声器用于播放与水位正常信号、水位超限预警信号或水位超限报警信号对应的语音提示文件，所述液晶显示屏用于显示与水位正常信号、水位超限预警信号或水位超限报警信号对应的提示文字，所述液晶显示屏还用于与平均水位对应的提示文字；所述高清摄像头包括滤光片、镜头和CMOS图像传感器，所述镜头位于所述滤光片和所述CMOS图像传感器之间，所述CMOS图像传感器采集的水上标尺图像的分辨率为1920×1080，所述CMOS图像传感器与所述定时器连接，每隔所述预设检测时间间隔拍摄一次水上标尺图像以发送给所述图像处理器进行图像处理；所述图像处理器与所述静态存储器和所述高清摄像头分别连接，包括径向畸变校正单元、小波滤波单元、灰度化处理单元、单位刻度识别单元和水位计算单元，所述径向畸变校正单元、所述小波滤波单元、所述灰度化处理单元、所述单位刻度识别单元和所述水位计算单元分别采用不同的FPGA芯片来实现，所述径向畸变校正单元与所述CMOS图像传感器连接，采用基于图像平面的畸变校正对水上标尺图像实现径向畸变校正，获得接近理想成像条件下的图像作为已校正水上标尺图像，所述小波滤波单元与所述径向畸变校正单元连接，通过Harr小波滤波器对已校正水上标尺图像执行小波滤波，以获得滤波图像，所述灰度化处理单元与所述小波滤波单元连接，对滤波图像执行灰度化处理，以获得灰度图像，所述单位刻度识别单元与所述灰度化处理单元和所述静态存储器连接，将所述灰度图像中灰度值在所述单位刻度线上限灰度阈值和所述单位刻度线下限灰度阈值之间的像素识别并组成单位刻度线图像，计算单位刻度线图像中的单位刻度线间隔的数量以作为水上标尺单位刻度数量输出，所述水位计算单元与所述单位刻度识别单元和所述静态存储器分别连接，基于所述水位测量标尺总长度、所述水位测量标尺单位刻度值和所述水上标尺单位刻度数量计算出当前水位；所述主控制器与所述静态存储器和所述水位计算单元分别连接，每当已接收到的当前水位的次数达到所述预设接收次数时，计算一次平均水位，所述平均水位为已接收到的多个当前水位的平均值，并当计算的平均水位小于所述水位上限时，发出水位正常信号，当计算的平均水位大于等于所述水位上限时，发出水位超限预警信号，当计算的平均水位超过所述水位上限的20％时，发出水位超限报警信号；其中，所述水位计算单元基于所述水位测量标尺总长度、所述水位测量标尺单位刻度值和所述水上标尺单位刻度数量计算出当前水位具体为：所述当前水位等于所述水位测量标尺总长度减去所述水位测量标尺单位刻度值和所述水上标尺单位刻度数量的乘积；所述CMOS图像传感器通过CSI接口将水上标尺图像发送给所述图像处理器；所述无线通信链路为GPRS移动通信链路、3G移动通信链路或4G移动通信链路中的一种；所述静态存储器为同步动态随机存储器SDRAM，所述静态存储器的存储容量为1GB；所述高清摄像头位于所述水位测量标尺正对面的横杆上。