基於圖像視覺處理技術實現水位和水質監測的方法與流程

2023-07-22 18:49:17 2

本發明涉及一種電子測量領域，尤其涉及一種圖像視覺處理技術實現水位和水質監測裝置。

背景技術：
現有的水位監測裝置往往只能單獨的檢測水位，無法檢測水質，需要另外採用水質監測裝置來實現，如何實現同時測量水位和水質是本領域的技術難題。

技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種適於進行水質測量的水環境監測系統的工作方法，該水環境監測系統採用灰度檢測原理進行水質監測，即對拍攝的水面影像進行灰度處理得到該水面影像的灰度值以獲得水質情況。本發明提供了一種水環境監測系統，包括：使用時上下分布的測量管，其下埠上設有照明裝置並在使用時進入水面，測量管的上埠處設一攝像裝置，該攝像裝置適於拍攝所述測量管內的水面影像；視頻採集模塊，與所述攝像裝置相連，適於將採集得的圖像變換為數字圖像；與所述視頻採集模塊相連的圖像處理模塊，該圖像處理模塊存儲有第一樣本數據，所述第一樣本數據適於記錄各種水質的灰度值（水質越差，灰度值越高）；與所述圖像處理模塊相連的用於接收遠程控制信號並輸出水質情況的無線通訊模塊；設於所述測量管的外圍的用於使該測量管垂直浮於水面的浮子，該浮子上設有至少一個用於控制所述測量管在所述水面上的位置的螺旋槳；所述的工作方法包括：所述圖像處理模塊適於對所述數字圖像進行灰度處理，以獲得所述水面影像的灰度值，該灰度值與第一樣本數據進行比對得出水質情況。無線通訊模塊為GSM、3G、4G或無線載波通訊模塊。所述水環境監測系統還包括：設於水岸上的與所述無線通訊模塊進行無線通訊的無線控制器，優選帶GSM、3G或4G通訊模塊的PC機或平板電腦。攝像裝置採用定焦廣角鏡頭，或定焦鏡頭。進一步，所述浮子為盤形且固定套設於所述測量管上，所述螺旋槳包括中心對稱分布在所述浮子上的三個；所述無線通訊模塊連接有用於根據所述遠程控制信號控制各螺旋槳的工作狀態，以實時控制所述測量管在所述水面上的位置的螺旋槳控制器。為了避免拍攝時環境光線對水面影像的影響，所述測量管的內壁上設有適於吸收光線的黑色塗層。進一步，為了避免拍攝時水底環境光線對水面影像的影響，並在不拍攝時保持水流暢通，以使所述測量管內的水質與實際水質一致，所述測量管在位於水面下方的管壁上分布有多個通孔，且該測量管的底端封閉；在水面下方的管體上套設一管壁上分布有通孔的套管；所述套管與一適於驅動該套管繞所述測量管轉動的轉動機構傳動連接，該轉動機構由一與所述攝像裝置相連的控制器控制，在不拍攝水面影像時，控制所述轉動機構帶動套管旋轉以使所述測量管上的通孔和套管上的通孔分別相對，以使水流適於進出所述測量管；在拍攝水面影像時，控制所述轉動機構帶動套管旋轉以使所述測量管上的通孔和套管上的通孔彼此錯開，以防止外部光線進入所述測量管。作為另一種實施方式，所述測量管的在使用時位於水面下方的管壁上分布有多個通孔，在水面下方的管體上套設一套管；所述套管與一適於驅動該套管沿所述測量管上下位移的位移驅動機構傳動連接，該位移驅動機構由一與所述攝像裝置相連的控制器控制；在拍攝水面影像時，控制所述位移驅動機構帶動套管向上位移，以使所述套管覆蓋所述測量管上的各通孔，以防止外部光線進入所述測量管；在不拍攝水面影像時，控制所述套管向下位移，並使所述套管不覆蓋所述測量管上的各通孔，以使水流適於進出所述測量管。所述位移驅動機構為設於所述測量管上的、與所述套管相連的氣缸、油缸或直線電機等適於實現直線位移的裝置。進一步，為了實現對所述水環境監測系統的水位測量，所述水環境監測系統還包括：柔性標尺，一端固定在水底，另一端與一適於收卷該柔性標尺的收卷裝置相連，該收卷裝置固定於所述測量管上；導向輪,設於所述測量管的內壁上，在該測量管的內壁上鄰近所述導向輪的上、下方分別設有與所述導向輪的輪軸平行的上、下導向杆，所述柔性標尺適於分別從所述上、下導向杆與測量管的內壁的間隙中穿過並貼合在所述導向輪的內側輪面上，所述導向輪的頂部處於水面上方。為了使攝像裝置在拍攝時，更加容易區分水面影像的邊緣，所述測量管內還包括白色的管內浮子，該管內浮子為具有垂向設置的中央通孔的柱狀結構，所述攝像機構適於拍攝所述中央通孔中的水面影像，且該管內浮子適於隨水面在所述測量管內上下浮動。與現有技術相比，本發明具有如下優點：（1）本發明通過水麵影像以獲得水質的相應情況，裝置簡單，便於在野外或者無條件進行水質化驗的情況下進行便捷的水質測量或預判，無需繁瑣步驟；（2）通過測量管在位於水面下方的管壁上分布有多個通孔，測量管的底端封閉，以及與分布通孔的套管進行配合，使在不拍攝水面影像時，控制所述轉動機構帶動套管旋轉以使所述測量管上的通孔和套管上的通孔吻合以適於水流流通；在拍攝水面影像時，控制所述轉動機構帶動套管旋轉以使所述測量管上的通孔和套管上的通孔彼此錯開，以防止外部光線進入所述...