[发明专利]一种新型水位高度测量系统

权利要求书

1.一种新型水位高度测量系统，其特征在于：包括黄色小球(1)、红色小球(2)、立杆(3)、硬塑料圆柱体(4)、连接杆(5)、构筑物(6)、水平面(7)、摄像机(8)、网络服务器(9)共9个部分组成，并且分为三个模块，分别为：水位尺模块、图像采集模块、图像处理模块。其中：红色小球(2)和硬塑料圆柱体(4)组成浮子，红色小球(2)与水平面(7)面相切，浮子中间开孔串在立杆(3)上。连接杆(5)与水平面(7)平行，立杆(3)安装在构筑物(6)上。立杆(3)垂直下半部分插到水平面(7)以下，上半部分露出水平面(7)，其顶端用水准仪打出高程。摄像机(8)正对立杆(3)，其拍摄中心线与立杆(3)表面垂线的夹角不超过±60度。摄像机(8)拍摄的水位尺的图像通过网络传送给网络服务器(9)，网络服务器(9)内置卷积神经网络算法。

2.根据权利要求1所述的一种新型水位高度测量系统，其特征在于：水位尺模块包括一个黄色小球(1)，一个红色小球(2)，一根立杆(3)，一个硬塑料圆柱体(4)和一对连接杆(5)。

3.根据权利要求1所述的一种新型水位高度测量系统，其特征在于：黄色小球(1)和红色小球(2)尺寸一样，黄色小球(1)通过工业胶水固定在立杆(3)顶端，并且保证立杆(3)向上的延长线经过黄色小球(1)球心。

4.根据权利要求1所述的一种新型水位高度测量系统，其特征在于：硬塑料圆柱体(4)和红色小球(2)组成浮子；其中：红色小球(2)通过球心在竖直方向上形成半径适宜的圆柱孔，硬塑料圆柱体(4)中心形成相同半径的镂空圆柱孔，立杆(3)从硬塑料圆柱体(4)和红色小球(2)上的圆柱孔中穿过，不接触；硬塑料圆柱体(4)上表面圆柱孔对准红色小球(2)下表面圆柱孔，通过结构胶使硬塑料圆柱体(4)固定在红色小球(2)下表面，为红色小球(2)提供浮力。

5.根据权利要求1所述的一种新型水位高度测量系统，其特征在于：已知硬塑料圆柱体(4)体积为V，水的密度为P，硬塑料圆柱体(4)与红色小球(2)组成的浮子质量为M，则只需要保证M＝PV,就可以保持红色小球(2)与水平面(7)面相切。

6.根据权利要求1所述的一种新型水位高度测量系统，其特征在于：立杆(3)上部通过焊接与水平面(7)上的连接杆(5)连接，立杆(3)下部通过焊接与水平面(7)下的连接杆(5)连接，立杆(3)与水平面(7)保持垂直状态，连接杆(5)通过焊接与构筑物(6)连接在一起，连接杆(5)与水平面(7)平行，连接杆(4)与立杆(3)构成一个框架整体，通过焊接方式可以保证框架整体在水流中的稳定性。

7.根据权利要求1所述的一种新型水位高度测量系统，其特征在于：图像采集模块包括一个摄像机(8)，固定于立杆(3)正前方，其拍摄中心线与立杆(3)表面垂线的夹角不超过±60度，避免在拍摄过程中，因角度过大而导致拍摄出来的水位尺图像产生严重畸变，影响判断结果。图像采集模块将摄像机(8)拍摄获取到的水位尺图像发送上传到网络服务器(9)。

8.根据权利要求1所述的一种新型水位高度测量系统，其特征在于：图像处理模块包括网络服务器(9)，其作用在于接收发送水位尺的图像,并通过预置的卷积神经网络算法来识别黄色小球(1)和红色小球(2)的位置，再通过黄色小球(1)、红色小球(2)与两球之间距离的像素关系计算出水位高度，再将图像处理后的数据保存到网络服务器(9)的数据库中，便于用户查询。

9.根据权利要求1所述一种新型水位高度测量系统，其特征在于：包括如下步骤:

步骤1：将黄色小球(1)、红色小球(2)、立杆(3)和硬塑料圆柱体(4)安装到需要监测的地点；立杆(3)顶端用水准仪打出高程；

步骤2；图像采集模块对水位尺进行拍照；

步骤3：将拍照获取的水位尺图像发送上传到网络服务器(9)；

步骤4：图像处理模块接收发送的水位尺的图像,并存储到网络服务器(9)上，再对水位尺图像中的黄色小球(1)和红色小球(2)进行图像识别,通过卷积神经网络识别黄色小球(1)和红色小球(2)位置，已知两小球直径都为d，黄色小球(1)底部与红色小球(2)顶部之间的距离为D，由于摄像机(8)拍摄角度的原因，使得两小球在图像中的像素大小不同，黄色小球(1)像素为R1，红色小球(2)对应的像素为R2，又已知D能够用小球的个数来表示，假设图像中D用黄色小球(1)个数来表示，则D对应完整的黄色小球(1)个数为n,不完整的黄色小球(1)占整个黄色小球(1)的比例为m,立杆(3)顶端通过水准仪打出的高程h；最终的水位读数X＝h-[d(n+m)(R1+R2)]/2-d，并将结果存储到网络服务器(9)中；

步骤5：根据得到的水位读数，若水位读数超过网络服务器(9)设定的阈值，则进行实时的监测报警。