本發(fā)明涉及視覺工程技術(shù)系統(tǒng)，更具體的說是涉及一種基于視覺的水庫水位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著水庫增效擴(kuò)容改造和水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的大力推進(jìn)，水利技術(shù)不斷趨于智能化，特別是在閘門控制、水位流量數(shù)據(jù)采集、水庫蓄水優(yōu)化調(diào)度等方面有了長足的進(jìn)步。在水庫建設(shè)中，目前常用的水位采集智能設(shè)備主要有浮子式水位計(jì)和超聲波水位計(jì)。浮子式水位計(jì)在使用時(shí)需有測井設(shè)備，只適合于岸坡穩(wěn)定、河床沖淤很小的低含沙量河段使用。超聲波在水介質(zhì)中傳播速度高，距離大，不需要建測井，但長時(shí)間使用會(huì)出現(xiàn)水位數(shù)據(jù)失真，而且超聲波水位計(jì)售價(jià)較高。然而現(xiàn)有技術(shù)中，均未對識(shí)別的水位數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，因此，水位數(shù)據(jù)的可靠性較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于視覺的水庫水位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輔助，可以準(zhǔn)確地檢測并采集水庫水位信息。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

基于視覺的水庫水位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括依次連接的ccd攝像頭、控制器、中繼器和上位機(jī)；

所述ccd攝像頭用于獲取當(dāng)前時(shí)刻水位線和水位標(biāo)尺的圖像；

所述控制器用于識(shí)別所述圖像中水位標(biāo)尺上的吃水線的數(shù)據(jù)，以確定當(dāng)前時(shí)刻的水位值，并且將所述水位值和經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)上一時(shí)刻的水位值預(yù)測出來的參考值進(jìn)行比較，在兩者的差值大于一預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)所述參考值輸出水位信號，在兩者的差值小于所述預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)所述水位值輸出水位信號；

所述中繼器用于接收所述水位信號，將所述水位信號的內(nèi)容按照加密程序進(jìn)行處理后輸出，同時(shí)向設(shè)定的ip地址輸出相關(guān)于所述加密程序的解密程序；

所述上位機(jī)搭載所述設(shè)定的ip地址，并且用于接收所述水位信號，將所述水位信號按照解密程序進(jìn)行處理后進(jìn)行儲(chǔ)存。

作為一種可實(shí)施的方式，所述ccd攝像頭包括底座、第一活動(dòng)桿、第二活動(dòng)桿、以及攝像頭本體；

所述底座用于固定于外部載體；

所述第一活動(dòng)桿的一端通過一豎置的鉸接軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接所述底座，所述第一活動(dòng)桿的一端通過一橫置的鉸接軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接所述第二活動(dòng)桿，所述第二活動(dòng)桿相對連接所述第一活動(dòng)桿的另一端連接所述攝像頭本體；

其中，所述攝像頭本體可以繞所述豎置的鉸接軸和所述橫置的鉸接軸分別水平轉(zhuǎn)動(dòng)和豎直轉(zhuǎn)動(dòng)。

作為一種可實(shí)施的方式，所述攝像頭本體的上方設(shè)有防護(hù)罩，所述防護(hù)罩和所述攝像頭本體之間設(shè)有間隙，所述防護(hù)罩和所述攝像頭本體之間彈性連接。

作為一種可實(shí)施的方式，所述防護(hù)罩和所述攝像頭本體通過一彈性鉸接軸連接，所述彈性鉸接軸的一端連接所述攝像頭本體的上方，所述彈性鉸接軸的另一端連接所述防護(hù)罩；

所述防護(hù)罩可以繞所述彈性鉸接軸周向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述防護(hù)罩還可以沿所述彈性鉸接軸的長度方向相對于所述攝像頭本體彈性活動(dòng)。

作為一種可實(shí)施的方式，所述彈性鉸接軸設(shè)于靠近所述攝像頭本體的鏡頭所在的位置，所述防護(hù)罩包括依次連接的第一側(cè)防護(hù)板、正防護(hù)板、以及第二側(cè)防護(hù)板；

所述正防護(hù)板位于所述攝像頭本體的上方，并且其長度方向上的端部1/3處供所述彈性鉸接軸貫穿，

在一狀態(tài)下，所述正防護(hù)板的長度方向上的一端部和所述攝像頭本體的鏡頭在豎直方向上對齊，在繞所述彈性鉸接軸轉(zhuǎn)過180度后的另一狀態(tài)下，所述正防護(hù)板的長度方向上的另一端部在豎直方向上凸出于所述攝像頭本體的鏡頭。

作為一種可實(shí)施的方式，所述ccd攝像頭還包括依次連接的壓力傳感器、單片機(jī)、以及電機(jī)；

所述壓力傳感器設(shè)于所述正防護(hù)板的表面，并且用于在所述正防護(hù)板受壓時(shí)向所述單片機(jī)輸出檢測信號；

所述單片機(jī)和所述電機(jī)均設(shè)于所述攝像頭本體的內(nèi)部，所述單片機(jī)用于接收所述檢測信號，在所述檢測信號大于一預(yù)設(shè)值時(shí)向所述電機(jī)輸出控制信號；

所述電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述彈性鉸接軸繞自身的軸線周向轉(zhuǎn)動(dòng)，并且在接收到所述控制信號時(shí)驅(qū)動(dòng)所述彈性鉸接軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

作為一種可實(shí)施的方式，所述電機(jī)還用于驅(qū)動(dòng)所述橫置的鉸接軸，在所述檢測信號大于一預(yù)設(shè)值時(shí)驅(qū)動(dòng)所述橫置的鉸接軸繞自身的軸線先順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°再復(fù)位。

本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于：

本發(fā)明提供了基于視覺的水庫水位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過ccd攝像頭獲取當(dāng)前時(shí)刻水位線和水位標(biāo)尺的圖像；通過控制器識(shí)別圖像中水位標(biāo)尺上的吃水線的數(shù)據(jù)，以確定當(dāng)前時(shí)刻的水位值，并且將水位值和經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)上一時(shí)刻的水位值預(yù)測出來的參考值進(jìn)行比較，在兩者的差值大于一預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)參考值輸出水位信號，在兩者的差值小于預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)水位值輸出水位信號；通過上位機(jī)儲(chǔ)存水位信號，實(shí)現(xiàn)采集。在這一過程中，采集到的水位信號相對準(zhǔn)確。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的基于視覺的水庫水位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的框圖；

圖2為圖1中ccd攝像頭的立體圖；

圖3為單片機(jī)電路的框圖。

圖中：1、ccd攝像頭；11、底座；12、第一活動(dòng)桿；13、第二活動(dòng)桿；14、攝像頭本體；15、豎置的鉸接軸；16、橫置的鉸接軸；17、鏡頭；2、控制器；3、中繼器；4、上位機(jī)；5、防護(hù)罩；51、彈性鉸接軸；52、第一側(cè)防護(hù)板；53、正防護(hù)板；54、第二側(cè)防護(hù)板；6、壓力傳感器；7、單片機(jī)；8、電機(jī)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。

參照圖1，本發(fā)明提供了基于視覺的水庫水位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括依次連接的ccd攝像頭1、控制器2、中繼器3和上位機(jī)4。其中，信號傳遞的次序是從ccd攝像頭1到控制器2，再到中繼器3，然后到上位機(jī)4，它是單向傳遞的。

實(shí)際上，ccd攝像頭1安裝在水庫一旁的高處，從上向下向水庫的水面拍攝。并且，ccd攝像頭1用于獲取當(dāng)前時(shí)刻水位線和水位標(biāo)尺的圖像。這里的當(dāng)前時(shí)刻是針對上一時(shí)刻而言的，以連續(xù)兩次拍攝為例，第二次拍攝相對于第一次拍攝即當(dāng)前時(shí)刻拍攝，相應(yīng)的，第一次拍攝相對于第二次拍攝即上一時(shí)刻拍攝。之所以需要區(qū)別不同的時(shí)刻，是因?yàn)楸景l(fā)明中引入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為輔助，通過該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以使水位信息的采集更加準(zhǔn)確，以下會(huì)著重介紹。

其次，控制器2可以用于處理ccd攝像頭1獲取到的圖像，它接收來自ccd攝像頭1的圖像，然后根據(jù)圖像的信息輸出代表水庫水位情況的水位信號。具體是，ccd攝像頭1用于識(shí)別圖像中水位標(biāo)尺上的吃水線的數(shù)據(jù)，以確定當(dāng)前時(shí)刻的水位值，并且將水位值和經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)上一時(shí)刻的水位值預(yù)測出來的參考值進(jìn)行比較，在兩者的差值大于一預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)參考值輸出水位信號，在兩者的差值小于預(yù)設(shè)值時(shí)，根據(jù)水位值輸出水位信號。這一過程中，引入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為輔助，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測出來的數(shù)據(jù)具有一定準(zhǔn)確性。相對于攝像頭的拍攝誤差它具有更好的準(zhǔn)確性。因此，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輔助，可以進(jìn)行核準(zhǔn)，使采集的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。另一方面，攝像頭拍攝的數(shù)據(jù)可以提供給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以更好的做出相應(yīng)的預(yù)測。

再次，中繼器3用于接收水位信號，將水位信號的內(nèi)容按照加密程序進(jìn)行處理后輸出，同時(shí)向設(shè)定的ip地址輸出相關(guān)于加密程序的解密程序；上位機(jī)4搭載設(shè)定的ip地址，并且用于接收水位信號，將水位信號按照解密程序進(jìn)行處理后進(jìn)行儲(chǔ)存。這一過程，引入了加密傳輸?shù)姆绞剑袆e于傳統(tǒng)的加密方式，它是指定一上位機(jī)4進(jìn)行發(fā)送的，也只有該上位機(jī)4能解密，因此數(shù)據(jù)的丟失率低。

參照圖2，在一個(gè)實(shí)施例中，ccd攝像頭1包括底座11、第一活動(dòng)桿12、第二活動(dòng)桿13、以及攝像頭本體14；其中，底座11用于固定于外部載體；第一活動(dòng)桿12的一端通過一豎置的鉸接軸15可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接底座11，第一活動(dòng)桿12的一端通過一橫置的鉸接軸16可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接第二活動(dòng)桿13，第二活動(dòng)桿13相對連接第一活動(dòng)桿12的另一端連接攝像頭本體14；其中，攝像頭本體14可以繞豎置的鉸接軸15和橫置的鉸接軸16分別水平轉(zhuǎn)動(dòng)和豎直轉(zhuǎn)動(dòng)。基于此，這個(gè)ccd攝像頭1可以在兩個(gè)維度上轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)拍攝角度。

攝像頭本體14的上方設(shè)有防護(hù)罩5，防護(hù)罩5和攝像頭本體14之間設(shè)有間隙，防護(hù)罩5和攝像頭本體14之間彈性連接。防護(hù)罩5的作用是，當(dāng)外物落下時(shí)可以保護(hù)攝像頭本體14，彈性連接起到了一個(gè)緩沖作用。

除此之外，防護(hù)罩5和攝像頭本體14通過一彈性鉸接軸51連接，彈性鉸接軸51的一端連接攝像頭本體14的上方，彈性鉸接軸51的另一端連接防護(hù)罩5；防護(hù)罩5可以繞彈性鉸接軸51周向轉(zhuǎn)動(dòng)，防護(hù)罩5還可以沿彈性鉸接軸51的長度方向相對于攝像頭本體14彈性活動(dòng)。實(shí)際上，這相當(dāng)于增加了防護(hù)罩5的一個(gè)活動(dòng)狀態(tài)，使軟連接的防護(hù)罩5還可以轉(zhuǎn)動(dòng)。

具體的結(jié)構(gòu)是，彈性鉸接軸51設(shè)于靠近攝像頭本體14的鏡頭17所在的位置，防護(hù)罩5包括依次連接的第一側(cè)防護(hù)板52、正防護(hù)板53、以及第二側(cè)防護(hù)板54；正防護(hù)板53位于攝像頭本體14的上方，并且其長度方向上的端部1/3處供彈性鉸接軸51貫穿，在一狀態(tài)下，正防護(hù)板53的長度方向上的一端部和攝像頭本體14的鏡頭17在豎直方向上對齊，在繞彈性鉸接軸51轉(zhuǎn)過180度后的另一狀態(tài)下，正防護(hù)板53的長度方向上的另一端部在豎直方向上凸出于攝像頭本體14的鏡頭17。在一狀態(tài)下，防護(hù)罩5僅是覆蓋在攝像頭本體14的正上方，攝像頭本體14的鏡頭17不受遮擋，具有充足的進(jìn)光量，相對來說，這種常規(guī)的狀態(tài)是基于拍攝效果考慮的。在另一狀態(tài)下，防護(hù)罩5覆蓋住攝像頭本體14的鏡頭17，此時(shí)進(jìn)光量不足，但是，對攝像頭本體14的鏡頭17而言，具有一個(gè)保護(hù)作用。在刮起風(fēng)沙的時(shí)候，或者下冰雹的時(shí)候，鏡頭17尤其容易受損，若將其切換到第二種狀態(tài)，可以保護(hù)鏡頭17。而且，防護(hù)罩5本身又是彈性連接的，相對來說具有更好的韌性，不易受擊受損；而且，使用三面板的結(jié)構(gòu)(第一側(cè)防護(hù)板52、正防護(hù)板53、以及第二側(cè)防護(hù)板54)，可以在三個(gè)方向上進(jìn)行防護(hù)。

參照圖3，在另一個(gè)實(shí)施例中，ccd攝像頭1還包括依次連接的壓力傳感器6、單片機(jī)7、以及電機(jī)8；壓力傳感器6設(shè)于正防護(hù)板53的表面，并且用于在正防護(hù)板53受壓時(shí)向單片機(jī)7輸出檢測信號；單片機(jī)7和電機(jī)8均設(shè)于攝像頭本體14的內(nèi)部，單片機(jī)7用于接收檢測信號，在檢測信號大于一預(yù)設(shè)值時(shí)向電機(jī)8輸出控制信號；電機(jī)8用于驅(qū)動(dòng)彈性鉸接軸51繞自身的軸線周向轉(zhuǎn)動(dòng)，并且在接收到控制信號時(shí)驅(qū)動(dòng)彈性鉸接軸51轉(zhuǎn)動(dòng)?；诖?，在正防護(hù)板53的表面受到的壓力較大時(shí)，例如，掛起風(fēng)沙或者下冰雹的時(shí)候。單片機(jī)7可以控制電機(jī)8轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)防護(hù)罩5從一狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)到另一狀態(tài)，從而起到保護(hù)鏡頭17的作用。

作為進(jìn)一步地改進(jìn)，電機(jī)8還用于驅(qū)動(dòng)橫置的鉸接軸16，在檢測信號大于一預(yù)設(shè)值時(shí)驅(qū)動(dòng)橫置的鉸接軸16繞自身的軸線先順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°再復(fù)位。因?yàn)榉雷o(hù)罩5從一狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)到另一狀態(tài)的過程中，會(huì)將鏡頭17暴露出來，而通過驅(qū)動(dòng)橫置的鉸接軸16繞自身的軸線先順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)90°再復(fù)位，可以解決這一問題。并且，在橫置的鉸接軸16轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，防護(hù)罩5完成狀態(tài)的變化。

以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步的詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。特別指出，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。