基于摄像头的阵列式高精度液位测量装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于摄像头的阵列式高精度液位测量装置，摄像头（4）固定安装在浮子（3）上，纵向上，每个液位测量列（1）上相邻的可视刻度（2）之间保持第一大间隔L，使得纵向相邻可视刻度（2）之间不残留水珠；横向上，相邻可视刻度（2）之间在纵向刻度上保持小间隔ΔL，保证实现高精度，相邻可视刻度（2）之间在横向间距上保持第二大间隔W，使得横向相邻可视刻度（2）之间不残留水珠，用横向错开的方式换取高精度测量。本实用新型相邻可视刻度之间均保持大间隔，使得相邻可视刻度之间不残留水珠，保证摄像头可以清晰地识别实际液位高度。横向相邻可视刻度之间在纵向刻度上保持小间隔，保证了高精度。
【专利说明】
基于摄像头的阵列式高精度液位测量装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种液位测量装置，特别是涉及一种基于摄像头的阵列式高精度液位测量装置。
【背景技术】
[0002]液位测量在各行业中应用广泛，主要应用在明渠、水库、水电站、船闸、栗站等水利、水电、水文室外场合。
[0003]目前，液位传感方式主要有四种:浮球式编码传感器、投入式液位变送器、超声波式液位变送器、雷达式液位变送器。
[0004]浮球式编码传感器利用挂在转轮上的浮球和重锤间的转动来将液位的变化映射到与挂轮同轴的编码器的码值上，从而测量出对应的液位。这种测量方式安全可靠、寿命长;缺点是需要建造专用的测井，通常测井需直径400mm以上，个别场合可以安装直径10mm的测井，但需加装导向轮等改装附件，测井的施工会花费较大的人力、物力，因此施工较麻烦。
[0005]投入式液位变送器则是在钢体变送器内部安置压力应变片，应变片一侧通过带有中空管的电缆与外界大气相通，另一侧则与待测液体接触，利用二侧的压差使应变片变形，从而形成液位对应的mV级电压信号。此种方式施工方便，基本是投入液体即可;缺点是中空管易随电缆弯曲而堵塞，同时，由于应变片长期直接与受侧介质接触，时间长了，会产生表面结垢、模拟单元温漂零漂等现象，从而使测量严重失真。
[0006]超声波式液位变送器安装在液位上方固定位置，通过超声波换能器打出超声波，遇液面折回后，再通过换能器采集到回波，从而确认液位位置。这种方式安装较简单，精度也较好，但受天气影响较大，在恶劣天气中，几乎无法正常使用。
[0007]雷达式液位变送器与超声波式液位变送器工作原理类似，只不过不使用超声波，而是使用雷达波方式。其受天气的影响比超声波方式要小，精度更高。但目前此类设备受限于很高的成本而应用范围较小。
[0008]为了解决上述传统液位测量装置的不足，本申请实用新型人提出了一种基于摄像头的液位测量装置，通过摄像头拍摄液位所处的可视刻度，从而实现远程的人工监测或基于图像识别技术的液位智能化读取。然而，要想实现高精度的液位测量，相邻可视刻度间距必须足够小，因此在液位升降过程中，相邻刻度之间极易残留水珠，这将导致摄像头很难清晰地识别实际液位高度，造成了很大的测量误差。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于摄像头的阵列式高精度液位测量装置，每一列上相邻可视刻度之间保持大间隔，避免残留水珠影响摄像头对客观液位的识别;通过横向扩展的多个列实现阵列式定位测量，液位测量精度高;通过液位刻度直观地显示液位高度，再通过摄像头拍摄液位刻度实现液位变化的远程监测，便于监测中心的人工查看及核实。
[0010]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:基于摄像头的阵列式高精度液位测量装置，包括至少两个横向并排设置的液位测量列、浮子、摄像头和监测中心服务器，浮子悬浮于液面上，摄像头固定安装在浮子上，每个液位测量列上均设有多个可视刻度，摄像头用于拍摄可视刻度，摄像头通过通信线路与监测中心服务器相连；
[0011]纵向上，每个液位测量列上相邻的可视刻度之间保持第一大间隔L，该第一大间隔L使得液位升降过程中纵向相邻可视刻度之间不残留水珠;横向上，相邻液位测量列上的相邻可视刻度之间在纵向刻度上保持小间隔A L，该小间隔△ L保证实现高精度，相邻液位测量列上的相邻可视刻度之间在横向间距上保持第二大间隔W，该第二大间隔W使得液位升降过程中横向相邻可视刻度之间不残留水珠，用横向错开的方式换取高精度测量。
[0012]所述的可视刻度在横向上规则降序排列，设液位测量列的数量为n，n为大于等于2的正整数，第一液位测量列上设置的可视刻度的位置刻度分别为L、2L、3L、4L、……、ML，L为正数，M为正整数;第二液位测量列上设置的可视刻度的位置刻度分别为L-L/n、2L-L/n、3L-L/n、4L-L/n、……、ML_L/n;第三液位测量列上设置的可视刻度的位置刻度分别为L_2L/n、2L-2L/n、3L-2L/n、4L-2L/n、……、ML_2L/n;……；第11液位测量列上设置的可视刻度的位置刻度分别为 L-(n-l)L/n、2L-(n-l)L/n、3L-(n-l)L/n、4L-(n-l)L/n、……、ML_(n_l )L/n。
[0013]所述的可视刻度在横向上规则升序排列，设液位测量列的数量为n，n为大于等于2的正整数，第一液位测量列上设置的可视刻度的位置刻度分别为L、2L、3L、4L、……、ML，L为正数，M为正整数;第二液位测量列上设置的可视刻度的位置刻度分别为L+L/n、2L+L/n、3L+L/n、4L+L/n、……、ML+L/n;第三液位测量列上设置的可视刻度的位置刻度分别为L+2L/n、2L+2L/n、3L+2L/n、4L+2L/n、……、ML+2L/n;……;第11液位测量列上设置的可视刻度的位置刻度分别为L+ (n-l)L/n、2L+ (n-l)L/n、3L+ (n-l)L/n、4L+ (n_l)L/n、......、ML+ (n-l)L/
n0
[0014]所述的可视刻度在横向上无规则排列。
[0015]本实用新型的有益效果是:
[0016]I)如果每个液位测量列上的测量精度是lcm，设置100个液位测量列，第一列上刻度依次为0cm、lcm、2cm......，第二列上刻度依次为0.01cm、l.01cm、2.01cm......，第三列上刻度依次为0.02 cm、1.02 cm、2.02 cm......，第九十九列上刻度依次为0.98cm、1.98 cm、
2.98cm......，第一百列上刻度依次为0.99cm、1.99cm、2.99cm......。这样通过横向和纵向的点阵定位就可以实现精度达0.0lcm的液位测量。
[0017]为了实现高精度测量，可以尽量多的设置横向排布的液位测量列，以宽度换精度。
[0018]2)横向相邻可视刻度之间、纵向相邻可视刻度之间均保持大间隔，该大间隔使得液位升降过程中相邻可视刻度之间不残留水珠，保证摄像头可以清晰地识别实际液位高度。横向相邻可视刻度之间在纵向刻度上保持小间隔，保证了高精度。
[0019]3)通过可视刻度直观、准确地显示液位高度，再通过摄像头拍摄可视刻度实现液位变化的远程监测，颠覆了传统静力水准仪液位检测的原理，杜绝了因传统静力水准仪位移计故障而引起的液位误判，提高了液位变化量检测结果的可靠性；
[0020]4)实现了远程网络监测，提高了监测效率，降低了监测成本，特别适用于地铁、高铁、大坝等工程领域;摄像头采集前端图像并传输至监测中心，当测量结果出现较大误差时，监测中心的管理人员调出相应图像进行人工复查及核实即可，使用十分方便。
【附图说明】
[0021 ]图1为单列式液位测量装置示意图；
[0022]图2为本实用新型阵列式高精度液位测量装置示意图；
[0023]图3为图2的局部放大图；
[0024]图中，1-液位测量列，2-可视刻度，3-浮子，4-摄像头，5-水珠。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
[0026]如图1所示，对于单列式液位测量装置而言，要想实现高精度的液位测量，相邻可视刻度2之间间距必须足够小，因此在液位升降过程中，相邻可视刻度2之间(如图1中3.3cm与3.4cm刻度之间、3.4cm与3.5cm刻度之间)极易残留水珠5，这使得摄像头4很难清晰地识别实际的液位高度。
[0027]如图2所示，基于摄像头的阵列式高精度液位测量装置，包括至少两个横向并排设置的液位测量列1、浮子3、摄像头4和监测中心服务器，浮子3悬浮于液面上，摄像头4固定安装在浮子3上，每个液位测量列I上均设有多个可视刻度2，摄像头4用于拍摄可视刻度2，摄像头4通过通信线路与监测中心服务器相连。可以由工作人员人为观察液位刻度图像以判断液位高度数值，也可以经软件分析和处理得出液位高度数值。如果要经软件分析和处理智能地得出液位高度数值，监测中心服务器上就要设置液位刻度读取模块，液位刻度读取模块用于根据摄像头4所拍摄到的液位刻度图像计算出液位高度数值。当测量结果出现较大误差时，监测中心的管理人员可调出相应图像进行人工复查及核实即可，使用十分方便。
[0028]如图2和图3所示，纵向上，每个液位测量列I上相邻的可视刻度2之间保持第一大间隔L，该第一大间隔L使得液位升降过程中纵向相邻可视刻度2之间不残留水珠;横向上，相邻液位测量列I上的相邻可视刻度2之间在纵向刻度上保持小间隔△ L，该小间隔△ L保证实现高精度，相邻液位测量列I上的相邻可视刻度2之间在横向间距上保持第二大间隔W，该第二大间隔W使得液位升降过程中横向相邻可视刻度2之间不残留水珠，用横向错开的方式换取高精度测量。
[0029]所述的可视刻度2在横向上可以规则降序排列，设液位测量列I的数量为n，n为大于等于2的正整数，第一液位测量列上设置的可视刻度2的位置刻度分别为L、2L、3L、
4L、......、ML，L为正数，M为正整数;第二液位测量列上设置的可视刻度2的位置刻度分别为
L-L/n、2L-L/n、3L-L/n、4L-L/n、……、ML_L/n;第三液位测量列上设置的可视刻度2的位置刻度分别为L_2L/n、2L-2L/n、3L_2L/n、4L_2L/n、……、ML_2L/n ；……；第n液位测量列上设置的可视刻度 2 的位置刻度分别为 L-(n-l)L/n、2L-(n-l)L/n、3L-(n-l)L/n、4L-(n-l)L/η、......、ML_(n_l )L/n。
[0030]例如，如图2所示，液位测量列I的数量为10列，第一液位测量列上设置的刻度分别为1.0cm、2.0cm、3.0cm、4.0cm......;第二液位测量列上设置的刻度分别为I.9cm、2.9cm、
3.9cm……；第三液位测量列上设置的刻度分别为1.8cm,2.8cm,3.8cm……；第四液位测量列上设置的刻度分别为1.7Cm、2.7Cm、3.7Cm……；第五液位测量列上设置的刻度分别为
1.6cm、2.6cm、3.6cm......;第六液位测量列上设置的刻度分别为1.5cm、2.5cm、3.5cm......;
第七液位测量列上设置的刻度分别为1.4Cm、2.4Cm、3.4Cm……；第八液位测量列上设置的刻度分别为1.3cm,2.3cm,3.3cm……；第九液位测量列上设置的刻度分别为1.2cm,2.2cm、
3.2cm……；第十液位测量列上设置的刻度分别为1.lcm,2.lcm,3.1cm……。每一列上相邻刻度间隔都保持在Icm的大间隔，相邻刻度之间是不易产生水珠的。当液位处于如图2所示的位置时，摄像头4很清楚地看到液位没过了3.3cm刻度而未到3.4cm刻度，因此得到结果:液位在3.3cm~3.4cm之间。
[0031]所述的可视刻度2在横向上也可以规则升序排列，设液位测量列I的数量为n，n为大于等于2的正整数，第一液位测量列上设置的可视刻度2的位置刻度分别为L、2L、3L、
4L、......、ML，L为正数，M为正整数;第二液位测量列上设置的可视刻度2的位置刻度分别为L
+L/n、2L+L/n、3L+L/n、4L+L/n、……、ML+L/n ；第三液位测量列上设置的可视刻度2的位置刻度分别为L+2L/n、2L+2L/n、3L+2L/n、4L+2L/n、……、ML+2L/n;……;第11液位测量列上设置的可视刻度 2 的位置刻度分别为 L+(n-l)L/n、2L+(n-l)L/n、3L+(n-l)L/n、4L+(n-l)L/η、......、ML+(n_l )L/n。
[0032]所述的可视刻度2在横向上也可以无规则排列，因为每个可视刻度2对应的液位高度都是已知的，只要确定点位就可以确定液位高度。
[0033]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.基于摄像头的阵列式高精度液位测量装置，其特征在于:包括至少两个横向并排设置的液位测量列(I)、浮子(3)、摄像头(4)和监测中心服务器，浮子(3)悬浮于液面上，摄像头(4)固定安装在浮子(3)上，每个液位测量列(I)上均设有多个可视刻度(2)，摄像头(4)用于拍摄可视刻度(2)，摄像头(4)通过通信线路与监测中心服务器相连； 纵向上，每个液位测量列(I)上相邻的可视刻度(2)之间保持第一大间隔L，该第一大间隔L使得液位升降过程中纵向相邻可视刻度(2)之间不残留水珠;横向上，相邻液位测量列(1)上的相邻可视刻度(2)之间在纵向刻度上保持小间隔AL，该小间隔AL保证实现高精度，相邻液位测量列(I)上的相邻可视刻度(2)之间在横向间距上保持第二大间隔W，该第二大间隔W使得液位升降过程中横向相邻可视刻度(2)之间不残留水珠，用横向错开的方式换取高精度测量。2.根据权利要求1所述的基于摄像头的阵列式高精度液位测量装置，其特征在于:所述的可视刻度(2)在横向上规则降序排列，设液位测量列(I)的数量为n，n为大于等于2的正整数，第一液位测量列上设置的可视刻度(2)的位置刻度分别为L、2L、3L、4L、……、ML，L为正数，M为正整数;第二液位测量列上设置的可视刻度(2)的位置刻度分别为L-L/n、2L-L/n、3L-L/n、4L-L/n、……、ML_L/n;第三液位测量列上设置的可视刻度(2 )的位置刻度分别为L-2L/n、2L-2L/n、3L_2L/n、4L_2L/n、……、ML_2L/n ；……；第n液位测量列上设置的可视刻度(2)的位置刻度分别为L-(n-l)L/n、2L-(n-l)L/n、3L-(n-l)L/n、4L-(n-l)L/n、……、ML_(n_1)L/n ο3.根据权利要求1所述的基于摄像头的阵列式高精度液位测量装置，其特征在于:所述的可视刻度(2)在横向上规则升序排列，设液位测量列(I)的数量为n，n为大于等于2的正整数，第一液位测量列上设置的可视刻度(2)的位置刻度分别为L、2L、3L、4L、……、ML，L为正数，M为正整数;第二液位测量列上设置的可视刻度(2)的位置刻度分别为L+L/n、2L+L/n、3L+L/n、4L+L/n、……、ML+L/n;第三液位测量列上设置的可视刻度(2)的位置刻度分别为L+2L/n、2L+2L/n、3L+2L/n、4L+2L/n、……、ML+2L/n ；……；第n液位测量列上设置的可视刻度(2)的位置刻度分别为 L+ (n-l)L/n、2L+ (n_l)L/n、3L+ (n_l)L/n、4L+ (n_l)L/n、……、ML+ (n_l)L/n04.根据权利要求1所述的基于摄像头的阵列式高精度液位测量装置，其特征在于:所述的可视刻度(2)在横向上无规则排列。
【文档编号】G01F23/76GK205664909SQ201620378455
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】杨绍荃, 张勇
【申请人】四川金码科技有限公司