一种智能数码水位标尺及其使用方法与流程

本发明涉及水利测试仪器领域，具体说是一种智能数码水位标尺。

背景技术：

湿地、江河和水库等水体水位，是运行管理的主要判断指标，精确实时监测是实现其精细化科学管理的关键。目前通常采用水位标尺或水位传感器测量，由于水位标尺只能人工现场读数测试水位，而水位传感器只传感测试水位。因此，存在着水位标尺不能直接把水位数据输入计算机处理，以及水位传感器不易现场水位读数和传感水情的问题。

技术实现要素：

由于上述不便情况的存在，本发明提出了一种智能数码水位标尺，它不仅能人工现场目测水位，还能通过摄像机拍摄数码水位标尺水面线处的图像，再经计算机远程处理获得实时水位，更能从拍摄图像获得现场水情的变化，为湿地、江河和水库等运行管理提供更为丰富的信息，是一种理想实用的水位测量仪器。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

一种智能数码水位标尺，其特征在于所述智能数码水位标尺有铅直的尺竿，在所述尺竿的竿面上有封层，在所述封层上有透明的尺面；在所述尺面两侧的边缘有边条，在两边条之间所述尺面内有一列相互连接的结构相同的数码读数单元，在所述数码读数单元的顶端和底端都有界线；在所述数码读数单元的左部和右部都有毫米级水位读数条，在所述数码读数单元中部的上部有一排显示分米级水位值的阿拉伯数字，在所述数码读数单元中部的下部有四排四列以计算机可识别的数制显示所述阿拉伯数字的数码块，在所述数码读数单元的左部与中部、中部与右部之间都有厘米间隔条，所述厘米间隔条上距所述数码读数单元底端5厘米处有五厘米提示段。

优选地，所述数码读数单元高度为10厘米，所述厘米间隔条由黑、白两种颜色厘米段相间组成，每种颜色厘米段各5段，厘米段高度为1厘米，所述厘米间隔条由下而上第5个厘米段为所述五厘米提示段。

优选地，所述阿拉伯数字为四位数，阿拉伯数字的个位数与十位数之间有小圆点；所述阿拉伯数字和小圆点为黑色，其底色为白色。

优选地，所述四排四列数码块以二进制显示所述阿拉伯数字，其中，由下而上第一排四只数码块显示的数码为所述阿拉伯数字的个位数，第二排四只数码块显示的数码为所述阿拉伯数字的十位数、第三排四只数码块显示的数码为所述阿拉伯数字的百位数、第四排四只数码块显示的数码为阿拉伯数字的千位数；显示所述阿拉伯数字的数码块为白色，不显示所述阿拉伯数字的数码块为黑色。

进一步优选地，所有黑色部分都涂有吸光层，所有白色部分都涂有反光层。

优选地，所述数码读数单元区域内，五厘米提示段处的尺面底面排列有竖向凹条，所述竖向凹条的横断面均为圆弧形，除五厘米提示段处的其他尺面底面排列有圆弧坑。

优选地，所述毫米级水位读数条处的尺面底面排列有50根水平凹条，该些水平凹条的横断面均为等腰三角形，每根所述水平凹条的内角大于60°，每根所述水平凹条内角的上边长或下边长在所述尺面表面上的水平投影均为1毫米宽，在每根所述水平凹条整个上边长上排列有竖向凹痕，该些竖向凹痕的横断面为圆弧形；在每根所述水平凹条的整个上边长上涂有反光层，在每根所述水平凹条的整个下边长上涂有吸光层。

根据上述智能数码水位标尺的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）在待测量水体中竖直安置数码水位标尺，在水域岸边安置测架，在测架上安装摄像机、照明设备和控制柜，把摄像机和照明设备对准数码水位标尺；

（2）水位测试：

人工目测水位时，目测数码水位标尺在水面线处数码读数单元的阿拉伯数字，读出阿拉伯数字显示水位的分米值，或读出保留小数点后1位显示水位的米值；目测水面线在厘米间隔条的位置，根据五厘米提示段的提示，数出厘米间隔条显示水位的厘米值；目测水面线在毫米级水位读数条的位置，数出毫米级水位读数条显示水位的毫米值，合并上述读出的分米值或读出保留小数点后1位的米值、数出的厘米值和数出的毫米值，便得出水面线位置在数码水位标尺上显示的水位值；

摄像机测试水位时，控制柜控制照明设备照亮数码水位标尺，控制摄像机跟踪对准水面处数码水位标尺进行拍摄，控制柜再把拍摄的图像信号传输给计算机进行处理、分析和储存，实时得出湿地、江河和水库等的水位值。

摄像机在拍摄数码水位标尺测试水位的同时，控制柜还兼顾控制摄像机拍摄数码水位标尺处水面的情况，控制柜把拍摄水面变化的图像传输给计算机进行处理、分析和储存，实时获得水情信息。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明的智能数码水位标尺，不但能人工现场目测水位，而且能采用摄像机拍摄数码水位标尺在水面线处的图像，并经计算机处理获得水位，还能从拍摄图像获得现场水情的变化，是一种理想实用的水位和水资源测试仪器。

2、本发明的一种智能数码水位标尺，采用不易沾积污物的平整和光滑尺面，避免有污物或沾水误读标尺的水位；采用透光性好又耐磨损的尺面材料，让标尺清晰耐用；采用二进制数码，减少数码数量，尽可能大的数码块显示面积；采用方形数码块和边框，让数码易被计算机识读；采用厘米间隔条作为厘米的尺度，又对阿拉伯数字和数码块分隔毫米级水位读数条；采用五厘米提示段，提高读数的速度和准度；采用尺面两侧都有毫米级水位读数条，加大两块毫米级水位读数条的间距，读数时取其平均值，克服水面波动对读数的误差；尺面内排列反光性大的圆弧坑结构，让投射到尺面的图像清晰；尺面内采用对水反光敏感的三角形水平凹条结构，提高图像清晰度和分辨率；尺面内采用反光与吸光色差大的涂层，让拍摄的图像真实可靠。具有人机两用、精度高、分辨率好、量程大、功能多、设备简单、使用方便和实时量测数据等综合技术效果。

3、在本发明优选实施例中，采用视觉效果对比强烈的黑、白色对厘米间隔条、阿拉伯数字、数码块等进行区分，并配以反光和吸光涂层，使人工观察更容易，拍摄的图像辨识度更高，进一步提高了分辨率。

附图说明

图1为本发明的数码读数单元正视结构示意图。

图2为本发明的数码读数单元中部侧剖视结构示意图。

图3为本发明的毫米级水位读数条处侧剖视结构示意图。

图4为本发明的布置示意图。

图中标号：1数码水位标尺、2尺竿、3封层、4尺面、5数码读数单元、6界线、7边条、8阿拉伯数字、9小圆点、10数码块、11边框、12厘米间隔条、13圆弧坑、14五厘米提示段、15毫米级水位读数条、16上边长、17下边长、18水面线、19岸边、20测架、21摄像机、22照明设备、23控制柜。

具体实施方式

参见图1-图4，本实施例中的智能数码水位标尺1的结构形式为：所述的数码水位标尺1有铅直的尺竿2，在该尺竿2竿面上有封层3，在该封层3上有透明的尺面4，该尺面4的表面平整光滑。在所述尺面4两侧的边缘都有边条7，在该两边条7之间所述尺面4内有一列相互连接的数码读数单元5，该些数码读数单元5结构相同，每个所述的数码读数单元5均为10厘米高，在每个所述数码读数单元5的顶端和底端都有界线6。在所述数码读数单元5的左部和右部都有毫米级水位读数条15，在所述数码读数单元5中部的上部有一排阿拉伯数字8，在所述数码读数单元5中部的下部有四排四列的数码块10，在所述数码读数单元5的左部与中部、中部与右部之间都有厘米间隔条12。所述阿拉伯数字8为四位数的分米级水位值，在该些阿拉伯数字8的个位数与十位数之间下部有小圆点9。所述的阿拉伯数字8和小圆点9为黑色，其底色为白色。所述数码读数单元5最下一排四只数码块10显示的数码为所述阿拉伯数字8的个位数，由下而上第二排四只数码块10显示的数码为所述阿拉伯数字8的十位数、第三排四只数码块10显示的数码为所述阿拉伯数字8的百位数、第四排四只数码块10显示的数码为阿拉伯数字8的千位数。显示所述阿拉伯数字8的数码块10为白色，不显示所述阿拉伯数字8的数码块10为黑色。每只所述的数码块10均为四方形，每只数码块10都有边框11，该些边框11为黑色。所述的厘米间隔条12从下至上由白色厘米段与黑色厘米段相间，该些白色厘米段和黑色厘米段各有五段，该些白色厘米段和黑色厘米段均为1厘米高，该厘米间隔条12上距所述数码读数单元5底端5厘米处的白色厘米段为五厘米提示段14。所述数码水位标尺1竖立于湿地、江河和水库等的水中，该数码水位标尺1的上部高出水面。在岸边19的测架20上有摄像机21和照明设备22，该些摄像机21和照明设备22都朝向所述的数码水位标尺1。测试水位时，照明设备22照明数码水位标尺1，摄像机21对准数码水位标尺1进行拍摄，根据水面线18淹没数码水位标尺1位置的图像，计算机经图像处理得出水位值。所述摄像机21还拍摄得湿地、江河和水库等在数码水位标尺1处水面的图像，经计算机分析和处理后获得水情变化的信息；另外，在现场人工能目测数码水位标尺1显示的水位值。

除所述数码读数单元5五厘米提示段14处的尺面4底面排有竖向凹条外，所述尺面4中部的其他底面上排列有整齐的圆弧坑13。该些所述竖向凹条的横断面均为圆弧形，在所述阿拉伯数字8、小圆点9、不显示数码的数码块10、数码块10边框11和厘米间隔条12的黑色部分都涂有吸光层，在所述阿拉伯数字8和小圆点9的底色、显示数码的数码块10、厘米间隔条12和五厘米提示段14的白色部分都涂有反光层。

在所述数码读数单元5毫米级水位读数条15处的尺面4底面排有50根水平凹条，该些水平凹条的横断面均为等腰三角形，每根所述水平凹条的内角大于60°，每根所述水平凹条内角的上边长16或下边长17在所述尺面4表面上的水平投影均为1毫米宽，在每根所述水平凹条整个上边长16上排列有竖向凹痕，该些竖向凹痕的横断面为圆弧形。在每根所述水平凹条的整个上边长16上涂有反光层，在每根所述水平凹条的整个下边长17上涂有吸光层。

本发明智能数码水位标尺的使用方法，包括如下步骤：

（1）在湿地、江河和水库等水中安置铅直的数码水位标尺1，在湿地、江河和水库等的岸边19安置测架20，在测架20上安装摄像机21、照明设备22和控制柜23，把摄像机21和照明设备22对准数码水位标尺1。

（2）人工目测水位时，目测数码水位标尺1在水面线18处数码读数单元5的阿拉伯数字8，读出阿拉伯数字8显示水位的分米值，也可读出为显示水位为保留小数点后1位的米值；目测水面线18在厘米间隔条12的位置，视五厘米提示段14的提示，数出厘米间隔条12显示水位的厘米值；目测水面线18在毫米级水位读数条15的位置，数出毫米级水位读数条15显示水位的毫米值，合并上述读出的分米值或读出保留小数点后1位的米值、数出的厘米值和数出的毫米值，便得出水面线18位置在数码水位标尺1上显示的水位值。若水面线18位于阿拉伯数字8处导致读数不便时，可读出水面线18以上另一个数码读数单元5的阿拉伯数字8作参考。

（3）摄像机21测试水位时，控制柜23利用控制器控制照明设备22照明数码水位标尺1，以及控制摄像机21跟踪对准水面处数码水位标尺1进行拍摄，控制柜23再把拍摄的图像信号传输给计算机进行处理、分析和储存。由于数码水位标尺的构造，摄像机拍摄的水面线以上的标尺图像清晰可辨，水面线以下的标尺图像模糊不清。计算机对拍摄图像进行水面线位置、尺寸、图幅等规定要求处理，并与预存的图库图像进行搜索、识别、对比等分析，从二进制数码块得出分米级水位值，厘米间隔条和毫米级水位读数条图像对比得出厘米级和毫米级水位值，实时得出湿地、江河和水库等的水位数据。

（4）摄像机21在拍摄数码水位标尺1测试水位的同时，控制柜23还兼顾控制摄像机21拍摄数码水位标尺1处水面的情况，包括水位、漂浮物、波浪、雨雪、浑浊度等的图像，控制柜23把拍摄水面变化的图像传输给计算机进行处理、分析和储存，在供人直接观察的同时，计算机可以对水位、流速、雨情、冰情、旱情等图像分类处理，并与预存的图库图像进行对比分析，实时得出湿地、江河和水库等的水情信息。