基于攝像頭的陣列式高精度液位測(cè)量裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于攝像頭的陣列式高精度液位測(cè)量裝置，攝像頭（4）固定安裝在浮子（3）上，縱向上，每個(gè)液位測(cè)量列（1）上相鄰的可視刻度（2）之間保持第一大間隔L，使得縱向相鄰可視刻度（2）之間不殘留水珠；橫向上，相鄰可視刻度（2）之間在縱向刻度上保持小間隔ΔL，保證實(shí)現(xiàn)高精度，相鄰可視刻度（2）之間在橫向間距上保持第二大間隔W，使得橫向相鄰可視刻度（2）之間不殘留水珠，用橫向錯(cuò)開(kāi)的方式換取高精度測(cè)量。本實(shí)用新型相鄰可視刻度之間均保持大間隔，使得相鄰可視刻度之間不殘留水珠，保證攝像頭可以清晰地識(shí)別實(shí)際液位高度。橫向相鄰可視刻度之間在縱向刻度上保持小間隔，保證了高精度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
基于攝像頭的陣列式高精度液位測(cè)量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種液位測(cè)量裝置，特別是涉及一種基于攝像頭的陣列式高精度液位測(cè)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]液位測(cè)量在各行業(yè)中應(yīng)用廣泛，主要應(yīng)用在明渠、水庫(kù)、水電站、船閘、栗站等水利、水電、水文室外場(chǎng)合。
[0003]目前，液位傳感方式主要有四種:浮球式編碼傳感器、投入式液位變送器、超聲波式液位變送器、雷達(dá)式液位變送器。
[0004]浮球式編碼傳感器利用掛在轉(zhuǎn)輪上的浮球和重錘間的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)將液位的變化映射到與掛輪同軸的編碼器的碼值上，從而測(cè)量出對(duì)應(yīng)的液位。這種測(cè)量方式安全可靠、壽命長(zhǎng);缺點(diǎn)是需要建造專(zhuān)用的測(cè)井，通常測(cè)井需直徑400mm以上，個(gè)別場(chǎng)合可以安裝直徑10mm的測(cè)井，但需加裝導(dǎo)向輪等改裝附件，測(cè)井的施工會(huì)花費(fèi)較大的人力、物力，因此施工較麻煩。
[0005]投入式液位變送器則是在鋼體變送器內(nèi)部安置壓力應(yīng)變片，應(yīng)變片一側(cè)通過(guò)帶有中空管的電纜與外界大氣相通，另一側(cè)則與待測(cè)液體接觸，利用二側(cè)的壓差使應(yīng)變片變形，從而形成液位對(duì)應(yīng)的mV級(jí)電壓信號(hào)。此種方式施工方便，基本是投入液體即可;缺點(diǎn)是中空管易隨電纜彎曲而堵塞，同時(shí)，由于應(yīng)變片長(zhǎng)期直接與受側(cè)介質(zhì)接觸，時(shí)間長(zhǎng)了，會(huì)產(chǎn)生表面結(jié)垢、模擬單元溫漂零漂等現(xiàn)象，從而使測(cè)量嚴(yán)重失真。
[0006]超聲波式液位變送器安裝在液位上方固定位置，通過(guò)超聲波換能器打出超聲波，遇液面折回后，再通過(guò)換能器采集到回波，從而確認(rèn)液位位置。這種方式安裝較簡(jiǎn)單，精度也較好，但受天氣影響較大，在惡劣天氣中，幾乎無(wú)法正常使用。
[0007]雷達(dá)式液位變送器與超聲波式液位變送器工作原理類(lèi)似，只不過(guò)不使用超聲波，而是使用雷達(dá)波方式。其受天氣的影響比超聲波方式要小，精度更高。但目前此類(lèi)設(shè)備受限于很高的成本而應(yīng)用范圍較小。
[0008]為了解決上述傳統(tǒng)液位測(cè)量裝置的不足，本申請(qǐng)實(shí)用新型人提出了一種基于攝像頭的液位測(cè)量裝置，通過(guò)攝像頭拍攝液位所處的可視刻度，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的人工監(jiān)測(cè)或基于圖像識(shí)別技術(shù)的液位智能化讀取。然而，要想實(shí)現(xiàn)高精度的液位測(cè)量，相鄰可視刻度間距必須足夠小，因此在液位升降過(guò)程中，相鄰刻度之間極易殘留水珠，這將導(dǎo)致攝像頭很難清晰地識(shí)別實(shí)際液位高度，造成了很大的測(cè)量誤差。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于攝像頭的陣列式高精度液位測(cè)量裝置，每一列上相鄰可視刻度之間保持大間隔，避免殘留水珠影響攝像頭對(duì)客觀液位的識(shí)別;通過(guò)橫向擴(kuò)展的多個(gè)列實(shí)現(xiàn)陣列式定位測(cè)量，液位測(cè)量精度高;通過(guò)液位刻度直觀地顯示液位高度，再通過(guò)攝像頭拍攝液位刻度實(shí)現(xiàn)液位變化的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，便于監(jiān)測(cè)中心的人工查看及核實(shí)。
[0010]本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:基于攝像頭的陣列式高精度液位測(cè)量裝置，包括至少兩個(gè)橫向并排設(shè)置的液位測(cè)量列、浮子、攝像頭和監(jiān)測(cè)中心服務(wù)器，浮子懸浮于液面上，攝像頭固定安裝在浮子上，每個(gè)液位測(cè)量列上均設(shè)有多個(gè)可視刻度，攝像頭用于拍攝可視刻度，攝像頭通過(guò)通信線路與監(jiān)測(cè)中心服務(wù)器相連；
[0011]縱向上，每個(gè)液位測(cè)量列上相鄰的可視刻度之間保持第一大間隔L，該第一大間隔L使得液位升降過(guò)程中縱向相鄰可視刻度之間不殘留水珠;橫向上，相鄰液位測(cè)量列上的相鄰可視刻度之間在縱向刻度上保持小間隔A L，該小間隔△ L保證實(shí)現(xiàn)高精度，相鄰液位測(cè)量列上的相鄰可視刻度之間在橫向間距上保持第二大間隔W，該第二大間隔W使得液位升降過(guò)程中橫向相鄰可視刻度之間不殘留水珠，用橫向錯(cuò)開(kāi)的方式換取高精度測(cè)量。
[0012]所述的可視刻度在橫向上規(guī)則降序排列，設(shè)液位測(cè)量列的數(shù)量為n，n為大于等于2的正整數(shù)，第一液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度的位置刻度分別為L(zhǎng)、2L、3L、4L、……、ML，L為正數(shù)，M為正整數(shù);第二液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度的位置刻度分別為L(zhǎng)-L/n、2L-L/n、3L-L/n、4L-L/n、……、ML_L/n;第三液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度的位置刻度分別為L(zhǎng)_2L/n、2L-2L/n、3L-2L/n、4L-2L/n、……、ML_2L/n;……；第11液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度的位置刻度分別為 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]所述的可視刻度在橫向上規(guī)則升序排列，設(shè)液位測(cè)量列的數(shù)量為n，n為大于等于2的正整數(shù)，第一液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度的位置刻度分別為L(zhǎng)、2L、3L、4L、……、ML，L為正數(shù)，M為正整數(shù);第二液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度的位置刻度分別為L(zhǎng)+L/n、2L+L/n、3L+L/n、4L+L/n、……、ML+L/n;第三液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度的位置刻度分別為L(zhǎng)+2L/n、2L+2L/n、3L+2L/n、4L+2L/n、……、ML+2L/n;……;第11液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度的位置刻度分別為L(zhǎng)+ (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]所述的可視刻度在橫向上無(wú)規(guī)則排列。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果是:
[0016]I)如果每個(gè)液位測(cè)量列上的測(cè)量精度是lcm，設(shè)置100個(gè)液位測(cè)量列，第一列上刻度依次為0cm、lcm、2cm......，第二列上刻度依次為0.01cm、l.01cm、2.01cm......，第三列上刻度依次為0.02 cm、1.02 cm、2.02 cm......，第九十九列上刻度依次為0.98cm、1.98 cm、
2.98cm......，第一百列上刻度依次為0.99cm、1.99cm、2.99cm......。這樣通過(guò)橫向和縱向的點(diǎn)陣定位就可以實(shí)現(xiàn)精度達(dá)0.0lcm的液位測(cè)量。
[0017]為了實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，可以盡量多的設(shè)置橫向排布的液位測(cè)量列，以寬度換精度。
[0018]2)橫向相鄰可視刻度之間、縱向相鄰可視刻度之間均保持大間隔，該大間隔使得液位升降過(guò)程中相鄰可視刻度之間不殘留水珠，保證攝像頭可以清晰地識(shí)別實(shí)際液位高度。橫向相鄰可視刻度之間在縱向刻度上保持小間隔，保證了高精度。
[0019]3)通過(guò)可視刻度直觀、準(zhǔn)確地顯示液位高度，再通過(guò)攝像頭拍攝可視刻度實(shí)現(xiàn)液位變化的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，顛覆了傳統(tǒng)靜力水準(zhǔn)儀液位檢測(cè)的原理，杜絕了因傳統(tǒng)靜力水準(zhǔn)儀位移計(jì)故障而引起的液位誤判，提高了液位變化量檢測(cè)結(jié)果的可靠性；
[0020]4)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)，提高了監(jiān)測(cè)效率，降低了監(jiān)測(cè)成本，特別適用于地鐵、高鐵、大壩等工程領(lǐng)域;攝像頭采集前端圖像并傳輸至監(jiān)測(cè)中心，當(dāng)測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)較大誤差時(shí)，監(jiān)測(cè)中心的管理人員調(diào)出相應(yīng)圖像進(jìn)行人工復(fù)查及核實(shí)即可，使用十分方便。
【附圖說(shuō)明】
[0021 ]圖1為單列式液位測(cè)量裝置示意圖；
[0022]圖2為本實(shí)用新型陣列式高精度液位測(cè)量裝置示意圖；
[0023]圖3為圖2的局部放大圖；
[0024]圖中，1-液位測(cè)量列，2-可視刻度，3-浮子，4-攝像頭，5-水珠。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于以下所述。
[0026]如圖1所示，對(duì)于單列式液位測(cè)量裝置而言，要想實(shí)現(xiàn)高精度的液位測(cè)量，相鄰可視刻度2之間間距必須足夠小，因此在液位升降過(guò)程中，相鄰可視刻度2之間(如圖1中3.3cm與3.4cm刻度之間、3.4cm與3.5cm刻度之間)極易殘留水珠5，這使得攝像頭4很難清晰地識(shí)別實(shí)際的液位高度。
[0027]如圖2所示，基于攝像頭的陣列式高精度液位測(cè)量裝置，包括至少兩個(gè)橫向并排設(shè)置的液位測(cè)量列1、浮子3、攝像頭4和監(jiān)測(cè)中心服務(wù)器，浮子3懸浮于液面上，攝像頭4固定安裝在浮子3上，每個(gè)液位測(cè)量列I上均設(shè)有多個(gè)可視刻度2，攝像頭4用于拍攝可視刻度2，攝像頭4通過(guò)通信線路與監(jiān)測(cè)中心服務(wù)器相連。可以由工作人員人為觀察液位刻度圖像以判斷液位高度數(shù)值，也可以經(jīng)軟件分析和處理得出液位高度數(shù)值。如果要經(jīng)軟件分析和處理智能地得出液位高度數(shù)值，監(jiān)測(cè)中心服務(wù)器上就要設(shè)置液位刻度讀取模塊，液位刻度讀取模塊用于根據(jù)攝像頭4所拍攝到的液位刻度圖像計(jì)算出液位高度數(shù)值。當(dāng)測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)較大誤差時(shí)，監(jiān)測(cè)中心的管理人員可調(diào)出相應(yīng)圖像進(jìn)行人工復(fù)查及核實(shí)即可，使用十分方便。
[0028]如圖2和圖3所示，縱向上，每個(gè)液位測(cè)量列I上相鄰的可視刻度2之間保持第一大間隔L，該第一大間隔L使得液位升降過(guò)程中縱向相鄰可視刻度2之間不殘留水珠;橫向上，相鄰液位測(cè)量列I上的相鄰可視刻度2之間在縱向刻度上保持小間隔△ L，該小間隔△ L保證實(shí)現(xiàn)高精度，相鄰液位測(cè)量列I上的相鄰可視刻度2之間在橫向間距上保持第二大間隔W，該第二大間隔W使得液位升降過(guò)程中橫向相鄰可視刻度2之間不殘留水珠，用橫向錯(cuò)開(kāi)的方式換取高精度測(cè)量。
[0029]所述的可視刻度2在橫向上可以規(guī)則降序排列，設(shè)液位測(cè)量列I的數(shù)量為n，n為大于等于2的正整數(shù)，第一液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度2的位置刻度分別為L(zhǎng)、2L、3L、
4L、......、ML，L為正數(shù)，M為正整數(shù);第二液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度2的位置刻度分別為
L-L/n、2L-L/n、3L-L/n、4L-L/n、……、ML_L/n;第三液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度2的位置刻度分別為L(zhǎng)_2L/n、2L-2L/n、3L_2L/n、4L_2L/n、……、ML_2L/n ；……；第n液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度 2 的位置刻度分別為 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，如圖2所示，液位測(cè)量列I的數(shù)量為10列，第一液位測(cè)量列上設(shè)置的刻度分別為1.0cm、2.0cm、3.0cm、4.0cm......;第二液位測(cè)量列上設(shè)置的刻度分別為I.9cm、2.9cm、
3.9cm……；第三液位測(cè)量列上設(shè)置的刻度分別為1.8cm,2.8cm,3.8cm……；第四液位測(cè)量列上設(shè)置的刻度分別為1.7Cm、2.7Cm、3.7Cm……；第五液位測(cè)量列上設(shè)置的刻度分別為
1.6cm、2.6cm、3.6cm......;第六液位測(cè)量列上設(shè)置的刻度分別為1.5cm、2.5cm、3.5cm......;
第七液位測(cè)量列上設(shè)置的刻度分別為1.4Cm、2.4Cm、3.4Cm……；第八液位測(cè)量列上設(shè)置的刻度分別為1.3cm,2.3cm,3.3cm……；第九液位測(cè)量列上設(shè)置的刻度分別為1.2cm,2.2cm、
3.2cm……；第十液位測(cè)量列上設(shè)置的刻度分別為1.lcm,2.lcm,3.1cm……。每一列上相鄰刻度間隔都保持在Icm的大間隔，相鄰刻度之間是不易產(chǎn)生水珠的。當(dāng)液位處于如圖2所示的位置時(shí)，攝像頭4很清楚地看到液位沒(méi)過(guò)了3.3cm刻度而未到3.4cm刻度，因此得到結(jié)果:液位在3.3cm~3.4cm之間。
[0031]所述的可視刻度2在橫向上也可以規(guī)則升序排列，設(shè)液位測(cè)量列I的數(shù)量為n，n為大于等于2的正整數(shù)，第一液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度2的位置刻度分別為L(zhǎng)、2L、3L、
4L、......、ML，L為正數(shù)，M為正整數(shù);第二液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度2的位置刻度分別為L(zhǎng)
+L/n、2L+L/n、3L+L/n、4L+L/n、……、ML+L/n ；第三液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度2的位置刻度分別為L(zhǎng)+2L/n、2L+2L/n、3L+2L/n、4L+2L/n、……、ML+2L/n;……;第11液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度 2 的位置刻度分別為 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]所述的可視刻度2在橫向上也可以無(wú)規(guī)則排列，因?yàn)槊總€(gè)可視刻度2對(duì)應(yīng)的液位高度都是已知的，只要確定點(diǎn)位就可以確定液位高度。
[0033]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述構(gòu)想范圍內(nèi)，通過(guò)上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍，則都應(yīng)在本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于攝像頭的陣列式高精度液位測(cè)量裝置，其特征在于:包括至少兩個(gè)橫向并排設(shè)置的液位測(cè)量列(I)、浮子(3)、攝像頭(4)和監(jiān)測(cè)中心服務(wù)器，浮子(3)懸浮于液面上，攝像頭(4)固定安裝在浮子(3)上，每個(gè)液位測(cè)量列(I)上均設(shè)有多個(gè)可視刻度(2)，攝像頭(4)用于拍攝可視刻度(2)，攝像頭(4)通過(guò)通信線路與監(jiān)測(cè)中心服務(wù)器相連； 縱向上，每個(gè)液位測(cè)量列(I)上相鄰的可視刻度(2)之間保持第一大間隔L，該第一大間隔L使得液位升降過(guò)程中縱向相鄰可視刻度(2)之間不殘留水珠;橫向上，相鄰液位測(cè)量列(1)上的相鄰可視刻度(2)之間在縱向刻度上保持小間隔AL，該小間隔AL保證實(shí)現(xiàn)高精度，相鄰液位測(cè)量列(I)上的相鄰可視刻度(2)之間在橫向間距上保持第二大間隔W，該第二大間隔W使得液位升降過(guò)程中橫向相鄰可視刻度(2)之間不殘留水珠，用橫向錯(cuò)開(kāi)的方式換取高精度測(cè)量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于攝像頭的陣列式高精度液位測(cè)量裝置，其特征在于:所述的可視刻度(2)在橫向上規(guī)則降序排列，設(shè)液位測(cè)量列(I)的數(shù)量為n，n為大于等于2的正整數(shù)，第一液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度(2)的位置刻度分別為L(zhǎng)、2L、3L、4L、……、ML，L為正數(shù)，M為正整數(shù);第二液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度(2)的位置刻度分別為L(zhǎng)-L/n、2L-L/n、3L-L/n、4L-L/n、……、ML_L/n;第三液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度(2 )的位置刻度分別為L(zhǎng)-2L/n、2L-2L/n、3L_2L/n、4L_2L/n、……、ML_2L/n ；……；第n液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度(2)的位置刻度分別為L(zhǎng)-(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.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于攝像頭的陣列式高精度液位測(cè)量裝置，其特征在于:所述的可視刻度(2)在橫向上規(guī)則升序排列，設(shè)液位測(cè)量列(I)的數(shù)量為n，n為大于等于2的正整數(shù)，第一液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度(2)的位置刻度分別為L(zhǎng)、2L、3L、4L、……、ML，L為正數(shù)，M為正整數(shù);第二液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度(2)的位置刻度分別為L(zhǎng)+L/n、2L+L/n、3L+L/n、4L+L/n、……、ML+L/n;第三液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度(2)的位置刻度分別為L(zhǎng)+2L/n、2L+2L/n、3L+2L/n、4L+2L/n、……、ML+2L/n ；……；第n液位測(cè)量列上設(shè)置的可視刻度(2)的位置刻度分別為 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.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于攝像頭的陣列式高精度液位測(cè)量裝置，其特征在于:所述的可視刻度(2)在橫向上無(wú)規(guī)則排列。
【文檔編號(hào)】G01F23/76GK205664909SQ201620378455
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】楊紹荃, 張勇
【申請(qǐng)人】四川金碼科技有限公司