一种高可靠、低数据量的河道水位监测方法及装置

技术领域

本发明涉及水位测量技术领域，尤其涉及一种高可靠、低数据量的河道水位监测方法及装置。

背景技术

河道可以将雨水收集，汇聚成流水，减少洪水的冲击力并保持水资源循环，为减轻洪涝灾害起到积极作用。因此，为防止洪涝等水灾害的发生，我们需要对河道的水位进行监测。

现有的河道水位监测装置，包括主设备箱、压力传感器以及摄像头，所述主设备箱设有电源、传感器以及视频等传输接口，接入后，通过压力传感器所采集的水压力数据以及摄像头所拍摄视频实时传输给远程终端控制台。

上述现有的河道水位监测装置，由于是进行实时数据传输，会导致数据量冗余，数据容易被覆盖的问题，由于实时传输需要及时处理和传输数据，因此容易受到网络的影响，从而影响其可靠性和精准性。同时，实时传输需要将数据立即发送到接收端，因此可能会导致一定的延迟，这种延迟可能会影响数据的实时性，如果出现数据包丢失或错误，这可能会导致无法正常传输数据，这种情况可能会引起视频发生中断，从而影响实时数据的安全性。

发明内容

本发明所述的一种高可靠、低数据量的河道水位监测方法及装置，解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高可靠、低数据量的河道水位监测方法，包括以下步骤：

S1：通过压力传感器实时采集水位情况，摄像头定时采集现场的图片和视频；

S2：判断压力传感器是否被水浸，若是则进行步骤S3，若不是则进行步骤S4；

S3：发送中断信号至后台监控中心，此时摄像头变为间隔采集图片并通过AI识别分析得出水位信息并发送至后台监控中心，同时传输实时视频给后台监控中心，然后回到步骤S1；

S4：间隔采集图片，并通过AI识别分析得出水位信息并传输至后台监控中心，后台监控中心判断水位是否超出警戒线，若是则进行步骤S3，若否，则重复步骤S4。

优选的，若天气预报为暴雨天气，且后台监控中心并未收到现场的实时信号传输，则通过后台监控中心直接操控下发指令，采集并获取现场水位情况。

优选的，所述通过后台监控中心直接操控下发指令中下发的指令包括：开启压力传感器实时采集水位压力信号并实时传输、开启摄像头间隔采集现场图片并进行AI分析并获取最终AI判断结果以及开启摄像头实时采集现场视频信号并实时传输。

优选的，所述采集并获取现场水位情况中水位情况包括：水位压力信号、AI基于现场图片的水位判断结果以及现场实时视频。

优选的，所述间隔采集具体为5-10分钟。

优选的，需要改变间隔采集时间时，通过后台控制中心直接发送修改间隔时间指令。

一种高可靠、低数据量的河道水位监测装置，应用于以上所述的一种高可靠、低数据量的河道水位监测方法，包括压力传感器、摄像头、控制模块和矫正单元；所述压力传感器和摄像头与所述控制模块连接，所述控制模块与所述矫正单元连接，且所述控制模块与后台监控中心通讯连接；所述压力传感器用于实时采集水位压力信号以传输给后台监控中心；所述摄像头用于间隔采集现场的图片信息和实时采集现场的视频信息以传输给后台监控中心；所述控制模块用于控制水位压力信号和摄像头的启停；所述矫正单元内设有AI识别模块，用以根据摄像头间隔采集的水位深度信息判断是否被淹，如是，则启动控制模块控制所述摄像头定时采集现场图片信息，并根据采集到的现场图片信息直接分析得出现场水位深度信息，然后将水位深度信息传输至后台监控中心，并实时将视频信号发送至后台监控中心。

优选的，还包括检测单元，所述检测单元与所述压力传感器和所述摄像头连接，所述检测单元每间隔一段设定时间检测一次压力传感器和摄像头是否正常工作。

优选的，还包括机箱，所述控制模块和矫正单元均设于机箱内部，所述机箱外预留有接口，通过接口连接压力传感器和摄像头。

本发明的有益效果为：

本发明所采用的技术方案中，使用数据量较低的压力传感器实时采集河道水位数据，并且每隔一定时间(优选地，间隔时间可自定义)通过装置内控制单元向后台监控中心传输图片数据，同时，使用特定的AI图像识别分析算法(具体分析方法可以是将图片中水平面所处位置与某一竖直的参考物上的水深刻度线进行比较，从而得出准确的水位信息)对传感器所采集的数据进行比对，保证了传感器所采集数据的准确性和可靠性，进而判断河道水位是否超出所设水位警戒线，如果发现河道水位已超越警戒线，则立刻启动实时视频传输，本方法能够有效地减少数据冗余，进而减轻数据库存储压力，避免数据被覆盖，同时也保证了数据的高可靠性。

附图说明

图1为河道水位监测方法工作状态流程示意图；

图2为河道水位监测结构示意图；

图3为矫正单元结构示意图；

图4为后台监控中心与控制模块间通信状态示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

本发明采用的技术方案基本原理如下：

该装置包括机箱，在所述机箱内设置有一控制模块，在所述机箱外连接有实时采集水位压力信号的压力传感器，所述压力传感器所采集数据实时传输至后台监控中心，在所述机箱外还连接有一可以采集现场视频或图像信息的摄像头，其特征在于：

当所述压力传感器未处于被水浸泡的状态时，所述压力传感器无中断信号产生，则控制模块控制所述摄像头间隔定时(可以设置间隔5-10分钟，一般地，5-10分钟内水位变化不会太大)采集一张现场图片，并根据采集到的现场图片信息直接分析得出现场水位深度信息(具体分析方法可以是将图片中水平面所处位置与某一竖直的参考物上的水深刻度线进行比较，从而得出准确的水位信息)，然后将水位深度信息传输至后台监控中心；

当所述压力传感器处于被水浸泡的状态时，所述压力传感器产生一中断信号，则控制模块控制所述摄像头定时采集现场图片信息，并根据采集到的现场图片信息直接分析得出现场水位深度信息，然后将水位深度信息传输至后台监控中心，并实时将视频信号发送至后台监控中心；

在所述控制模块中还设置有一矫正单元，该矫正单元根据摄像头间隔采集的水位深度信息判断是否被淹，如是，则启动控制模块控制所述摄像头定时采集现场图片信息，并根据采集到的现场图片信息直接分析得出现场水位深度信息，然后将水位深度信息传输至后台监控中心，并实时将视频信号发送至后台监控中心。

针对以上发明内容，进一步原理说明：一般情况下本发明在地面未被淹时，通过压力传感器实时监测是否被淹的状态，保证了本发明监测的实时性，但并不实时传输视频或图像信息给后台监控中心，进而大大减低传输的数据量；当压力传感器测到被淹时，则实时传输视频或图像信息给后台监控中心，进而达到洪涝监测的便捷性。为了进一步提高本发明的可靠性，本发明设置了一定时(每隔5-10分钟)采集一次现场图片信息，并根据图片信息判断现场水位情况，并通过矫正单元防止压力传感器失效的情况发生，无论压力传感器的实时监测结果如何，只要摄像头采集到的数据分析为被淹情况，则实时传输现场的图片或视频数据给后台监控中心。

具体的，本发明的压力传感器预先安装在离地面2-3厘米的位置，当地面被淹时，压力传感器也会被淹，从而发出中断信号给控制模块，进而转化为视频实时监测状态。

优选的，本发明还可以接收后台监控中心指令，实时开启摄像头监控现场情况；比如天气预报为暴雨天气，即使设备未启动实时传输，也可以通过后台监控中心实时获取现场情况。

优选的，本发明还可以根据后台监控中心指令，改变每次间隔定时的时间，比如将5-10分钟，改为1-3分钟，或者30分钟等。

优选的，本发明还包括一检测单元，每间隔一段时间检测压力传感器和摄像头是否正常工作。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述：

图1为河道水位监测方法工作状态流程示意图，如图所示，当所述压力传感器未处于被水浸泡的状态时，所述压力传感器无中断信号产生，则控制模块控制所述摄像头间隔定时(可以设置间隔5-10分钟，一般地，5-10分钟内水位变化不会太大)采集一张现场图片，并根据采集到的现场图片信息直接分析得出现场水位深度信息(具体分析方法可以是将图片中水平面所处位置与某一竖直的参考物上的水深刻度线进行比较，从而得出准确的水位信息)，然后将水位深度信息传输至后台监控中心；

当所述压力传感器处于被水浸泡的状态时，所述压力传感器产生一中断信号，则控制模块控制所述摄像头定时采集现场图片信息，并根据采集到的现场图片信息直接分析得出现场水位深度信息，然后将水位深度信息传输至后台监控中心，并实时将视频信号发送至后台监控中心。

图2为河道水位监测结构示意图，如图所示，河道水位监测装置包括机箱，在所述机箱内设置有一控制模块，在所述机箱外连接有实时采集水位压力信号的压力传感器，在所述机箱外还连接有一可以采集现场视频或图像信息的摄像头，河道水位监测装置将其监测到的水位信息、监测图像或视频数据等，都传输给后台监控中心，后台监控中心得到相关数据，用于实时发布各地进行预警、交通指挥等应用。

图3为矫正单元结构示意图，如图所示，该矫正单元根据摄像头间隔采集的水位深度信息判断是否被淹，如是，则启动控制模块控制所述摄像头定时采集现场图片信息，并根据采集到的现场图片信息直接分析得出现场水位深度信息，然后将水位深度信息传输至后台监控中心，并实时将视频信号发送至后台监控中心。

所述矫正单元运用AI图像识别算法，提前拍摄采集大量河道水位未超出警戒线状态时的照片信息(图片中水位位于某一竖直的参考物上的水深刻度线所处位置之下)，并通过特定的算法模式将其向计算机可识别的信息进行转换；采用去噪、变换及平滑等操作对图像进行处理，提高图像的重要特点，通过一定方式分离、抽取及选择图像特征(水位未超出警戒线时的图像特征)，建立比对模型，此后通过将摄像头所拍摄图片与比对模型图像特征进行比对，最终实现对河道水位图像的评价和确认。

图4为后台监控中心与控制模块间通信状态示意图，如图所示，本发明还可以接收后台监控中心指令，实时开启摄像头监控现场情况；比如天气预报为暴雨天气，即使设备未启动实时传输，也可以通过后台监控中心实时获取现场情况。

本发明所采用的技术方案中，所述压力传感器可替代为其他传感器，如PH值传感器等，所述其他传感器实时传输数据产生的数据量占据内存小，即使实时采集数据亦不会造成数据量过大的问题，进而造成数据存储困难，数据容易被覆盖等问题。

综上所示，本发明使用数据量较低的压力传感器实时采集河道水位数据，并且每隔一定时间(优选地，间隔时间可自定义)通过装置内控制单元向后台监控中心传输图片数据，同时，使用特定的AI图像识别分析算法(具体分析方法可以是将图片中水平面所处位置与某一竖直的参考物上的水深刻度线进行比较，从而得出准确的水位信息)对传感器所采集的数据进行比对，保证了传感器所采集数据的准确性和可靠性，进而判断河道水位是否超出所设水位警戒线，如果发现河道水位已超越警戒线，则立刻启动实时视频传输，本方法能够有效地减少数据冗余，进而减轻数据库存储压力，避免数据被覆盖，同时也保证了数据的高可靠性，解决了背景技术中提出的问题。

以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。