基于二進(jìn)制編碼水尺和數(shù)字圖像的水位遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、水位信息是水庫管理過程中最重要的水文數(shù)據(jù)之一，隨著科技與經(jīng)濟的發(fā)展，水資源安全利用和優(yōu)化管理越來越受到社會的關(guān)注。目前，傳統(tǒng)的水位檢測有：(1)人工目測水尺讀數(shù)。這種方法主觀性很強，并且耗費精力，如果遇到極端天氣，觀測者的人身安全得不到保證。(2)利用水位計采集水位信息。由于水位計在獲取水位的過程中，需要專門配置水位信息獲取設(shè)備，投資大且維護困難。利用數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行水位識別已經(jīng)成為研究熱點，這種非接觸式水位檢測系統(tǒng)具有穩(wěn)定、可靠和

2、實時性強等優(yōu)點。因此，基于水庫監(jiān)控攝像頭的非接觸式水位監(jiān)控系統(tǒng)是一個很有研究價值的課題，這對水庫的自動化管理，具有十分重要的意義。
　　本文主要研究內(nèi)容為：
　　首先，設(shè)計了基于二進(jìn)制編碼水尺和數(shù)字圖像的水位遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)由兩個子系統(tǒng)構(gòu)成，分別是水庫水位監(jiān)測子系統(tǒng)和水庫閘門控制子系統(tǒng)，并詳細(xì)介紹了子系統(tǒng)的組成成分。針對水庫水位監(jiān)測子系統(tǒng)，本文設(shè)計了一種二進(jìn)制編碼水尺，并建立了二進(jìn)制編碼水尺的水位識別算法，識別算法采

3、用模塊化的思想，主要包含水尺刻度線提取模塊、水尺量程信息獲取模塊、水位值實時解算模塊。
　　其次，設(shè)計了二進(jìn)制編碼水尺的刻度線提取與字符分割的方案。首先通過視頻監(jiān)控攝像頭拍攝含水位信息的二進(jìn)制編碼水尺影像數(shù)據(jù)，并將影像數(shù)據(jù)傳輸給 PC機，然后在 PC機利用數(shù)字圖像處理技術(shù)進(jìn)行水尺圖像關(guān)鍵像素截取、Radon變換算法的水尺傾斜校正、水尺左右和上下邊緣確定等步驟實現(xiàn)水尺刻度線的提取，最后根據(jù)坐標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)表征水尺量程的第一個二進(jìn)

4、制編碼字符定位與分割。
　　然后，建立了基于Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的二進(jìn)制編碼水尺水位識別方法。首先利用離散型Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)想記憶能力，對殘缺、變形和含噪的二進(jìn)制編碼字符進(jìn)行修正。然后對修正后的二進(jìn)制編碼字符，利用模板匹配算法實現(xiàn)字符識別，根據(jù)二進(jìn)制編碼字符與十進(jìn)制數(shù)字的對應(yīng)關(guān)系，得到水尺的量程信息。最后根據(jù)水尺刻度線與水尺量程之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，實現(xiàn)水位值的實時解算。
　　最后，分析了水庫閘門控制子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，