[發(fā)明專利]一種河道枯季流量測(cè)量系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510022972.5
• 申請(qǐng)日: 2015-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN104535126B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龔家國(guó);冶運(yùn)濤;褚俊英;王浩;賈仰文;劉揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G01F1/708
• 分類號(hào): G01F1/708
• 代理公司: 北京國(guó)林貿(mào)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11001
• 代理人: 李桂玲,李富華

1.一種河道枯季流量測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，包括：設(shè)在河道中的定位標(biāo)志，發(fā)射能夠在水中快速溶解的固態(tài)示蹤劑的彈射裝置，通過(guò)吊鎖設(shè)置在河道上方能夠游動(dòng)的采樣單元和設(shè)在河岸上的測(cè)控單元，所述的采樣單元包括：能夠精確記錄拍攝時(shí)間的數(shù)碼取像裝置，測(cè)量采樣單元到被測(cè)水面距離的測(cè)距裝置；所述的測(cè)控單元包括：與數(shù)碼取像裝置連接的具有根據(jù)顏色屬性對(duì)色斑區(qū)域進(jìn)行識(shí)別和亮度增強(qiáng)能力的圖像處理裝置，所述的圖像處理裝置與計(jì)算裝置連接，所述的彈射裝置、測(cè)距裝置、取像裝置與具有根據(jù)實(shí)測(cè)的表面流速擬合出斷面表面流速的曲線和根據(jù)表面流速計(jì)算斷面流量和平均流速能力的控制器電連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述的彈射裝置是氣槍，所述氣槍發(fā)射的子彈頭部安裝固態(tài)示蹤劑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述的彈射裝置設(shè)置在采樣單元中，包括：多個(gè)導(dǎo)向管，多個(gè)所述導(dǎo)向管中設(shè)有蓄能彈簧和激發(fā)器，所述的蓄能彈簧一端固定在導(dǎo)向管一端，另一端放置被彈射的固態(tài)示蹤劑。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述的取像裝置是照相機(jī)、攝像頭中的一種。

5.一種使用權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的河道枯季流量測(cè)量方法，其特征在于，所述方法的步驟如下：

對(duì)準(zhǔn)被測(cè)水流的步驟：用于通過(guò)吊鎖將采樣單元移動(dòng)到河道被測(cè)水流的上方；

設(shè)置的步驟：用于利用測(cè)距裝置測(cè)量采樣單元到達(dá)水面的距離，并記錄各個(gè)定位標(biāo)志之間的距離，設(shè)定數(shù)碼取像裝置的取景范圍，保證能夠確定被測(cè)水流相對(duì)位置的定位標(biāo)志在取景框內(nèi)，且使各個(gè)所述定位標(biāo)志所框定的測(cè)試區(qū)域在取景框中的面積盡可能的大；

發(fā)射示蹤劑的步驟：用于開啟彈射裝置，將固態(tài)示蹤劑發(fā)射到被測(cè)水面；

拍攝的步驟：用于等待固體示蹤劑在水面融化并形成色斑后，開啟取像裝置對(duì)測(cè)試區(qū)域進(jìn)行拍攝，對(duì)所拍攝的照片進(jìn)行評(píng)估，如果不夠滿意則回到設(shè)置的步驟，如果滿意則進(jìn)入下一步驟；

圖像處理的步驟：用于對(duì)拍攝的各個(gè)測(cè)試圖像進(jìn)行處理，對(duì)圖像進(jìn)行校正，并準(zhǔn)確找出測(cè)試區(qū)域中色斑的坐標(biāo)，圖像處理過(guò)程中可以根據(jù)顏色屬性對(duì)色斑區(qū)域進(jìn)行識(shí)別和亮度增強(qiáng)；

計(jì)算色斑位移的步驟：用于利用不同照片間的時(shí)間間隔信息和色斑坐標(biāo)位置信息計(jì)算色斑特征點(diǎn)位移速度；

計(jì)算表層水流流速參數(shù)的步驟：用于根據(jù)色斑運(yùn)動(dòng)距離和時(shí)間參數(shù)，分別計(jì)算色斑的最大運(yùn)動(dòng)速度、最小運(yùn)動(dòng)速度、質(zhì)心運(yùn)動(dòng)速度、左右運(yùn)動(dòng)速度各參數(shù)；

計(jì)算河流的平均流速和流量的步驟：用于根據(jù)實(shí)測(cè)的表面流速擬合出斷面表面流速的曲線，以此曲線計(jì)算出斷面形狀控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水面處的流速，根據(jù)河道斷面和表層水流流速參數(shù)計(jì)算河流的平均流速和流量。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述的“計(jì)算色斑位移的步驟”包括以下子步驟，以下子步驟均對(duì)應(yīng)單個(gè)照片的處理：

提取照片生成時(shí)間；

改正照片中因拍攝角度、位置而引起的像點(diǎn)位移；

根據(jù)顏色屬性對(duì)色斑區(qū)域進(jìn)行識(shí)別和亮度增強(qiáng)；

對(duì)色斑區(qū)域的像素點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，提取色斑統(tǒng)計(jì)信息，包括色斑質(zhì)點(diǎn)位置及色斑前后左右位置坐標(biāo)。