[發(fā)明專利]基于圖像法的卵礫石輸移實時監(jiān)測裝置、方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111450532.1
• 申請日: 2021-11-29
• 公開（公告）號: CN114061902A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊勝發(fā);閆路遙;張鵬;田蜜;毛浩丞;胡江;肖毅;李文杰;金健靈;楊瑾;王永強;張燃鋼;謝青容;楊云棋
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶交通大學(xué)
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01C11/00;G01N5/00;G01N15/02;G01N21/84;G01N29/14
• 代理公司: 重慶上義眾和專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50225
• 代理人: 彭周

本發(fā)明公開了一種基于圖像法的卵礫石輸移實時監(jiān)測裝置、方法及系統(tǒng)，監(jiān)測裝置包括上蓋板、下蓋板、拾音器、壓力傳感器、姿態(tài)傳感器和攝像頭。所述上蓋板和下蓋板相互圍合形成容納腔。所述拾音器、壓力傳感器、姿態(tài)傳感器和攝像頭均設(shè)置所述容納腔內(nèi)，所述上蓋板上設(shè)有透明的窗口。監(jiān)測方法采用聲學(xué)法、壓力法和攝像法配合，其中聲學(xué)法和壓力法可單獨進行輸移量計算，兩種方法計算結(jié)果可相互驗證，同時通過攝像法計算分析出的粒徑對聲學(xué)法的準(zhǔn)確性進行檢測，進而可提高卵石輸移的準(zhǔn)確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航道監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于圖像法的卵礫石輸移實時監(jiān)測裝置、方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

三峽工程正式蓄水運行以來，三峽庫區(qū)航道條件得到了極大的改善，但是水庫變動回水區(qū)卵礫石輸移引起的消落期礙航問題十分嚴(yán)重，因此卵礫石推移質(zhì)原型觀測技術(shù)顯得非常重要。目前卵礫石推移質(zhì)監(jiān)測方法主要包括直接法和間接法兩種：直接法中的坑測法操作難度大，成本高，且無法進行精細觀測；采樣器法同樣無法對推移質(zhì)進行高分辨率監(jiān)測。間接法則分為示蹤法、攝像法、聲學(xué)法等方法。由于推移質(zhì)運動具有時間和空間的隨機性，利用采樣器采樣無法捕捉準(zhǔn)確信息，且采樣器在采樣過程中干擾設(shè)備周圍水流條件，高速運動的推移質(zhì)顆粒會撞擊采樣器，造成一定的損壞，船上作業(yè)也不適用于高速水流情況；坑測法，只能估計洪水過后的卵礫石輸移量，無法獲知推移質(zhì)質(zhì)量隨時間的動態(tài)變化；示蹤法，無論是采用放射性粒子、無線電追蹤技術(shù)、還是磁性示蹤粒子，可研究粒徑范圍有限，且粒子在運動過程中相互掩埋，回收率低，其中有些粒子會對環(huán)境造成一定污染，且造價高，測試成本大；光測法，主要是通過高清攝像頭觀測水下推移質(zhì)運動，這對觀測環(huán)境的水質(zhì)、含沙量有較高要求，必須對儀器進行必要的防護，同時給予有效地照明措施；超聲地形儀受分辨率、時效性、水流條件以及含沙量影響較大，觀測成果難以達到要求。

現(xiàn)有的監(jiān)測裝置及方法監(jiān)測卵石輸移的準(zhǔn)確性較低，因此繼續(xù)提供一種準(zhǔn)確性更高的卵石輸移監(jiān)測裝置及方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種基于圖像法的卵礫石輸移實時監(jiān)測裝置、方法及系統(tǒng)，通過壓力和音視頻耦合的監(jiān)測方法來解決現(xiàn)有技術(shù)對卵石輸移監(jiān)測不準(zhǔn)確的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是：

一種基于圖像法的卵礫石輸移實時監(jiān)測裝置，包括上蓋板、下蓋板、拾音器、壓力傳感器、姿態(tài)傳感器和攝像頭。所述上蓋板和下蓋板相互圍合形成容納腔。所述拾音器、壓力傳感器、姿態(tài)傳感器和攝像頭均設(shè)置所述容納腔內(nèi)，所述上蓋板上設(shè)有透明的窗口，用于攝像頭拍攝。

采用上述結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過拾音器、壓力傳感器和攝像頭可實現(xiàn)對卵石輸移的多重監(jiān)測方法，可起到相互校驗，提高了卵石輸移監(jiān)測的準(zhǔn)確性。

進一步的，所述上蓋板和下蓋板采用金屬板，所述拾音器固定裝設(shè)于上蓋板上，其中所述上蓋板作為諧振器與所述拾音器配合使用，所述壓力傳感器為多個，且壓力傳感器設(shè)置容納腔的頂角處，且位于所述上蓋板和下蓋板之間起支撐作用，所述壓力傳感器上端與所述上蓋板剛性連接，所述壓力傳感器的下端設(shè)有安裝座，所述安裝座與所述下蓋板接觸。

進一步的，所述攝像頭固定裝設(shè)于下蓋板上并位于所述窗口的正下方，且所述攝像頭采用超廣角攝像頭。

進一步的，所述上蓋板和下蓋板之間通過保護罩圍合形成所述容納腔，所述拾音器、壓力傳感器、姿態(tài)傳感器和攝像頭均通過電線電性連接外接數(shù)據(jù)儲存器。

進一步的，所述保護罩上開設(shè)有通孔用于電線安裝，且所述通孔處、保護罩與上蓋板和下蓋板連接處均作密封處理。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是：

一種基于圖像法的卵礫石輸移實時監(jiān)測方法，包括如下步驟，

a、安裝：將監(jiān)測裝置設(shè)置于觀測點的河道內(nèi)并水平固定，然后將監(jiān)測裝置通過線纜與岸上的電箱或計算機終端進行連接；