视频浮标测流系统开发和应用

《视频浮标测流系统开发和应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、视频浮标测流系统开发和应用　　摘要在陡涨陡落的山区性河流中、高洪水测流实践中，往往使用浮标测流法。视频浮标测流系统，就是依据原有人工浮标测流法的基本原理，借助现代的视频设备、有线数字传输和计算机处理系统，将人工测流全部转化为自动化，依靠先进的数字处理系统，快速准确、安全可靠地完成洪水流量测验。关键词视频；浮标测流系统；开发；应用中图分类号：P332文献标识码：A文章编号：1671-7597（2013）13-0047-021开发背景和意义目前水文系统的测流设备都不外乎以下几种。1）水文缆道设备，包括主副索、

2、循环索、铅鱼及缆道控制系统（操作控制台）。将流速仪安装在铅鱼上，由控制台对铅鱼进行垂直和水平运行的控制来进行测流。2）桥测车，在机动车上安装悬臂、传动装置以及信号接收电路，在桥上将悬挂铅鱼的流速仪下放到水流中进行流速的测量。53）浮标法测流，用浮标投放器将制作的人工浮标依次放到水流中，利用浮标流经上、下断面的时间来记录浮标历时，另外在上断面处安装经纬仪或小平板仪，配合中断面的测流人员来进行浮标起点距的定位。投放浮标需要一个人，上、中、下三个断面线上需要各站一个人，另外还要有经纬仪观测及记录人员，最少5个人

3、方能完成这项工作。4）比降面积法测流，利用水流的比降及断面面积等参数来计算流量。5）ADCP流量剖面仪测流，部分测站引进了美国产的ADCP测流设备，利用这种先进的设备进行流速、断面面积及流量的测量。5河南省南阳盆地大部分河流都是山区性河流，河道都是陡涨陡落型。每逢大雨或特大暴雨，洪水来势凶猛，流速高达每秒7-8米，并且还有大量的漂浮物。针对这样的河流特性，以上所介绍的几种测流方法基本上都失去了它们应有的作用。首先，不能用缆道来测流，因为大量的漂浮物会刮坏流速仪，甚至会危及整个缆道系统及设备的安全。第二种用

4、桥测车测流，桥测车所悬挂的铅鱼一般都比较小，所以在流速每秒7-8米的情况下铅鱼及流速仪根本就入不了水，况且在高流速及众多漂浮物的情况下更不能采用，因为会危及桥测车及测量人员的生命安全。第三种方法就是用浮标法测流，这种方法是一种行之有效测流方法，只是因为需要5个人相互配合才能完成测流工作，而目前大部分水文测站人员配备都不足，有的站甚至只有一到两个人，所以用这种方法测流是行不通的。第四种方法是用比降面积法，这种方法对比降的观测精度要求很高，否则算出的流量误差很大，这是在其他方法都不能实施的情况下才能使用。第五

5、种方法就是用ADCP设备测流，由于ADCP设备价值几十万元，在7-8米的流速下容易翻船，况且它经不起漂浮物的刮擦碰撞，因此在中到大水的情况下不能采用。根据以上的实际情况，我们从高速公路视频测速中得到启发，经过认真研究，比照传统的人工浮标测流法，用高清摄像头对浮标进行监测，在上、中、下断面上分别安装上摄像头，将图像传递到室内的电脑显示屏上，测出浮标流速，然后根据电脑设计程序中的相关水文数据和计算方法，得到即时流量成果。2设计思路分别在浮标上、中、下断面各安装一个摄像头，其视线直接对准断面中心线，在上断面再安

6、装一台带云台控制的摄像机，它可以变焦、放大、跟踪旋转，以便对浮标进行跟踪以及浮标到达中断面时起点距的确定。摄像系统用有线与办公室电脑相连，构成一套完整的视频浮标测流系统。3测流方法1）首先运行浮标测流软件，进入大断面资料输入编辑界面，输入大基本断面起点距高程资料，然后点击保存文件将自动进入水位面积关系计算程序。52）点击水位面积关系分析按钮，即可计算出水位面积关系表。3）根据测流方法选择视频浮标法或中弘浮标法即可进入施测界面。4）输入各项参数，包括开始水位、上下浮标断面间距、岸边系数等数据后即可开始测流。

7、5）当有浮标进入上端面中心线时点击上端面按钮，系统自动进入计时程序。当浮标到达中断面中心线时，通过起点距定位画面读出起点距数据，并输入到起点距栏中。当浮标到达下端面中心线时，点击下端面按钮，计时自动停止。然后点击测下一个浮标按钮，进入下一个浮标测流程序。6）测流结束时点击流量计算，即可生成流量计算成果，其中包括全断面虚流量、全断面实流量、最大水深、最大虚流速、垂线间部分面积及部分流量、水面宽、断面面积、断面流量。以上全部测流过程只需要一个人在电脑面前即可完成对整个流量过程的测量。不需要一大群人冒雨在河岸边

8、观测，节省大量人力物力，能确保人身安全及设备安全。4结论5视频浮标测流系统在野外复杂气候条件下仍能正常使用，满足浮标测流的规范要求，性能安全可靠；由人工肉眼观测浮标改为可放大、旋转、跟踪的高清摄像机观测，图像清晰可靠；信号采用光纤传输，速度快、稳定性强；操作系统由办公室的计算机通过点击鼠标瞬间完成，时效性强；通过视频画面由鼠标点击来实现对浮标的历时以及起点距的测量，计算机将实测的各项数据存储或通过打印机输出符合规范要求的流量计