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(jì).pdf

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

2、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，基于水庫(kù)監(jiān)控?cái)z像頭的非接觸式水位監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)很有研究?jī)r(jià)值的課題，這對(duì)水庫(kù)的自動(dòng)化管理，具有十分重要的意義。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容為：
　　首先，設(shè)計(jì)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(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，分別是水庫(kù)水位監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和水庫(kù)閘門(mén)控制子系統(tǒng)，并詳細(xì)介紹了子系統(tǒng)的組成成分。針對(duì)水庫(kù)水位監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)，本文設(shè)計(jì)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(shí)別算法，識(shí)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(shí)時(shí)解算模塊。
　　其次，設(shè)計(jì)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(guò)視頻監(jiān)控?cái)z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(jī)，然后在 PC機(jī)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(shí)現(xiàn)水尺刻度線的提取，最后根據(jù)坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)表征水尺量程的第一個(gè)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(shí)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(duì)殘缺、變形和含噪的二進(jìn)制編碼字符進(jìn)行修正。然后對(duì)修正后的二進(jìn)制編碼字符，利用模板匹配算法實(shí)現(xiàn)字符識(shí)別，根據(jù)二進(jìn)制編碼字符與十進(jìn)制數(shù)字的對(duì)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(shí)現(xiàn)水位值的實(shí)時(shí)解算。
　　最后，分析了水庫(kù)閘門(mén)控制子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，