攝像頭在水文測(cè)驗(yàn)中的應(yīng)用

吳佩強(qiáng)， 吳振巖

（承德水文水資源勘測(cè)局，河北 承德 067000）

攝像頭在水文測(cè)驗(yàn)中的應(yīng)用

吳佩強(qiáng)， 吳振巖

（承德水文水資源勘測(cè)局，河北 承德 067000）

隨著網(wǎng)絡(luò)在水文測(cè)站的普及，為方便實(shí)施洪水測(cè)量遠(yuǎn)程監(jiān)控，攝像頭在水文測(cè)驗(yàn)上的應(yīng)用越來越迫切，文章從觀測(cè)水位、纜道測(cè)流、吊箱測(cè)流、浮標(biāo)測(cè)流多個(gè)方面分析了攝像頭在洪水測(cè)驗(yàn)中應(yīng)用的技術(shù)要求并針對(duì)性的提出了解決措施。

攝像頭；水文；應(yīng)用

攝像頭(CAMERA)又稱為電腦相機(jī)、電腦眼等，是一種視頻輸入設(shè)備，被廣泛的運(yùn)用于視頻會(huì)議，遠(yuǎn)程醫(yī)療及實(shí)時(shí)監(jiān)控等方面。普通的人也可以彼此通過攝像頭在網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有影像、有聲音的交談和溝通。另外，人們還可以將其用于當(dāng)前各種流行的數(shù)碼影像、影音處理。

隨著計(jì)算機(jī)在水文測(cè)站的普及，ADSL網(wǎng)絡(luò)在大部分水文測(cè)站也得到了應(yīng)用。根據(jù)現(xiàn)有攝像頭的特點(diǎn)，下面對(duì)攝像頭在水文站的應(yīng)用技術(shù)要求和解決措施分別介紹。

1 觀測(cè)水位

攝像頭觀測(cè)水位。在室外安裝立桿或依附載體安裝監(jiān)控?cái)z像頭，采用正面攝像或側(cè)面攝像拍攝基本水尺斷面圖像。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是，白天室外自然光環(huán)境水尺光照充分，尺面圖像分明，能拍攝和記錄水尺水位變化的主要轉(zhuǎn)折點(diǎn)和相應(yīng)時(shí)間。晚上水尺處環(huán)境受到遠(yuǎn)紅外光線照射，在環(huán)境照明充分的情況下也可得到滿意的夜間影像。該種安裝方式，根據(jù)夜間的環(huán)境照度情況可選用低照度監(jiān)控?cái)z像頭或普通照度監(jiān)控?cái)z像頭。這種安裝方式的缺點(diǎn)是，安裝位置受景觀限制，布線略麻煩，某些項(xiàng)目需要涉及切割路面，需要考慮室外景觀環(huán)境。

2 纜道微波觀測(cè)流量

數(shù)字化無線視頻監(jiān)控技術(shù)是指將數(shù)字無線網(wǎng)絡(luò)如無線局域網(wǎng)（WIFI、WIMAX）、3G 網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，運(yùn)用到視頻監(jiān)控圖像傳輸中。無線視頻監(jiān)控技術(shù)由于不受線纜和地域限制，是傳統(tǒng)有線監(jiān)控重要的補(bǔ)充，主要滿足于遠(yuǎn)距離、移動(dòng)點(diǎn)、惡劣環(huán)境等特殊場(chǎng)景的視頻監(jiān)控需求，受微波信號(hào)的頻段、發(fā)射功率等因素影響，各種數(shù)字無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)在網(wǎng)傳速率、覆蓋范圍等技術(shù)參數(shù)差異很大，具體見下表1

表1

由于成本原因，目前在視頻監(jiān)控行業(yè)主要使用無線局域網(wǎng)和3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)?？紤]到水文站的實(shí)際需要，應(yīng)該使用有效距離500-800米無線微波影音傳輸，發(fā)射接收信號(hào)自動(dòng)鎖頻，圖像更穩(wěn)定；市場(chǎng)上成品價(jià)錢相對(duì)便宜體積較小尺寸:15×15×15mm便于安裝使用12V鋰電池組至接收器控制盒12V輸入端，功率消耗：200mA能夠保證長(zhǎng)時(shí)間測(cè)流的需要。使用的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠時(shí)時(shí)觀測(cè)測(cè)流測(cè)點(diǎn)的水情，更準(zhǔn)確的觀測(cè)測(cè)點(diǎn)的水深及統(tǒng)計(jì)測(cè)點(diǎn)流速。不受周圍環(huán)境和天氣的影響測(cè)量速度及上游有漂浮物，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)提升流速儀。安裝拆卸方便，對(duì)影像資料進(jìn)行保存以便進(jìn)行分析使用。

3 吊箱測(cè)流應(yīng)用

利用遠(yuǎn)紅外微波攝像頭在吊箱上主要是為了節(jié)省測(cè)流時(shí)間。在吊箱上方選一合適的固定點(diǎn)用于固定攝像頭。當(dāng)有較大洪水需要利用吊箱進(jìn)行測(cè)流時(shí)，將無線攝像頭安裝在固定點(diǎn)固定，安裝流速儀等設(shè)備進(jìn)行測(cè)流，操作室、操作人員不用再像以前一樣等測(cè)流人員利用對(duì)講機(jī)、旗子、燈光等發(fā)出信號(hào)再操作控制箱。只要通過監(jiān)視器觀看測(cè)流人員的動(dòng)作手勢(shì)就能進(jìn)行對(duì)控制箱的控制。還能夠?qū)y(cè)流人員周圍環(huán)境進(jìn)行查看（主要觀察測(cè)點(diǎn)上游水情），能夠更快更準(zhǔn)完成測(cè)流任務(wù)。

4 浮標(biāo)法測(cè)流應(yīng)用

選取固定點(diǎn)進(jìn)行浮標(biāo)法測(cè)流，由于攝像頭市場(chǎng)起步較晚，攝像頭的實(shí)際應(yīng)用不夠廣泛，專業(yè)化攝像頭的應(yīng)用在水文測(cè)驗(yàn)可以根據(jù)水文實(shí)際需要進(jìn)行選擇，這樣利用遠(yuǎn)距離，有效距離100米，高像素、高質(zhì)量圖像傳感器（CCD），大視角的廣角攝像頭固定到鋼塔、建筑物等固定點(diǎn)再配以高亮度，較大功率LED燈對(duì)所用斷面進(jìn)行照射。利用攝像頭俯角能夠在監(jiān)視器上形成一個(gè)有入水出水，根據(jù)俯角在監(jiān)視器上等夠算出漂浮物運(yùn)行到每條垂線的起點(diǎn)距，再根據(jù)這條垂線浮標(biāo)進(jìn)入離開監(jiān)視器所經(jīng)過的距離（利用小平板原理，算出各條垂線浮標(biāo)的間距。最好標(biāo)注到大斷面圖上，方便需要時(shí)直接查找）和運(yùn)行時(shí)間（專業(yè)監(jiān)控軟件都帶時(shí)間只需調(diào)出進(jìn)入，離開圖像所用時(shí)間就出來了），利用最近大斷面查出測(cè)點(diǎn)水深進(jìn)行浮標(biāo)法測(cè)流。因?yàn)楸O(jiān)控資料可以從計(jì)算機(jī)調(diào)出，可以同流速儀法測(cè)流資料進(jìn)行驗(yàn)證浮標(biāo)系數(shù)，對(duì)于斷面穩(wěn)定的水文測(cè)站（才用臨時(shí)曲線的水文測(cè)站）利用高中低水各測(cè)點(diǎn)的平均流速根據(jù)水位繪制水位流速曲線圖。根據(jù)流量資料與浮標(biāo)資料進(jìn)行分析，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)某一條主要垂線流速與水位在曲線上查的其他垂線流速進(jìn)行流量測(cè)驗(yàn)的目的。利用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單測(cè)流軟件，實(shí)現(xiàn)水文測(cè)站流量等信息及時(shí)出成果，為水情發(fā)報(bào)節(jié)約時(shí)間。

以上是對(duì)攝像頭在水文測(cè)驗(yàn)上的應(yīng)用的可行性及技術(shù)要求做以分析，主要需要使用的是攝像頭、穩(wěn)壓電源（給攝像頭供電，一般12V）、硬盤（現(xiàn)在主流選用500G或者1TB）、視頻卡、監(jiān)控軟件。如果水文測(cè)站有寬帶可以進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控需要使用路由器設(shè)置網(wǎng)址，方便遠(yuǎn)程監(jiān)控。水文測(cè)站電腦為了保證實(shí)時(shí)監(jiān)控需要更改一些設(shè)置。自動(dòng)開機(jī)主要是保證來電后系統(tǒng)能夠及時(shí)啟動(dòng)，主要步驟：

步驟一:

啟動(dòng)系統(tǒng)按DEL,進(jìn)入BIOS,然后選中POWER MANAGEMENT FEATURES，(電源管理設(shè)置),回車進(jìn)入，在電源窗口中找到RESTORE ON AC/POWER LOSS項(xiàng),按回車,然后通過方向鍵設(shè)置其值為POWER ON。

步驟二:

選中RESUME ON RTC ALARM并按回車,接著通過方向鍵設(shè)置其值為“ENABLE”。

步驟三:

選中RTC ALARM DATE按回車,然后將其值設(shè)定為EVERYDAY,表示每天都進(jìn)行一樣的操作,按照同樣的方法,分別將 RTC ALARM HOURS、RTC ALARM MINUTE、RTM ALARM SECOND 設(shè) 置 為07、15、00,這表示開機(jī)時(shí)間為早上的 7:15:00,全部設(shè)置好后,按F10,保存并重新啟動(dòng)。除此外攝像頭還可以與其他設(shè)備結(jié)合實(shí)現(xiàn)水溫、氣溫等水文測(cè)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。

攝像頭在水文測(cè)驗(yàn)中的廣泛應(yīng)用，會(huì)高效率的利用電腦為水文提供服務(wù)，充分利用現(xiàn)有設(shè)備經(jīng)過簡(jiǎn)單改造，降低勞動(dòng)量，提高工作精度，為水文更好更快發(fā)展提供技術(shù)支撐。

X832

A

1005-1554（2011）02-0019-02

2011-03-19

吳佩強(qiáng)（1969-），男，河北承德人，承德水文水資源勘測(cè)局工程師。