视频浮标测流系统的开发与应用

视频浮标测流系统的开发与应用
作者：张宇　段金凤　曲振会　杨明武
来源：《硅谷》2013年第13期

        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）13-0047-02

        1 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、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。

        3）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。

        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。

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/8ae9e38178563c1ec5da50e2524de518964bd38c.html