一种基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统

1.本发明涉及防汛抢险技术领域，具体为一种基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统。


背景技术：

2.我国山区中小河流众多，两岸土地肥沃，人口密集，这些中小河流大部分为无堤防或堤防标准低的河流，河道防洪能力低，每逢汛期，极易造成堤防决口，洪水漫溢，造成低洼地区村庄淹没，常常造成人员伤亡、财产损失等，遍布广大农村、山区的中小河流，是我国防汛的薄弱环节，由于中下河流洪水灾害突发性强，破坏力大，预报预警难，如何对洪灾及时预警，减少洪灾对人类的生产和生活的冲击，一直以来是个十分棘手的问题。
3.目前，防洪的主要对象包括有住在河流附近的村庄，这些住在河道附近的村庄一遇到下雨季就非常紧张，因此要加强对这些河道进行水位监测，然而，传统方式中，都是采用接触式对水位进行监测，而水位标杆里面有液位计，但时间久后，这些液位计容易损坏，产生误报情况，因此存在比较大安全隐患，且智能程度低。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统，通过调用河岸附近的摄像头来拍摄水位预警标杆，以解析出水位所处的预警级别，并根据预警级别产生对应的预警提示，智能程度高。
6.(二)技术方案
7.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统，其特征在于，包括：多根水位预警标杆，沿河流方向间隔设置在村庄的河岸上，其中所述水位预警标杆包括呈长条状的标杆主体以及沿所述标杆主体的长度方向间隔设置的多个标识圆盘，且每一个标识圆盘的颜色均不同；调取模组，用于调取距离所述水位预警标杆最近的摄像头，并控制距离所述水位预警标杆最近的摄像头拍摄所述水位预警标杆，以获得水位图片，其中河堤上沿河流的方向间隔设置有多个摄像头；主控台，用于获取所述调取模组所输送的所述水位图片，并从所述水位图片中解析出河流的水位处于所述水位预警标杆中的哪个标识圆盘中，且根据所解析出的标识圆盘匹配出对应的预警等级；显示屏，用于显示预警等级、预警等级所对应的村庄名称、村庄名称所对应的村庄地址以及预警等级所对应的水位值；多个报警器，沿河流方向间隔设置在村庄的河岸上，用于根据预警等级产生对应的预警提示，其中每一报警器与每一水位预警标杆一一对应。
8.进一步的，所述多个标识圆盘包括可升降设置在所述标杆主体的第一位置上的第一颜色圆盘、可升降设置在所述标杆主体的第二位置上且处于所述第一颜色圆盘的上方的第二颜色圆盘以及可升降设置在所述标杆主体的第三位置上且处于所述第二颜色圆盘的上方的第三颜色圆盘，其中所述水位预警标杆还包括设置在所述标杆主体的顶部且处于所
述第三颜色圆盘的上方的太阳能充电光伏板、与所述太阳能充电光伏板电连接的控制器、与所述控制器电连接的led灯以及与所述控制器电连接的蜂鸣器，当检测到河流的水位达到所述第一颜色圆盘时，所述控制器控制所述蜂鸣器产生第一预警等级信号，当检测到河流的水位达到所述第二颜色圆盘时，所述控制器控制所述蜂鸣器产生第二预警等级信号，当检测到河流的水位达到所述第三颜色圆盘时，所述控制器控制所述蜂鸣器产生第三预警信号，当检测到时间为晚上时间时，所述控制器控制所述led灯闪烁发亮。
9.进一步的，所述调取模组包括：预判单元，用于检测当前天气是否为下雨天；数据获取单元，用于在所述预判单元确定当前天气为下雨天且下雨的时间超过预设时间时，获取所述水位预警标杆的标杆坐标值以及获取设置在河堤上的多个摄像头的多个摄像头坐标值；计算单元，用于通过标杆坐标值和多个摄像头坐标值计算出距离最近所述水位预警标杆的摄像头的摄像头坐标值；控制单元，用于控制距离最近所述水位预警标杆的摄像头转动以对准所述水位预警标杆，同时对所述摄像头进行调焦以使得能清晰拍摄到所述水位预警标杆，在确定所述摄像头对准所述水位预警标杆以及确定所述摄像头的焦距调后好对所述水位预警标杆进行拍摄，以获得水位图片；上传单元，用于上传所拍摄到的水位图片。
10.进一步的，所述控制单元还在所述预判单元确定当前天气不为下雨天时，再次控制距离最近所述水位预警标杆的摄像头转动，以使得距离最近所述水位预警标杆的摄像头正常拍摄河堤上的道路。
11.进一步的，所述主控台包括：接收单元，用于获取所述上传单元所输送的所述水位图片；解析单元，用于从所述水位图片中解析出河流的水位的水位水平面以及水位水平面所达到的标识圆盘的颜色；判定单元，用于在确定到水位水平面达到所述第一颜色圆盘时，判定为第一预警等级，在确定水位水平面达到所述第二颜色圆盘时，判定为第二预警等级，在确定水位水平面达到所述第三颜色圆盘时，判定为第三预警等级。
12.进一步的，所述解析单元将所述水位图片中沿水平方向设置的大面积的水平面作为河流的水位的水位水平面，将所述水位图片中竖直方向设置的长条圆柱杆作为标杆主体，将所述水位图片中设置在标杆主体上、呈圆形状且处于水位水平面上方的圆形物作为标识圆盘，并直接识别出圆形物的颜色作为标识圆盘的颜色。
13.进一步的，所述报警器在确定所述水位预警标杆的水位预警达到第一预警等级时，产生第一预警等级所对应的第一预警提示，所述报警器在确定所述水位预警标杆的水位预警达到第二预警等级时，产生第二预警等级所对应的第二预警提示，所述报警器在确定所述水位预警标杆的水位预警达到第三预警等级时，产生第三预警等级所对应的第三预警提示。
14.进一步的，所述显示屏包括有预警显示区域和正常显示区域，其中所述预警显示区域包括有用于显示达到预警的村庄的村庄名称的第一显示区域、用于显示达到预警的村庄的村庄地址的第二显示区域、用于显示达到预警的村庄的当前水位的第三显示区域、用于显示达到预警的村庄的预警等级的第四显示区域和用于显示达到预警的村庄的应急措施的第五显示区域，所述正常显示区域包括用于显示未达到预警的村庄的村庄名称的第六显示区域、用于显示未达到预警的村庄的村庄地址的第七显示区域、用于显示未达到预警的村庄的当前水位的第八显示区域、用于时间的第九显示区域以及用于显示天气预报的第十显示区域。
15.(三)有益效果
16.与现有技术相比，本发明提供了一种基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统，具备以下有益效果：本发明所公开的基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统通过调用河岸附近的摄像头来拍摄水位预警标杆，以解析出水位所处的预警级别，并根据预警级别产生对应的预警提示，智能程度高
附图说明
17.图1为本发明基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统的第一结构示意图；
18.图2为本发明基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统的第二结构示意图；
19.图3为本发明基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统的第三结构示意图；
20.图4为图3中调取模组的子结构示意图；
21.图5为图3中主控台的子结构示意图；
22.图6为图3中显示屏的子结构示意图。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.如图1-4所示，本发明所公开的基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统包括多根水位预警标杆10、调取模组11、主控台12、显示屏13和多个报警器14。
25.多根水位预警标杆10沿河流方向间隔设置在村庄的河岸上，应理解，村庄有多个，每一个村庄对应一根水位预警标杆10。
26.在本实施例中，水位预警标杆10包括呈长条状的标杆主体100以及沿标杆主体100的长度方向间隔设置的多个标识圆盘，其中每一个标识圆盘的颜色均不同，即每一个颜色的标识圆盘对应一个预警等级。
27.优选地，该多个标识圆盘包括可升降设置在标杆主体100的第一位置上的第一颜色圆盘101、可升降设置在标杆主体100的第二位置上且处于第一颜色圆盘101的上方的第二颜色圆盘102以及可升降设置在标杆主体100的第三位置上且处于第二颜色圆盘102的上方的第三颜色圆盘103。
28.进一步的，该水位预警标杆10还包括设置在标杆主体100的顶部且处于第三颜色圆盘103的上方的太阳能充电光伏板104、与太阳能充电光伏板104电连接的控制器、与控制器电连接的led灯以及与控制器电连接的蜂鸣器105。
29.优选地，当检测到河流的水位达到第一颜色圆盘101时，控制器控制蜂鸣器105产生第一预警等级信号，当检测到河流的水位达到第二颜色圆盘102时，控制器控制所述蜂鸣器105产生第二预警等级信号，当检测到河流的水位达到第三颜色圆盘103时，控制器控制蜂鸣器105产生第三预警信号。
30.进一步的，当检测到时间为晚上时间时，控制器控制led灯闪烁发亮，以防止被碰撞到。
31.调取模组11用于调取距离水位预警标杆10最近的摄像头20，并控制距离水位预警标杆10最近的摄像头20拍摄水位预警标杆10，以获得水位图片，其中河堤上沿河流的方向间隔设置有多个摄像头20。
32.应理解，正常的情况下，河堤的道路上是安装有摄像头20的，这些摄像头20在正常情况下是用于拍摄道路上的情况的，而本发明所公开的基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统并不需要额外设置摄像头，直接是利用调取模组11调取道路上的摄像头20来拍摄水位预警标杆10，这样可以省下很多运行成本。
33.在本实施例中，调取模组11包括预判单元111、数据获取单元112、计算单元113、控制单元114和上传单元115。
34.预判单元111用于检测当前天气是否为下雨天。应理解，在正常不下雨时，河流的水位是不会变化的，只有在下雨天才会产生水位变化的情况，因此需要预先判断当前天气是否为下雨天，只有在下雨天才调取模组11才会启动调取距离水位预警标杆10最近的摄像头的操作，这样可以减少运维成本，智能程度高。
35.数据获取单元112用于在预判单元111确定当前天气为下雨天且下雨的时间超过预设时间时，获取水位预警标杆10的标杆坐标值以及获取设置在河堤上的多个摄像头的多个摄像头坐标值。应理解，刚下雨的时候河流水位是不会变化太大的，只有在下雨时间超过预设时间(如超过2小时)才获取水位预警标杆10的标杆坐标值以及多个摄像头的多个摄像头坐标值。
36.进一步的，在一些实施例中，当数据获取单元112用于在预判单元111确定当前天气为下雨天、下雨的水量超过预设水量且下雨的时间超过预设时间时，才会获取水位预警标杆10的标杆坐标值以及获取在水位预警标杆10的预设距离范围内设置在河堤上的多个摄像头的多个摄像头坐标值，预设距离范围内为用户设定的值，具体需要根据实际情况而定。
37.计算单元113用于通过标杆坐标值和多个摄像头坐标值计算出距离最近水位预警标杆10的摄像头的摄像头坐标值。
38.进一步的，计算单元113用于通过标杆坐标值和多个摄像头坐标值计算出距离最近水位预警标杆10的摄像头的摄像头坐标值，且距离最近水位预警标杆10的摄像头与水位预警标杆10之间不存在遮挡物。
39.控制单元114用于控制距离最近水位预警标杆10的摄像头转动以对准水位预警标杆10，同时对摄像头进行调焦以使得能清晰拍摄到水位预警标杆10，在确定摄像头对准水位预警标杆10以及确定摄像头的焦距调好后对水位预警标杆10进行拍摄，以获得水位图片。应理解，控制单元114会控制距离最近水位预警标杆10的摄像头转动，以使得该摄像头能够对准水位预警标杆10，同时在确定该摄像头对准水位预警标杆10之后，还进一步对该摄像头进行调焦，以使得能够清楚拍摄到水位预警标杆10。
40.上传单元115用于上传所拍摄到的水位图片。具体地，上传单元115通过4g或5g方式上传所拍摄到的水位图片。
41.值得注意的是，在一些实施例中，该控制单元114还在预判单元111确定当前天气不为下雨天时，再次控制距离最近水位预警标杆10的摄像头转动，以使得距离最近水位预警标杆10的摄像头正常拍摄河堤上的道路。
42.主控台12用于获取调取模组11所输送的水位图片，并从水位图片中解析出河流的水位处于水位预警标杆10中的哪个标识圆盘中，且根据所解析出的标识圆盘匹配出对应的预警等级。也就是说，每个标识圆盘所对应的预警等级是不同的，而河流的水位处于哪个标识圆盘，就触发对应的预警等级。
43.在本实施例中，主控台12包括接收单元121、解析单元122和判定单元123。
44.接收单元121用于获取上传单元115所输送的水位图片。
45.解析单元122用于从水位图片中解析出河流的水位的水位水平面以及水位水平面所达到的标识圆盘的颜色。
46.具体地，解析单元122将水位图片中沿水平方向设置的大面积的水平面作为河流的水位的水位水平面，将水位图片中竖直方向设置的长条圆柱杆作为标杆主体100，将水位图片中设置在标杆主体100上、呈圆形状且处于水位水平面上方的圆形物作为标识圆盘，并直接识别出圆形物的颜色作为标识圆盘的颜色。
47.应理解，河流的水面是比较大面积的平面的(水流波动可视为平面)，因此可直接将大面积的水平面作为水位水平面。进一步的，解析单元122直接从水位图片中通过轮廓对比识别出水位预警标杆100，即预先保存好水位预警标杆10的标准轮廓，再通过将水位图片中轮廓与标准轮廓的物体作为水位预警标杆10，再从水位预警标杆10中解析出圆形状的物体作为标识圆盘，最后识别出位于水位水平面上的标识圆盘的颜色。
48.判定单元123用于在确定到水位水平面达到第一颜色圆盘101时，判定为第一预警等级，在确定水位水平面达到第二颜色圆盘102时，判定为第二预警等级，在确定水位水平面达到第三颜色圆盘103时，判定为第三预警等级。
49.显示屏13用于显示预警等级、预警等级所对应的村庄名称、村庄名称所对应的村庄地址以及预警等级所对应的水位值。
50.多个报警器14沿河流方向间隔设置在村庄的河岸上，用于根据预警等级产生对应的预警提示，其中每一报警器与每一水位预警标杆10一一对应，即某一水位预警标杆10的水位触发预警时，与该水位预警标杆10对应的报警器14会产生对应的预警，这样可以通过报警器14提醒对应的村庄的村民做好对应的措施。
51.在本实施例中，报警器14在确定水位预警标杆10的水位预警达到第一预警等级时，产生第一预警等级所对应的第一预警提示，报警器14在确定水位预警标杆10的水位预警达到第二预警等级时，产生第二预警等级所对应的第二预警提示，报警器14在确定水位预警标杆10的水位预警达到第三预警等级时，产生第三预警等级所对应的第三预警提示。
52.在本实施例中，显示屏13包括有预警显示区域131和正常显示区域132，其中预警显示区域131包括有用于显示达到预警的村庄的村庄名称的第一显示区域、用于显示达到预警的村庄的村庄地址的第二显示区域、用于显示达到预警的村庄的当前水位的第三显示区域、用于显示达到预警的村庄的预警等级的第四显示区域和用于显示达到预警的村庄的应急措施的第五显示区域。
53.进一步的，正常显示区域132包括用于显示未达到预警的村庄的村庄名称的第六显示区域、用于显示未达到预警的村庄的村庄地址的第七显示区域、用于显示未达到预警的村庄的当前水位的第八显示区域、用于时间的第九显示区域以及用于显示天气预报的第十显示区域。
54.综上，本发明在下雨天通过调用公共摄像头来拍摄水位预警标杆10，并识别出河流的水位处于水位预警标杆10的哪个颜色的标识圆盘即可知道水位处于哪个预警情况，智能化高。
55.需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
56.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统，其特征在于，包括：多根水位预警标杆，沿河流方向间隔设置在村庄的河岸上，其中所述水位预警标杆包括呈长条状的标杆主体以及沿所述标杆主体的长度方向间隔设置的多个标识圆盘，且每一个标识圆盘的颜色均不同；调取模组，用于调取距离所述水位预警标杆最近的摄像头，并控制距离所述水位预警标杆最近的摄像头拍摄所述水位预警标杆，以获得水位图片，其中河堤上沿河流的方向间隔设置有多个摄像头；主控台，用于获取所述调取模组所输送的所述水位图片，并从所述水位图片中解析出河流的水位处于所述水位预警标杆中的哪个标识圆盘中，且根据所解析出的标识圆盘匹配出对应的预警等级；显示屏，用于显示预警等级、预警等级所对应的村庄名称、村庄名称所对应的村庄地址以及预警等级所对应的水位值；多个报警器，沿河流方向间隔设置在村庄的河岸上，用于根据预警等级产生对应的预警提示，其中每一报警器与每一水位预警标杆一一对应。2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统，其特征在于，所述多个标识圆盘包括可升降设置在所述标杆主体的第一位置上的第一颜色圆盘、可升降设置在所述标杆主体的第二位置上且处于所述第一颜色圆盘的上方的第二颜色圆盘以及可升降设置在所述标杆主体的第三位置上且处于所述第二颜色圆盘的上方的第三颜色圆盘，其中所述水位预警标杆还包括设置在所述标杆主体的顶部且处于所述第三颜色圆盘的上方的太阳能充电光伏板、与所述太阳能充电光伏板电连接的控制器、与所述控制器电连接的led灯以及与所述控制器电连接的蜂鸣器，当检测到河流的水位达到所述第一颜色圆盘时，所述控制器控制所述蜂鸣器产生第一预警等级信号，当检测到河流的水位达到所述第二颜色圆盘时，所述控制器控制所述蜂鸣器产生第二预警等级信号，当检测到河流的水位达到所述第三颜色圆盘时，所述控制器控制所述蜂鸣器产生第三预警信号，当检测到时间为晚上时间时，所述控制器控制所述led灯闪烁发亮。3.根据权利要求2所述的基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统，其特征在于，所述调取模组包括：预判单元，用于检测当前天气是否为下雨天；数据获取单元，用于在所述预判单元确定当前天气为下雨天且下雨的时间超过预设时间时，获取所述水位预警标杆的标杆坐标值以及获取设置在河堤上的多个摄像头的多个摄像头坐标值；计算单元，用于通过标杆坐标值和多个摄像头坐标值计算出距离最近所述水位预警标杆的摄像头的摄像头坐标值；控制单元，用于控制距离最近所述水位预警标杆的摄像头转动以对准所述水位预警标杆，同时对所述摄像头进行调焦以使得能清晰拍摄到所述水位预警标杆，在确定所述摄像头对准所述水位预警标杆以及确定所述摄像头的焦距调后好对所述水位预警标杆进行拍摄，以获得水位图片；上传单元，用于上传所拍摄到的水位图片。4.根据权利要求3所述的基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统，其特征在于，所述
控制单元还在所述预判单元确定当前天气不为下雨天时，再次控制距离最近所述水位预警标杆的摄像头转动，以使得距离最近所述水位预警标杆的摄像头正常拍摄河堤上的道路。5.根据权利要求4所述的基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统，其特征在于，所述主控台包括：接收单元，用于获取所述上传单元所输送的所述水位图片；解析单元，用于从所述水位图片中解析出河流的水位的水位水平面以及水位水平面所达到的标识圆盘的颜色；判定单元，用于在确定到水位水平面达到所述第一颜色圆盘时，判定为第一预警等级，在确定水位水平面达到所述第二颜色圆盘时，判定为第二预警等级，在确定水位水平面达到所述第三颜色圆盘时，判定为第三预警等级。6.根据权利要求5所述的基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统，其特征在于，所述解析单元将所述水位图片中沿水平方向设置的大面积的水平面作为河流的水位的水位水平面，将所述水位图片中竖直方向设置的长条圆柱杆作为标杆主体，将所述水位图片中设置在标杆主体上、呈圆形状且处于水位水平面上方的圆形物作为标识圆盘，并直接识别出圆形物的颜色作为标识圆盘的颜色。7.根据权利要求6所述的基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统，其特征在于，所述报警器在确定所述水位预警标杆的水位预警达到第一预警等级时，产生第一预警等级所对应的第一预警提示，所述报警器在确定所述水位预警标杆的水位预警达到第二预警等级时，产生第二预警等级所对应的第二预警提示，所述报警器在确定所述水位预警标杆的水位预警达到第三预警等级时，产生第三预警等级所对应的第三预警提示。8.根据权利要求7所述的基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统，其特征在于，所述显示屏包括有预警显示区域和正常显示区域，其中所述预警显示区域包括有用于显示达到预警的村庄的村庄名称的第一显示区域、用于显示达到预警的村庄的村庄地址的第二显示区域、用于显示达到预警的村庄的当前水位的第三显示区域、用于显示达到预警的村庄的预警等级的第四显示区域和用于显示达到预警的村庄的应急措施的第五显示区域，所述正常显示区域包括用于显示未达到预警的村庄的村庄名称的第六显示区域、用于显示未达到预警的村庄的村庄地址的第七显示区域、用于显示未达到预警的村庄的当前水位的第八显示区域、用于时间的第九显示区域以及用于显示天气预报的第十显示区域。

技术总结
本发明公开了一种基于计算机视觉识别的河道防洪预警系统，包括：多根水位预警标杆，包括标杆主体以及多个标识圆盘；调取模组，用于调取距离水位预警标杆最近的摄像头，并控制距离水位预警标杆最近的摄像头拍摄水位预警标杆以获得水位图片；主控台，用于从水位图片中解析出河流的水位处于水位预警标杆中的哪个标识圆盘中，且匹配出对应的预警等级；显示屏，用于显示预警等级、村庄名称、村庄地址以及水位值；多个报警器，用于根据预警等级产生对应的预警提示，其中每一报警器与每一水位预警标杆一一对应。通过上述方式，本发明通过调用河岸附近的摄像头来拍摄水位预警标杆，以解析出水位所处的预警级别，并根据预警级别产生对应的预警提示，智能程度高。智能程度高。智能程度高。


技术研发人员：王红旗 刘子霞 梁轩源 王舒文
受保护的技术使用者：华南农业大学
技术研发日：2022.12.16
技术公布日：2023/6/28