基于圖像識別的水位監測系統的研究與實現

曾旺官

摘? ? 要：為實現水資源的合理管控，保證水體使用的安全性、穩定性，逐步組建起完善的水資源管理體系。相關政府部門以及技術團隊，投入大量資源，進行水位監測系統的研發升級，旨在增強水位監測數據獲取的實時性，避免水位數據誤差的發生。基于這種背景，文章以圖像識別技術作為切入點，系統探討圖像識別技術框架下，水位監測系統的實現方法，為后續技術研發以及應用提供方向性引導。

關鍵詞：水位監測 ;圖像識別 ;系統設置 ;策略方法

1? 前言

近些年來，我國加大水資源管理力度，出臺系列政策法規，完善水資源管理體系，提升水體安全，有序開展水資源保護、水污染治理以及河湖監管執法等相關工作。水位監測作為水資源管理工作的重要組成部分，在洪水預警、抗洪指揮、水資源調度等方面發揮著關鍵性作用。為有效解決水位監測過程中面臨的水位監測準確性較低、操作難度大、監測耗時長等問題，相關技術團隊將圖像識別技術作為突破口，借助必要的技術手段，實現對特定區域水位的持續、精準觀測，打造成熟的水位監測系統。

2? 圖像識別概述

為消除思想誤區，更好地推進圖像識別技術在水位監測中的應用，技術人員在進行相關技術工作之前，需要對圖像識別技術的特點進行全面梳理，通過梳理打破思想盲區，增強圖像識別技術應用的針對性與指向性。

圖像識別技術主要利用計算機技術，對相關設備采集到的圖片信息進行處理，達到對目標對象的識別、分類的目的。在這種技術框架下，圖像識別技術可以劃分為圖像處理、圖像識別兩大模塊，圖像處理環節主要任務是對獲得的圖像進行預處理，并根據要求，進行圖片的分割;圖像識別則在圖像處理的基礎上，對分割的圖像進行特征的提取以及分類，最終根據要求，完成數據的匯總以及呈現。為確保圖像識別技術的合理化應用，現階段在識別過程中，主要借助于預處理、邊緣檢測以及特征提取等技術，在較短的時間內，完成圖像識別相關工作。具體來看，在使用圖像識別進行水位監測的過程中，為了確保水位監測準確性，往往需要從圖像中截取關鍵幀數，并對截取獲取的關鍵幀數進行必要的算法處理，確保圖像幀數的灰度、濾波以及差分等符合要求，在這一過程中，考慮數據體量巨大，技術人員往往采用OpenCV視覺數據庫作為圖像處理的基礎與前提，通過該數據庫，技術人員可以在較短的時間內，實現關鍵幀數的獲取、分析以及處理，為后續相關工作的開展提供了極大的便利。

3? 水位識別關鍵算法分析

考慮到水位監測的特殊性，在使用圖像識別之前，需要對水位識別的相應算法進行探討，可以算法為導向，促進水位監測系統的直觀化，保證水位監測數據的準確性，同時也降低了水位監測系統構建難度。

在使用圖像識別進行水位監測的過程中，為了快速獲取水位線的信息，技術人員往往需要耗費一定的時間，對圖像識別有關組件獲得水位圖像資料進行處理，降低冗余信息對于水位監測準確性的影響。從過往經驗來看，水位監測圖像的冗余信息較多，處理難度較高，如果沒有采取相應手段，對冗余信息做好去除，勢必影響后續水位監測系統的運轉成效，造成水位監測準確性的降低。在這一思路的指導下，技術人員可以通過相關數學模型，建立水位識別關鍵算法，通過這種方式，實現對冗余信息的快速識別以及有效應對。例如在進行水位識別的過程中，可以使用離散函數，將水位圖像中涉及到的灰度、圖片像素等進行綜合分析，實現對水位圖像冗余數據的有效排除。具體算法為βk=h（αk），k=0，1，2，，L-1，其中βk表示水位圖像中灰度為αk級的像素數量，αk表示第k個等級下圖像的灰度值，L表示水位圖像的灰度總數，β表示水位圖像中的像素總數。通過這種算法識別方式，技術人員可以在較短的時間內，明確灰度、像素以及水位圖像之間的關系，將冗余信息排除在水位監測工作之外，對于整個工作成效的提升有著極大的裨益。

4? 圖像識別背景下水位監測系統的實現方法

圖像識別背景下，水位監測系統的構建要求技術人員以科學性原則、實用性原則為導向，立足圖像識別的特點，結合水位關鍵算法，在此基礎上，采取切實可行的手段，做好圖像識別框架下水位監測系統的構建工作。

4.1? 水位監測系統總體架構的搭建

圖像識別框架下水位監測系統應當涵蓋遙測基站以及遠程監測管理中心兩部分組成。遙測基站獲取水位監測的圖像，通過LTE網絡將獲取到的數據信息傳輸到遠程監測管理中心，管理中心對接收到的數據信息進行預處理，對冗余信息進行剝離，并且能夠提供數據的存儲、查詢等相關工作。為保證整個水位監測系統總體框架的合理化搭建，技術人員需要著眼于遙測基站、遠程監測管理中心對于硬件設備以及軟件系統的使用需求，有針對性的進行設備的選型以及使用工作。例如在遙測基站設置中，需要對視頻設備、無線網絡等進行科學的選型，通過這種方式，確保整個系統框架的科學性、合理性。除了進行硬件采購選型之外，對于軟件系統，也需要借助于超級終端、tftp服務器等軟件系統，對數據進行相應的處理。除了進行上述工作之外，為保障不同環節之間的有效互動，技術人員還需要對水位監測系統涉及到的各類接口數據進行優化調整，確立攝像機接口、Web服務器接口、開放接口，通過這種方式，保障水位監測系統總體結構的有效性。

4.2? 圖像識別遙測基站的創設方法

遙測基站主要涉及到水位視頻、圖像以及有關數據的發送，在實際的創設過程中，使用太陽能供電設備、攝像機等作為硬件，由于攝像機等硬件設備往往遠離人口密集區域，因此供電相對困難，影響設備的正常使用。在這種情況下，遙測基站在規劃設計過程中，往往要求相關部門投入資金，進行太陽能供電設備的組建，以此來保障電力能源的持續穩定供應。并且對于遙測基站需要采取低功耗設計，增加喚醒功能，設置定時開啟以及定時發動等相關參數，通過這種方式，確保圖像識別遙測基站能夠滿足不同場景下的使用需求。同時還需要配備SD卡等存儲設備，避免數據丟失，實現多途徑的數據備份。

4.3? 遠程監測管理中心的設置方法

在遠程監測管理中心的設置環節，技術人員需要采用Web結構，實現對水位監測系統的遠程管控，并針對性地開展數據的匯總、存儲以及查詢等服務，為防汛抗洪工作開展奠定了堅實基礎。Web結構設置環節，可以集中于前端、后端以及數據庫等幾大組成。通過這種設置方式，確保遠程監測管理中心能夠滿足不同場景下的運行需求，使得Web結構運轉更為高效、更為穩定。在遠程監測管理中心設置過程中，還應當做好可視化處理，將水位監測數據以更為直觀的方式呈現出來，幫助工作人員更好地掌握相關數據，實現水位監測數據的科學化、合理化應用，有助于地域防洪防汛工作的開展，為水資源的管理提供了數據參考。

5? 結語

圖像識別作為一種全新的技術手段，其在水位監測系統中的應用，無疑能夠有效彌補現階段水位監測工作存在的不足，提升水位監測數據的準確性以及獲取的連續性，為防洪防汛等工作的開展提供了數據支撐。文章從實際出發，通過相關關鍵算法，對硬件系統進行相應的配置，逐步打造出成熟、高效的水位監測系統。

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