一、方案背景

水位信息是水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中重要的要素，在水利、水運(yùn)、防汛、抗旱其他水文數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。人工觀讀水位尺是獲取水位信息傳統(tǒng)的方式，但是存在人眼識(shí)別的不準(zhǔn)確性和危險(xiǎn)性以及惡劣天氣無法觀測(cè)水位等問題。隨著傳感器的迅速發(fā)展，壓力傳感器式、超聲波式、激光式等水位計(jì)已經(jīng)用于水位度量，但是由于不同的構(gòu)造原理，他們實(shí)際部署受適用范圍、測(cè)量精度、部署難度以及成本等因素限制。圖像識(shí)別水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以互聯(lián)網(wǎng)+為核心理念、人工智能AI為核心技術(shù)，對(duì)已有視頻圖像監(jiān)測(cè)站資源進(jìn)行挖掘和優(yōu)化，擴(kuò)大視頻圖像站的功能，在不影響原來視頻監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況下，利用視頻監(jiān)控系統(tǒng)資源再挖掘，建設(shè)圖像識(shí)別水位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，增加水位監(jiān)測(cè)覆蓋率與密度，豐富水位監(jiān)測(cè)信息；圖像+數(shù)據(jù)的相互信息驗(yàn)證，保障傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方式數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；深度挖掘現(xiàn)有視頻圖像站資源，避免重復(fù)建設(shè)。二、系統(tǒng)組成

智能水位圖像識(shí)別系統(tǒng)主要包括前端設(shè)備、傳輸網(wǎng)絡(luò)、平臺(tái)軟件和顯示終端，采用定時(shí)抓拍和自主抓拍圖像兩種形式，定時(shí)或根據(jù)需要上傳水尺圖片。前端設(shè)備主要包括網(wǎng)絡(luò)高速攝像機(jī)、水尺、4G流量卡；傳輸網(wǎng)絡(luò)主要通過4G網(wǎng)絡(luò)傳輸至信息中心；在信息中心部署一套平臺(tái)軟件系統(tǒng)，主要任務(wù)是對(duì)圖像數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收、存儲(chǔ)，同時(shí)定時(shí)對(duì)進(jìn)行水尺圖像識(shí)別，上傳識(shí)別出的水位數(shù)據(jù)至顯示終端。圖像其識(shí)別系統(tǒng)由圖像分割、圖像特征提取、分類器的識(shí)別這三個(gè)部分所組成。其中，圖像分割主要的作用就是將圖像劃分成為多個(gè)區(qū)域；圖像特征提取則是對(duì)多個(gè)區(qū)域的圖像進(jìn)行相應(yīng)的特征提取；分類器的識(shí)別則是按照?qǐng)D像特征所提取的結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆诸?。智能水位圖像識(shí)別系統(tǒng)基于智能化攝像頭，采用機(jī)器學(xué)習(xí)和圖像處理識(shí)別技術(shù)，為湖泊、河流、城市暴雨的水位提供監(jiān)測(cè)服務(wù)。智能水位圖像識(shí)別系統(tǒng)主要采用定時(shí)抓拍和自主抓拍圖像兩種形式，定時(shí)或根據(jù)業(yè)務(wù)需求上傳水尺圖片和視頻。三、系統(tǒng)功能

●在線監(jiān)測(cè)：以GIS地理信息系統(tǒng)、模擬數(shù)據(jù)圖在線視頻等多種方式，全方位體現(xiàn)湖泊、河流、城市暴雨的水位的實(shí)際運(yùn)行參數(shù)情況，查看各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)時(shí)雨量、水位、流量及圖片，保證監(jiān)測(cè)信息全面、及時(shí)、準(zhǔn)確。

●數(shù)據(jù)分析：針對(duì)排澇水位運(yùn)行中的各項(xiàng)指標(biāo)集中分析，提供歷史數(shù)據(jù)查詢及多個(gè)安全指標(biāo)數(shù)據(jù)對(duì)比的功能。

●排水管理：對(duì)排水及其相應(yīng)的預(yù)案信息、基礎(chǔ)資料、周邊環(huán)境、數(shù)據(jù)報(bào)表等進(jìn)行集中管理，使排水管理更加信息化、自動(dòng)化。

●預(yù)報(bào)預(yù)警：實(shí)時(shí)分析和解讀各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，做出單項(xiàng)或多項(xiàng)對(duì)比報(bào)警功能，對(duì)出現(xiàn)的預(yù)報(bào)預(yù)警情況，進(jìn)行在低洼區(qū)LED提示屏，支持聲光報(bào)警及LED預(yù)警信息（“允許通行”、“謹(jǐn)慎通行”、“禁止通行”等）發(fā)布功能，保證預(yù)報(bào)預(yù)警得到及時(shí)的處理。

●系統(tǒng)管理：為信息發(fā)布平臺(tái)提供了良好管理支持，使信息發(fā)布平臺(tái)更加靈活、更易擴(kuò)展。

●智能聯(lián)動(dòng)：可以通過水位防汛參數(shù)，可以提前判斷汛情的到來，聯(lián)動(dòng)LED實(shí)時(shí)發(fā)布信息，且可以聯(lián)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)排水設(shè)備進(jìn)行及時(shí)排水，避免和延緩城市內(nèi)澇的發(fā)生。

三、系統(tǒng)意義

通過建設(shè)智能水位圖像識(shí)別系統(tǒng)，打破了傳統(tǒng)水位測(cè)量方式的瓶頸，采用計(jì)算機(jī)圖像處理識(shí)別和深度學(xué)習(xí)模型技術(shù)自動(dòng)處理大量視頻、圖像文件，實(shí)現(xiàn)對(duì)水位智能識(shí)別和分析，從而有效提供自動(dòng)監(jiān)視、閾值設(shè)置、自動(dòng)判斷、智能告警及遠(yuǎn)程監(jiān)控等服務(wù)，確保水位測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果的直觀性、可驗(yàn)證性及數(shù)據(jù)分析過程的可回溯性。應(yīng)用實(shí)例分析采用水文站進(jìn)行水位數(shù)據(jù)比測(cè)分析，根據(jù)比測(cè)結(jié)果可知，智能水位圖像識(shí)別系統(tǒng)，水位識(shí)別準(zhǔn)確率較高，為水雨情信息監(jiān)控、洪水災(zāi)害防治及決策提供數(shù)據(jù)支撐。隨著智能水位圖像識(shí)別系統(tǒng)在水文及水利等領(lǐng)域的應(yīng)用，系統(tǒng)的功能也在不斷的完善，除具有監(jiān)測(cè)功能外，還具有滿足汛期運(yùn)行、非汛期空閑、隨時(shí)召測(cè)、數(shù)據(jù)補(bǔ)送、遠(yuǎn)程喚醒等功能特點(diǎn)。對(duì)當(dāng)?shù)?/font>水位監(jiān)測(cè)防洪減災(zāi)工作的有序進(jìn)行具有重大的意義。