1.一种基于视频的水位流量在线测流设备,其特征在于:包括测流设备本体,所述测流设备本体包括安装支架(1)、视频采集单元(2)和曝气组件(3);所述安装支架(1)的底部焊接有固定板(4),所述固定板(4)的底部插装有第一锚杆(5),且所述固定板(4)通过多根所述第一锚杆(5)安装在待测河道一侧的岸边上;所述视频采集单元(2)的顶端设置有导流斜板(15),所述导流斜板(15)的底端焊接有下挂杆(23),所述下挂杆(23)的底端焊接有安装板(22),所述安装板(22)的底部螺接有摄像机(21),所述摄像机(21)以倾斜的角度朝向所述曝气组件(3)的位置进行拍摄,且所述视频采集单元(2)的底端焊接有底层支撑杆(20),所述底层支撑杆(20)的底部插入到待测水域的底部;所述曝气组件(3)安装在所述视频采集单元(2)的下方,且所述曝气组件(3)的两端安装有下沉套筒(26),所述下沉套筒(26)的侧边焊接有基准板(24),两个所述基准板(24)的内侧为测流区域。
2.根据权利要求1所述的一种基于视频的水位流量在线测流设备,其特征在于:所述安装支架(1)包括立柱(8)、横杆(9)和导向杆(11);所述立柱(8)焊接在所述固定板(4)的表面一端,所述立柱(8)的顶部焊接所述横杆(9),所述横杆(9)的表面焊接有连接板(10)和顶层支撑杆(14);所述连接板(10)的底端插装所述导向杆(11),所述导向杆(11)的表面印刻有水位刻度线(12)。
3.根据权利要求2所述的一种基于视频的水位流量在线测流设备,其特征在于:所述导向杆(11)的数量为两个,且两个所述导向杆(11)相互平行,每个所述导向杆(11)的底端均插装有第二锚杆(13),所述第二锚杆(13)的底部插入到水体内部。
4.根据权利要求3所述的一种基于视频的水位流量在线测流设备,其特征在于:所述视频采集单元(2)包括导流斜板(15)和摄像机(21);所述导流斜板(15)的两侧焊接有侧挡板(17),所述侧挡板(17)的表面焊接在所述顶层支撑杆(14)的底端,所述导流斜板(15)的底端设置有蓄水槽(16),所述蓄水槽(16)的侧边焊接有围板(18)。
5.根据权利要求4所述的一种基于视频的水位流量在线测流设备,其特征在于:所述围板(18)的两侧插装有排水管道(19),且所述蓄水槽(16)的内侧通过所述排水管道(19)与两侧空间相连通;所述导流斜板(15)用于将顶部雨水朝向蓄水槽(16)的内部进行导流,所述排水管道(19)用于将所述蓄水槽(16)内部积存的雨水朝向两侧进行排出,且所述排水管道(19)的末端处于所述摄像机(21)的拍摄范围内;所述蓄水槽(16)的底端焊接所述底层支撑杆(20),所述底层支撑杆(20)的底部嵌入到水域底部,待测区域内侧的水体流动方向为:从导流斜板(15)的低位一端朝向高位一端进行流动。
6.根据权利要求4所述的一种基于视频的水位流量在线测流设备,其特征在于:所述曝气组件(3)包括曝气通道(27)和气泵(6);所述气泵(6)安装在所述固定板(4)的表面,所述气泵(6)的一端插装有送气管道(7),所述送气管道(7)的末端与所述曝气通道(27)相连接,所述曝气通道(27)的内部开设有分流空腔(28),所述曝气通道(27)的表面开设有曝气孔(29);所述曝气通道(27)的侧边安装有转轴(30),所述转轴(30)的侧边连接有密封板(31)。
7.根据权利要求6所述的一种基于视频的水位流量在线测流设备,其特征在于:所述密封板(31)围绕所述转轴(30)转动后用于按压在所述曝气孔(29)表面;所述曝气通道(27)的侧边焊接有限位挡条(32),所述限位挡条(32)用于对所述密封板(31)进行阻挡;所述曝气通道(27)的两端插装有连接杆(33),所述连接杆(33)的末端焊接有固定套筒(34),所述固定套筒(34)的内侧插装有下沉套筒(26),所述下沉套筒(26)的顶部贴装有浮动板(25),所述浮动板(25)的表面印刻有标识线(37);所述下沉套筒(26)和所述浮动板(25)均套于所述导向杆(11)的所述水位刻度线(12)区域的外部,沿所述导向杆(11)升降。
8.根据权利要求7所述的一种基于视频的水位流量在线测流设备,其特征在于:所述浮动板(25)的侧边一体化成型有基准板(24),所述基准板(24)的内壁上嵌装有指示灯(35),且所述基准板(24)的内壁上还印刻有基准线(36),所述基准板(24)和所述浮动板(25)的数量均为两个,且两个所述基准板(24)相互平行,所述曝气通道(27)内部产生的气泡沿着两个所述基准板(24)的内侧区域进行流动。
9.一种使用如权利要求1所述的一种基于视频的水位流量在线测流设备的测流方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1,选定测流设备安装点位,选择在能够清晰、完整地拍摄到目标河道断面水流情况的地方,并采集该点位河道截面数据;步骤S2,搭建测流设备,启动视频采集单元(2)和曝气组件(3);步骤S3,、采集测流区域内的气泡流动数据,以及当前水位深度数据;步骤S4,基于当前水位深度数据、流速以及截面数据计算当前流量;步骤S5,雨天场景下基于视频信息额外采集实时的降水量,获取降水量对水位流量的影响情况信息;步骤S6,定时启动测流过程,并在关停状态下通过密封板自动对曝气组件(3)进行封闭处理。
10.根据权利要求9所述的测流方法,其特征在于:水流流速通过以下方式获取:步骤A1,视频采集单元(2)整体均安装在最高水位以上的位置,曝气组件(3)通过浮动结构始终漂浮在水面上以及水面下固定深度区域,曝气组件(3)随着水位的升降而同步进行浮动,所述摄像机的帧率为30帧/秒以上;步骤A2,曝气组件(3)的两个基准板(24)的内侧区域为测流区域;曝气组件(3)主动产生气泡,气泡在两个基准板(24)内侧的测流区域随着水流一起运动;步骤A3,视频采集单元(2)采集测流区域内的气泡流动数据,捕捉含有气泡的水流画面,通过分析气泡在连续帧图像中的位置变化,计算气泡的流速,进而计算水流流速;雨天场景下降水量通过以下方式获取:在雨天场景,在摄像机(21)的顶部通过导流斜板(15)对雨水进行阻挡,并集中在蓄水槽(16)的内部,雨水量越大,则蓄水槽(16)内部的雨水水位越高,进而会从更多数量的排水管道(19)内向下排出,此时通过摄像机(21)画面拍摄到的排水管道(19)启用数量获取当前降水量信息;步骤S4中,截面数据的获取方式为:将当前测流区域内的河道截面划分为多个简单的几何形状的组合,分别计算各个简单几何形状的面积,然后将得到的面积相加得到河道截面的总面积。