视频测流技术在都江堰灌区的应用研究

作为一种新兴自动化测流技术,视频测流近些年在灌区逐步推广应用,研究其现场应用精度和适应性十分必要。以都江堰灌区为例,基于都江堰灌区两个视频测流试点断面的测流数据,使用水位-流量曲线检验、查线与视频测量流量对比等方法分析了视频测流在不同断面形状及流量下的测流精度。结果表明:在断面形状规则、流量变化较小的岷江堰断面,视频测流设备测流精度较高,仅约-3%,适应性好;在断面形状复杂、流量变化较大的黑石河出口断面,视频测流设备的测流偏差较大,达36%。

基于稠密光流法的平原河网区视频测流技术

针对平原河网区河道低流速条件下自动测流设备选型和应用难的问题,以平原河网低流速测流为目的,构建了基于稠密光流法的平原河网区视频测流技术方法,同时结合平原河网区水流流速缓慢、往复流及易受风扰动的特征,应用阈值分割技术改进稠密光流视频测流方法,并应用于江苏宜兴试验站。结果表明,该视频测流方法一定程度上消除了风和倒影给河道表面测流带来的影响,河道表面粒子捕捉效率高,计算的河道流速流向合理,在一定程度上能够满足平原河网河道低流速测流的需求。

基于PLC技术的视频测流方法检验装置及实验

为解决在实际水文测量中,无法评判视频测流测量结果的问题,需要一种特定的检验装置检验各种测流方法的准确性。利用可编程逻辑控制器(PLC)设计一种面向开放场景的非接触式流量流速测量结果检验装置,通过该装置进行各种视频测流方法测量结果的检验,从而为视频测量提供一种新的标定方法。首先设计了一种面向开放场景的非接触式流量流速测量结果检验装置;然后,用高帧摄像机拍摄不同帧率的实验视频;最后,用3种主流视频测流算法测量实验视频流速,测量结果与真实数据作对比,结果为3种视频测流算法测量结果误差均在20%以上。实验结果表明,在低流速状态下,如今主流视频测流方法都存在较大误差。

河道流量视频测验技术应用研究及误差分析

新时期背景下的智慧水利建设对流量测验的简便性、准确度和连续性提出了更高要求,传统的接触式测流方法逐渐难以满足需要,为了充分利用现代化视频图像识别和人工智能技术优势,从而为河道流量测验工作提供全新的解决方案,以视频非接触式流量测验方法为研究对象,研究建立基于时空影像法(Space-Time Image Velocimetry,STIV)的视频测流计算方法,选取福建省闽江建溪流域七里街水文站作为示范应用站进行流量比测试验,并对试验结果进行精度评估及误差分析。结果表明:以水位分段的一元线性定线方式建立七里街水文站的流速流量相关关系效果较好,实际有效比测水位范围为89.41~100.43 m,流量范围为69.31~9122.57 m^(3)/s,关系线系统误差最大为0.11%,随机不确定度最大为7.80%,相对误差均在±8%以内,与比测结果对照良好,各项指标精度符合规范要求,据此得到的水位~流量关系曲线可作为七里街水文站的推流方案;视频测流方法作为非接触式的新仪器方法具备测量快速、安全高效、全量程监测、受极端情况影响小、成本低等优势,测流结果精度较高,安全性好,测流范围广,具备应用于实际测验工作的可行性和强大潜力,可以有效提高流量测验效率、减轻外业劳动强度、节省人力物力,对其深入研究和发展应用可以进一步推动我国水文测验现代化和智慧化建设。

AI视频测流技术应用效果分析

为更好地验证AI视频测流技术应用效果,以北京市典型水文站作为研究试点,使用大尺度粒子图像测速算法,对研究试点测流断面流量进行识别及比较分析。AI训练识别在几个月的时间内识别效果稳步提升,最终接近实际数值,且有随时间推移识别精度增加的趋势;从水域结冰、示踪粒子受干扰、水面浪涌干扰及风力影响等方面提出减小测量误差的方法。本研究的AI视频测流技术在河流水文环境监测中有广阔的应用前景。

基于视频影像AI技术的河道表面流场测验分析

为解决邹圩(二)水文站流量在线监测问题,通过对视频影像AI测流与常规缆道流速仪法比测成果进行分析研究,率定断面虚流量与实测流量之间符合水文规范要求的相关关系。研究结果表明,视频影像AI测流技术在邹圩(二)水文站进行流量在线监测是可行的。

四女寺闸水文站影像法流量测验系统率定分析

为解决传统流量测验工作强度大、效率低、危险性高、自动化功能不足等问题,德州水文中心于2021年先后在四女寺闸南运河、减河和漳卫新河三处闸下断面安装影像法流量测验系统,同时与ADCP开展比测率定工作。影像法流量测验系统主机型号为TC-H546G,配置44X/IWS/H,测速范围0.2 m/s~15 m/s,测量精度±8%,最大测程100 m。实践表明,该系统具有多种功能,可满足高水平水文监测需求,对于提升水文监测水平具有重要的意义。

视频测流技术在七里街水文站洪水监测应用分析

该文简要介绍武大Aiflow视频测流原理,以闽江七里街水文站2022年5~6月洪水实时监测过程为例分析武大Aiflow视频测流设备测流精度和可行性。结果表明,该设备测流精度较高,便捷安全,可有效提高测流效率,具备应用于水文测验工作的可行性。

视频水位流量测验新技术在螺岭桥水文站的应用与分析

长沙县螺岭桥水文站率先采用AI视频水位流量测验新技术试点,成果与常规流量成果比测,确定新技术测验成果修正方法。视频水位流量测验新技术能很好解决因水文条件无人驻守的难题,经过实测流量与视频水位流量测量对比,成果高度吻合。文章为无人值守测验模式提供借鉴参考。

黄河堤防丁坝(垛)水下根石动态监测预警系统研究

根石走失是黄河岸坝根石堆稳定性研究的关键问题。以黄河下游典型弯曲性河段的王窑险工和葛店险工为案例,研发黄河堤防丁坝(垛)水下根石动态监测预警系统,利用物联网感传知一体化分析技术、多要素监测数据分析技术和视频识别技术,通过智能感知终端和视频监控,实现对水下根石运行状态的全天候24小时监测,为黄河堤防安全运行提供可靠的依据。

小流域数字孪生建设关键技术研究及应用——以广东佛山市三水区大塘引涌为例

数字孪生流域是在三维地理信息数字底板基础上,耦合水文、水动力等专业模型,结合基于数据驱动的机器学习等技术,构建流域自然要素与管理业务之间的响应关系,实现流域防洪“四预”(预报、预警、预演、预案),为流域管理和高质量发展提供技术支持。珠江三角洲流域水网密布,通过数字孪生小流域快速构建技术,能有效推动大流域数字孪生建设步伐。以广东佛山市三水区大塘引涌为例,通过无人机倾斜摄影技术快速构建小流域三维实景模型,应用地理信息系统(GIS)技术进行三维实景发布,结合视频水位流量监测,集成基于机器学习的小流域短历时水文预报模型,实现了区域水情监测、预报及预演,为数字孪生小流域构建及“四预”应用提供了成套解决方案。