一、方案背景

水位信息是水文监测系统中重要的要素，其在水利、水运、防汛抗旱、其他水文数据预测等领域发挥着重要的作用。人工观读水位尺是获取水位信息传统的方式，但是存在人眼识别的不准确性和危险性以及恶劣天气无法观测水位等问题。随着传感器的迅速发展，压力传感器式、超声波式、激光式等水位计已经用于水位度量，但是由于不同的构造原理，他们实际部署受适用范围、测量精度、部署难度以及成本等因素限制。图像识别水位监测系统以互联网+为核心理念、人工智能AI为核心技术，对已有视频图像监测站资源进行挖掘和优化，扩大视频图像站的功能，在不影响原来视频监控系统的运行情况下，利用视频监控系统资源再挖掘，建设图像识别水位监测系统，增加水位监测覆盖率与密度，丰富水位监测信息；图像+数据的相互信息验证，保障传统监测方式数据的准确性；深度挖掘现有视频图像站资源，避免重复建设。

二、系统组成

智能水位图像识别系统主要包括前端设备、传输网络、平台软件和显示终端，采用定时抓拍和自主抓拍图像两种形式，定时或根据需要上传水尺图片。前端设备主要包括网络高速摄像机、水尺、4G流量卡；传输网络主要通过4G网络传输至信息中心；在信息中心部署一套平台软件系统，主要任务是对图像数据的实时接收、存储，同时定时对进行水尺图像识别，上传识别出的水位数据至显示终端。

图像其识别系统由图像分割、图像特征提取、分类器的识别这三个部分所组成。其中，图像分割主要的作用就是将图像划分成为多个区域；图像特征提取则是对多个区域的图像进行相应的特征提取；分类器的识别则是按照图像特征所提取的结果进行适当的分类。智能水位图像识别系统基于智能化摄像头，采用机器学习和图像处理识别技术，为湖泊、河流、城市暴雨的水位提供监测服务。智能水位图像识别系统主要采用定时抓拍和自主抓拍图像两种形式，定时或根据业务需求上传水尺图片和视频。

三、系统功能

●在线监测：以GIS地理信息系统、模拟数据图在线视频等多种方式，全方位体现湖泊、河流、城市暴雨的水位的实际运行参数情况，查看各监测点的实时雨量、水位、流量及图片，保证监测信息全面、及时、准确。

●数据分析：针对排涝水位运行中的各项指标集中分析，提供历史数据查询及多个安全指标数据对比的功能。

●排水管理：对排水及其相应的预案信息、基础资料、周边环境、数据报表等进行集中管理，使排水管理更加信息化、自动化。

●预报预警：实时分析和解读各监测数据，做出单项或多项对比报警功能，对出现的预报预警情况，进行在低洼区LED提示屏，支持声光报警及LED预警信息（“允许通行”、“谨慎通行”、“禁止通行”等）发布功能，保证预报预警得到及时的处理。

●系统管理：为信息发布平台提供了良好管理支持，使信息发布平台更加灵活、更易扩展。

●智能联动：可以通过水位防汛参数，可以提前判断汛情的到来，联动LED实时发布信息，且可以联动现场排水设备进行及时排水，避免和延缓城市内涝的发生。

四、系统意义

通过建设智能水位图像识别系统，打破了传统水位测量方式的瓶颈，采用计算机图像处理识别和深度学习模型技术自动处理大量视频、图像文件，实现对水位智能识别和分析，从而有效提供自动监视、阈值设置、自动判断、智能告警及远程监控等服务，确保水位测量数据结果的直观性、可验证性及数据分析过程的可回溯性。应用实例分析采用水文站进行水位数据比测分析，根据比测结果可知，智能水位图像识别系统，水位识别准确率较高，为水雨情信息监控、洪水灾害防治及决策提供数据支撑。随着智能水位图像识别系统在水文及水利等领域的应用，系统的功能也在不断的完善，除具有监测功能外，还具有满足汛期运行、非汛期空闲、随时召测、数据补送、远程唤醒等功能特点。对当地水位监测防洪减灾工作的有序进行具有重大的意义。