中文引用格式： 吳昊澤，李博，阮斌. 智能水位標(biāo)尺監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2025，51(8)：40-46.
英文引用格式： Wu Haoze，Li Bo，Ruan Bin. Design and implementation of intelligent water level gauge detection system[J]. Application of Electronic Technique，2025，51(8)：40-46.
引言
近年來，我國城鎮(zhèn)化建設(shè)步伐持續(xù)加快，2024年城鎮(zhèn)化率達(dá)到67.0%。在取得顯著發(fā)展成果的同時(shí)，城市地表不透水區(qū)域占比持續(xù)攀升導(dǎo)致了雨水自然滲透率大幅降低。加之城市原有水體調(diào)蓄空間持續(xù)減少，導(dǎo)致內(nèi)澇災(zāi)害呈現(xiàn)高發(fā)態(tài)勢[1]。為此，住建部聯(lián)合發(fā)改委、氣象局印發(fā)的《關(guān)于進(jìn)一步規(guī)范城市內(nèi)澇防治信息發(fā)布等有關(guān)工作的通知》，該專項(xiàng)通知明確要求各地應(yīng)健全氣象預(yù)警信息發(fā)布機(jī)制，統(tǒng)一規(guī)范防洪排澇技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)表述體系，重點(diǎn)強(qiáng)化汛期水文數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)化、連續(xù)性監(jiān)測能力建設(shè)來確保防災(zāi)信息的科學(xué)性和傳播有效性。
水位監(jiān)測技術(shù)主要包含傳統(tǒng)人工觀測和現(xiàn)代儀器測量兩種方法[2]。傳統(tǒng)人工觀測依賴于工作人員現(xiàn)場讀取水位標(biāo)尺數(shù)據(jù)并手工記錄水文信息，存在數(shù)據(jù)采集效率低、時(shí)效性差等問題，且在極端天氣條件下存在安全隱患，難以實(shí)現(xiàn)水文信息的實(shí)時(shí)全面監(jiān)測[3]。現(xiàn)代儀器測量技術(shù)主要采用壓力式、超聲波等傳感器設(shè)備，相比于傳統(tǒng)方式具有更高的準(zhǔn)確性和效率，但同時(shí)也面臨著設(shè)備維護(hù)成本高、環(huán)境干擾影響大等問題[4]。
在當(dāng)代社會(huì)，社會(huì)各領(lǐng)域都已廣泛應(yīng)用了監(jiān)控?cái)z像設(shè)備，發(fā)揮著重要的視覺感知功能。隨著科技不斷發(fā)展，將會(huì)有更多不同功能和形態(tài)的監(jiān)控?cái)z像機(jī)被開發(fā)出來，可以更好地代替人眼。同時(shí)，結(jié)合當(dāng)前數(shù)字圖像處理技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水位的持續(xù)監(jiān)控，具有長遠(yuǎn)的發(fā)展前景。由此本文就設(shè)計(jì)了一款以SSC338G處理器為核心的5G智能水位標(biāo)尺監(jiān)測系統(tǒng)。在硬件方面采用雙SoC、定焦+變焦設(shè)計(jì)，配合云臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋找水位標(biāo)尺和識(shí)別功能，還可以通過5G實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)提供給水文監(jiān)測站，根據(jù)水情提供告警。5G智能水位標(biāo)尺監(jiān)測系統(tǒng)的圖像處理部分使用一種基于YOLOv8n改進(jìn)的水位檢測方法，通過引入高效多尺度注意力機(jī)制模塊EMA（Exponential Moving Average）和增加損失函數(shù)Focal-EIoU（Focal-EIoU Efficient-IoU），在減少模型大小的前提下增加了算法的精確性，實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)水位變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測，極大地提高監(jiān)測的準(zhǔn)確性和效率，為視頻識(shí)別水位提供新的方案。
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作者信息：
吳昊澤1，2，李博1，阮斌2
（1.浙江工業(yè)大學(xué) 物理學(xué)院，浙江 杭州 310023；
2.浙江宇視科技有限公司，浙江 杭州 310051）
