一种基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置

本技术涉及土柱入渗率测量以及湿润锋推进过程监测，尤其涉及一种基于机器视觉的土柱入渗率测量以及湿润锋推进过程监测的装置。

背景技术：

1、土柱入渗试验通过测量土柱入渗率以及湿润锋动态过程，揭示土壤水分运移规律及其影响因素。传统试验方法中，马氏瓶水位下降量、土柱湿润锋位置及相应时间等参数依赖人工记录，准确性易受操作者经验、观测时机及视觉判断等因素影响，存在主观性强、时间记录滞后、水位与湿润锋识别精度低等问题，导致试验数据误差较大。且试验过程往往长达数小时，极大占用了人力资源，导致试验效率低下。

2、中国发明专利“一种简易土壤入渗速率测定装置及测定方法”(zl201811305198.9)公布一种测定装置，其可以根据不同类型土壤入渗速率和实验精度要采用可拆卸更换不同直径的量筒，同时还能避免不同土地利用类型下垫面土壤入渗实验使用单一实验装置导致的误差大，读数不精确的问题。中国发明专利“一种雨水入渗下土柱渗流侵蚀实验装置以及土-水分离实验方法”(zl201810789112.8)，公布了一种利用可调速定流量渗流侵蚀实验装置，可室内模拟含碎石粉质粘土松散堆积在雨水入渗条件下的潜在内部侵蚀过程。现有技术中这些装置及方法均为人工读数，凭肉眼观察读数，本身有误差，而不同人之间读数也有差异，在图像技术如此发达的情况下，有必要开发一种新型的土柱入渗率测量以及湿润锋推进过程监测的装置。

技术实现思路

1、本实用新型针对现有技术中的问题，提供了一种基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置，解决了技术背景中提到的问题，具体地：

2、一种基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置，包括：马氏瓶、土柱室、输水管、固定托盘一、固定托盘二、摄像机一、摄像机二、和控制柜；

3、所述马氏瓶坚直方向固定于所述固定托盘一上面；所述土柱室竖直方向固定于所述固定托盘二上面；所述马氏瓶与所述土柱室通过所述输水管连接，所述输水管水平方面设置；

4、所述摄像机一设置于所述马氏瓶一侧，用于采集所述马氏瓶的图像信息，所述摄像机二设置于所述土柱室一侧，用于采集所述土柱室的图像信息，所述摄像机一、摄像机二分别与所述控制柜连接，所述控制柜用于处理所述马氏瓶和土柱室的图像信息。

5、基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置，还包括：光圈一、光圈二；所述光圈一设置于所述摄像机一与所述马氏瓶之间；所述光圈二设置于所述摄像二与气态土柱室之间。

6、基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置，还包括：两个摄像单元支架一、两个摄像单元支架二；所述两个摄像单元支架一、两个摄像单元支架二都在竖直方向上高度可调节，其中一个所述摄像单元支架一与所述摄像机一连接，另一个所述摄像单元支架一与所述光圈一连接；其中一个所述摄像单元支架二与所述摄像机二连接，另一个所述摄像单元支架二与所述光圈二连接。

7、基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置，还包括：摄像单元滑块一、摄像单元滑块二、摄像单元导轨一、摄像单元导轨二；所述摄像单元滑块一与所述摄像单元导轨一可动约束连接，所述摄像单元滑块一另一端与两个摄像单元支架一连接；所述摄像单元滑块二与所述摄像单元导轨二可动约束连接，所述摄像单元滑块二另一端与两个摄像单元支架二连接。

8、基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置，还包括：固定底座；所述固定托盘一、固定托盘二、摄像单元导轨一、摄像单元导轨二都固定于所述固定底座上面。

9、基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置，还包括：脚轮；所述脚轮安装在所述固定底座的底部四个边角位置。

10、基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置，还包括：导线槽；所述导线槽内放置所述控制柜与所述摄像机一、摄像机二连接的导线。

11、基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置，还包括：调节支架；所述调节支架安装在所述固定托盘一或/和固定托盘二与所述固定底座之间，用于调节所述马氏瓶或/和所述土柱室的高度，相应的所述输水管与所述马氏瓶连接的一端的高度也能够调节，保证所述输水管处于水平方面。

12、基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置，还包括：标定板；所述标定板安装于所述固定托盘一或/和固定托盘二的侧面，与所述摄像单元一或/和摄像单元二相对的位置。

13、基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置，还包括排水管、排水箱，所述固定托盘一或/和固定托盘二设有排水出口；所述排水出口与所述排水管连接，所述排水管再与所述排水箱连接，用于排除所述马氏瓶或/和所述土柱室的水。

14、与现有技术相比，本实用新型的基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置包括以下有益效果：

15、1、基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置一种基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置、实现了对土柱入渗率以及湿润锋推进过程更为高效和精准测量，该装置中的摄像机一、摄像机二与马氏瓶、土柱管是隔开的，避免了传统的目视测量，通过机器视觉技术，提高了装置的可靠性和适应性。

16、2、光圈一、光圈二、能够控制摄像机一、摄像机二镜头进光量、调节景深、影响画面锐度。

17、3、两个摄像单元支架一、两个摄像单元支架二都在竖直方向上高度可调节，能够在竖直方向上调节摄像机一、摄像机二、光圈一、光圈二的高度。

18、4、摄像单元滑块一与所述摄像单元导轨一可动约束连接，摄像单元滑块二与摄像单元导轨二可动约束连接，能够在水平方向上调节摄像机一和光圈一与马氏瓶之间的距离、摄像机二和光圈二与土柱室之间的距离。

19、5、基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置的固定托盘一、固定托盘二、摄像单元导轨一、摄像单元导轨二都固定于所述固定底座上面，使装置成为一个整体，能够保证装置的稳定性。

20、6、基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置包括的脚轮；脚轮安装在所述固定底座的底部四个边角位置，便于该装置的移动。

21、7、基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置包括的导线槽；导线槽内放置所述控制柜与各个部件相连的导线，便于集中管理。

22、8、基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置的马氏瓶、土柱管竖直方向设置、所述输水管水平方向设置，能够保证装置的稳定性。

23、9、基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置的调节支架与输水管与马氏瓶连接的一端可调节高度，一方面能保证装置在不同的高度，输水管都能处于水平方向。

24、10、基于机器视觉的土柱入渗率测量及湿润锋推进过程的监测装置的标定板作用是为摄像单元提供精度的标准参照，校准设备误差以确保测量/成像的准确性等。

25、11、本实用新型装置由机器拍照，读数，不仅提高了准确性，也节约了人工，提高了工作效率。