三角光學式測距水位計試驗設計

5. 底部至網路攝影機鏡頭之高度為75.6cm。

試驗結果如表 2-5 及 2-6 所示，計算結果解析度為 640×480 之平 均成像距離 I 為 21.142cm，並將結果帶入(1-10)式，計算出光源位置 與感測器距離 Z 與光軸間之距離 U1之關係式，並由圖 1-13 可知水位 Y 與感測器之距離 Z 之關係，推導出計算水位公式

；

同理，解析度 1280×960 之成像距離 I 為 36.896cm，其水位 Y 與鏡頭 成像與光軸間之距離 U1之計算公式為 ，後續試驗使 用此二公式進行計算。試驗流程如圖2-12 所示。

2.5 三角光學式測距水位計試驗設計

本節進行靜止水位及動態之流況水位試驗之設計，分別於相同水 位拍攝 640×480 及 1280×960 Pixels 二組不同解析度圖片進行比較分 析。在靜止水位試驗部分，將三角光學式水位計擺放於國立交通大學 土木工程系河川輸砂試驗室可傾式水槽後方之循環儲水槽內，於不同 水位下與黏貼壁面之水尺進行誤差比較。動態流況水位試驗部分，將 本研究所設計之三角光學式測距水位計放置於可傾式水槽之渠道中

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段位置，動態流況試驗之控制變因分別為固定馬達頻率使其流量相等 調整後方尾水板高度，並使用由標尺量測實際水位誤差情形，試驗水 槽與水位計擺放配置如圖 2-13 所示。

2.5.1 靜止水位試驗配置

本試驗為探討三角光學式測距水位計使用不同解析度分析下，量 測循環儲水槽內相同水位並進行誤差範圍分析。試驗設置擺放如圖 2-14 所示，試驗設定參數為：

(1)影像解析度為 640×480 及 1280×960 Pixels。

(2)水位觀測範圍 0 至 50 cm。

(3)儀器濾光門檻值 200 畫素值亮度。

(4)使用可傾式水槽後方儲水槽做為試驗位置。

(5)靜穩之水位。

(6)使用水尺量測實際水位。

(7) 使用黏貼於壁面之水尺量測實際水位，並拍攝 640×480 及 1280×

960 二種不同解析度分析圖片，進行相同水位下實測值與誤差分析比 較，實際試驗設置如圖 2-18 所示。

2.5.2 水槽動態流況之水位計試驗配置 1. 渠道結構

本研究設計之三角光學式測距水位計，係針對廣泛設置於易淹水

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地區所設計，而實際之淹水事件，常有水流動之情況，與實驗室蓄水 槽之靜止水位試驗不盡相同。因此，使用可傾式水槽進行動態流況試 驗，水槽規格為：長 10 公尺、寬 0.4 公尺、高 0.5 公尺、坡度為 0.005 之循環水槽。其中定義試驗室可傾式水槽，底面即是水位為 0 之基準 點，並與水槽旁架設之游標尺，進行及分析不同解析度之水位誤差比 較。

2. 渠道流況

水槽前端入流口處，目的為使水流能夠平穩進入試驗段，降低 水位計受到不必要之干擾，因而設置一蜂巢結構(Honeycomb)如圖 2-15 所示。

3. 供水系統

為了解渠道中流量與馬達頻率之關係，係做為流量調整之依據。

而調整觀測水位並與流量比對，進行馬達頻率經迴歸分析試驗，求得 水槽流量率定公式為流量 Q＝0.0003X－0.0012 cms，最小二乘方誤差 R²為 0.98，其中 X 為馬達頻率，如圖 2-16 所示。

4. 試驗設定參數

(1) 影像解析度為 640×480 及 1280×960 Pixels。

(2)水位觀測因水槽高度限制為 0 至 30 cm。

(3)渠道坡度為 0.005。

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(4)濾光門檻值 200 畫素亮度。

(5)控制變因：固定馬達頻率為使流量相等改變為水板高度，控制渠 道內之水深。尾水板如圖 2-17 所示。

(6)動態流況之水位。

(7)使用水槽旁架設之游標尺量測實際水位，並拍攝 640×480 及 1280

×960 二種不同解析度分析圖片，進行相同水位下實測值與誤差分析 比較，實際試驗設置如圖 2-18 所示。

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