سحر انصاری

سحر انصاری


تاریخ انتشار : Publish : نسخه قابل چاپ Print

 

پایان‌نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته مهندسی عمران گرایش آب و سازه هیدرولیکی

 

برآورد سرعت سطحی جریان با استفاده از تکنیک پردازش تصویر

اساتید راهنما:

دکتر یوسف رضایی

دکتر بهرام رضایی

 

اساتید داور:

دکتر جلال صادقیان

دکتر مرتضی حیدری مظفر

 

پژوهشگر:

سحر انصاری

3 تیر  1397 ساعت 10 صبح

سمینار2 دپارتمان عمران

Thesis Submitted for Master of Science of Civil Engineering Hydraulic Structures Subfield

 

Title

Water Surface Velocity Measurement in Open Channel Using Image Processing Technique

 

Supervisor:

Dr. Yosef Rezaei

Dr. Bahram Rezaei

 

Referee:

Dr. Jalal Sadeghian

Dr. Morteza Heidari Mozafar

 

By:

Sahar Ansary

 

24, 06, 2018   10 am

 

Seminare2 Omran

 

 

 

چکیده:

            اندازه‌گیری میدان جریان در آزمایش‌های هیدرولیک کماکان یکی از دغدغه‌های اصلی محققین مختلف است. با پیشرفت علم هیدرولیک و پیچیده شدن هر چه بیشتر آزمایش‌های مربوطه، در دو دهه اخیر سعی شده است تا تجهیزات و روش‌های اندازه‌گیری دقیق‌تری ارائه و استفاده گردد. تجهیزات اندازه‌گیری کنونی از جمله سرعت‌سنج‌های مکانیکی، جریان‌سنج، داپلر لیزری و دیگر تجهیزات مشابه از دقت مناسبی در اندازه‌گیری متغیرهای جریان مانند سرعت برخوردار هستند؛ اما این تجهیزات به‌طور کلی اندازه‌گیری‌ها را به‌صورت نقطه‌ای انجام می‌دهند و به‌دلیل سریع بودن فرآیندهای جریان، قادر به اندازه­گیری میدان سرعت جریان نیستند. همچنین همه این تجهیزات برای اندازه‌گیری سرعت جریان باید در نزدیکی یا در تماس مستقیم با آب باشند. امروزه با پیشرفت تجهیزات اپتیکی و افزایش وضوح تصاویر و سرعت تصویربرداری دوربین­های دیجیتال، روش­ پردازش تصویر می­تواند جایگزینی برای روش­های پر هزینه کنونی باشد. محدودیت­های فوق در استفاده از روش­های کنونی در تعیین سرعت آب و برآورد دبی باعث شده است تا محققین به­دنبال روش­های جدیدی در برآورد سرعت سطحی جریان باشند، روش­هایی که می­توانند به‌صورت پیوسته، سرعت سطحی و دبی جریان را برآورد نمایند و همچنین به عنوان روشی جدید و نو مورد توجه قرار گیرند و پایه و اساس تحقیقات بعدی در این زمینه باشند. مطالعه حاضر، نتایج کار آزمایشگاهی صورت گرفته برای برآورد سرعت سطحی جریان با استفاده از پردازش تصویر را ارائه می‌دهد. به‌منظور استفاده از تکنیک پردازش تصویر از نرم‌افزار Matlab استفاده شده است و به‌منظور برآورد دقت روش حاصله، سرعت‌ها نیز با استفاده از سرعت‌سنج ADV برداشت شد. همچنین از الگوریتم PIV برای برآورد سرعت سطحی و فاصله هر شناور تا دیواره کانال استفاده شد. پروفیل‌های سرعت عرضی و قائم و کانتور سرعت‌ها با استفاده از نتایج ADV ترسیم شد و در نهایت نتایج پردازش تصویر با نتایج داده‌های آزمایشگاهی موجود مقایسه شدند و جذر متوسط خطا برابر 06/3 به‌دست آمد. مقایسه نتایج آزمایش PIV با نتایج ADV نشان داد که انطباق خوبی بین نتایج ADV و نتایج حاصل از پردازش تصویر وجود دارد. این امر تصدیق می­کند که سرعت­های سطحی با استفاده از تکنیک PIV بهدرستی اندازه­گیری شده­اند و ابزارهای اندازه­گیری مبتنی بر تصویر یک ابزار اندازه‌گیری مناسب برای برآورد سرعت سطحی جریان است و می­توان از آن برای برآورد سرعت در مقیاس­های وسیع و همچنین به‌منظور کارهای تحقیقاتی در مقیاس کوچک استفاده کرد.

 

واژه­های کلیدی: پردازش تصویر، سرعت سطحی، روش PIV، سرعت‌سنجی ذرات تصویر، ADV

 

Abstract:

              Measuring the flow variables in hydraulic experiments is still a major concern. By the advancement of hydraulic science and the increasing complexity of the relevant experiments, over the past two decades, efforts have been made to provide more precise measuring equipment and methods. Current measuring equipment, such as mechanical velocimeters, flowmeter, laser doppler, etc., have the proper accuracy in measuring flow variables such as velocity, but these devices generally measures variables at a point and because of the speed of flow processes, they can not measure the Velocity field. Also, for measuring the flow, all of these methods require to be near or in direct contact with water. Nowadays, By the advancement of optical equipment and increasing the resolution of images and the speed of imaging digital cameras, image processing is a good alternative to costly current methods, and can be used to measure turbulent and fast streams. The above limitations in using current methods in determining surface water velocity and discharge estimates have led to new methods for estimating surface water velocities that can be used to estimate surface velocity and discharge velocity. Current trends, as well as new and new ways to become the foundation for further research in this area. This study presents the results of laboratory work performed to estimate velocity using image processing. Due to using image processing technique, MATLAB software was used. In order to estimate the accuracy of the method, velocities were also calculated using ADV velocimeter. Also, the PIV algorithm was used to estimate the surface velocity and the distance between each float and the channel wall. Vertical and Transverse velocity profiles and velocity contours were obtained using ADV results and TecPlot software. Image processing results were compared with the results of available experimental data. The average root mean square error associated with the image processing method and laboratory results was obtained at 0.063. Comparing the results of the PIV with the ADV results showed that there is a good agreement between the ADV results and the results of image processing. This confirms that surface velocities have been accurately measured using the PIV technique and Image-based techniques are a good measuring tool for surface velocity measurements, and can be used to estimate velocity on a large scale as well as for small-scale research work.

 

Key Words: Image Processing, Surface Velocity, PIV Method, Particle Image Velocimeter, ADV.

 

                                                                                                                                                                                           

                                                                    رزومه علمی پژوهشی                                                                                          

 

 

1-    مشخصات فردی:

 

 

تاریخ تولد:  1/4/1371

نام : سحر

 نام خانوادگی: انصاری

 

محل تولد:  همدان

نام پدر :  غلامحسین

تلفن تماس:       09186081763

پست الکترونیکی:               s.ansari94@basu.ac.ir   

 

2-   سوابق تحصیلی

 

معدل

کشور/ شهر محل تحصیل

نام واحد آموزشی

گرایش

رشته تحصیلی

مقطع تحصیلی

 
 

16.91

همدان

دانشگاه بوعلی سینا

سازه هیدرولیکی

عمران

فوق لیسانس

 

 

3-  مقالات ارائه شده در همایش­ها و کنفرانس­های علمی:

 

ردیف

عنوان مقاله

زمان برگزاری

نوع ارائه

1

بررسی روش­های برآورد سرعت سطحی جریان با استفاده از تکنیک پردازش تصویر

پانزدهمین کنفرانس ملی هیدرولیک ایران 24 و 25 آذر 1395

کد مقاله 15Hydro-13912

شفاهی

2

شبیه­سازی عددی میدان جریان در اطراف موانع میله­ای یک ردیفه با استفاده از نرم­افزار Flow-3D و مقایسه آن با نتایج آزمایشگاهی

شانزدهمین کنفرانس ملی هیدرولیک ایران 15 و 16 شهریور 1396

کد مقاله BIC-00326-AB

شفاهی

3

 

 

 

                                                                                                                                                                                                                                  

4-   مدارک و دوره­های آموزشی:

 

ردیف

نام دوره

سطح

میزان ساعات دوره

تاریخ

1

گواهینامه فنی حرفه­ای بارگذاری زلزله بر اساس آیین­نامه 2800 زلزله

عالی

30

01/6/1392

2

گواهینامه فنی حرفه­ای تحلیلگر و طراح پی با برنامه SAFE

خیلی خوب

56

05/7/1392

3

گواهینامه فنی حرفه ای تحلیلگر و طراح سازه­های سه­بعدی با برنامه ETABS

عالی

112

01/6/1392

4

گواهینامه فنی حرفه­ای مسئول متره و برآورد راهسازی

خیلی خوب

320

05/7/1392

5

گواهینامه فنی حرفه ای کارور اتوکد

عالی

112

1/12/1392

 

5-      نرم­افزارها و مهارت­ها :

ردیف

نرم افزار

سطح

1

نرم افزار Excel, word, office

پیشرفته

2

نرم افزار Access

پیشرفته

3

نرم افزار Etabs

پیشرفته

4

نرم افزار Safe

پیشرفته

5

نرم افزار Geo Studio

پیشرفته

6

نرم افزار Flow-3D

پیشرفته

7

نرم افزار hec-ras

پیشرفته

8

مهارت کار با کامپیوتر ICDL

پیشرفته

9

نرم افزار Matlab

خوب

10

نرم افزار اتوکد

خوب