专利名称：基于图像的直读式抄表系统集中器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及直读式抄表系统数据处理装置。
背景技术：
水电气远程抄表系统早在10年前就提出了，主要是想提高水电气各公司的自动化程度，降低运营成本，同时也方便用户。而目前实现远程抄表系统大都是脉冲式抄表系统和数字式抄表系统。脉冲式抄表系统的原理是表具齿轮转动时，产生一串电脉冲信号，并通过线缆传到单元或小区接收器上，接收器对脉冲进行计数，计数的结果就是表具的读数。该系统致命的缺点是，脉冲在传输过程中常常受到周围环境的干扰，造成漏计数或多计数，而且错误将一直保持下去，无法恢复。针对脉冲式抄表系统的缺点，人们又推出了数字式抄表系统，它也是利用齿轮转动产生的脉冲进行计数，不过，该系统将计数单元放到了表头附近甚至是在表头内部就完成了计数，表头通过一个数据口，以一定的格式将数据通过线缆传到统计中心，这种方式解决了干扰问题，但同样存在弱点，特别是在水表上，由于水的回流、传感器的临界跳动等问题，同样会造成漏计和多计的错误，并且无法恢复。另外，这两个系统都需要对表具进行改动，可能会影响到表具本身的精确性。
由于以上情况一直没有很好的解决，现有的远程抄表系统运用范围不广，有的地方安装有远程抄表系统，但还需要人工抄表。随着技术不断发展，相关技术趋于成熟，特别是成本在不断降低，为我们研发新一代的远程抄表系统创造了良好的条件。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有远程抄表技术的缺点，提供一种基于图像的直读式远程抄表系统集中器，配合前端的图像采集器和后端的处理平台实现基于图像的远程抄表系统，利用图像识别和网络传输技术，直接从表具的表盘上采集读数。
为了实现本实用新型的目的，本实用新型采取的技术方案是一种基于图像的直读式抄表系统集中器，其特征在于，包括通信接口电路，抄表控制电路，图像解码电路，抄表接口电路及电源供电电路，其中通信接口电路提供集中器与其后端设备的通信接口，前端连接抄表控制电路；抄表控制电路通过控制总线连接至抄表接口电路，并与图像解码电路的输出端相连，图像解码电路的输入端连接至抄表接口电路；抄表接口电路前端通过数据线和电源线与前端图像采集器相连；电源供电电路为集中器提供电源，并通过抄表接口电路为前端采集器提供电源。
附加技术特征是所述的抄表控制电路包括处理机单元、处理器接口、存储单元、寻址控制单元、采集控制单元和存储控制单元，其中处理机单元通过处理器接口分别与寻址控制单元和存储控制单元相连，存储控制单元分别与采集控制单元和存储单元相连接。
本实用新型的优点在于配合前端的图像采集器和后端的处理平台，可以直接从表具上采集读数，代替人眼的功能，完全杜绝了漏计和多计错误的发生，而且不需要对表具进行改造，适用于各种表具，同时采用远端供电方式，在抄表时才加电，具有可靠、安全、省电、精度高、无差错等突出优点，可以完全替代人工抄表适于推广应用。
图1是本实用新型的电路结构原理示意图图2是本实用新型中抄表控制电路功能单元组成示意图图3是本实用新型抄表接口电路实现电路图图4是本实用新型图像解码电路的实现电路图图5是本实用新型抄表控制电路的实现电路图图6是本实用新型电源供电电路实现电路图图7是以太网通信接口模块实现电路图图8是电话网通信接口模块实现电路图具体实施方式
一种基于图像的直读式抄表系统集中器，其特征在于包括通信接口电路，抄表控制电路，图像解码电路，抄表接口电路及电源供电电路，图1为其结构原理图。
通信接口电路提供集中器与其后端设备的通信接口，前端连接抄表控制电路，该电路接收、确认后端处理平台发来的指令，将接收到的指令传送给其前端的抄表控制电路，并将前端采集到的图像数据传送到后端处理平台，图3为其实现电路。
抄表控制电路通过控制总线连接至抄表接口电路，并与图像解码电路的输出端连接，该控制电路接收并执行从通信接口电路传来的指令，通过抄表接口电路对集中器前端的多个采集器进行控制，接收图像解码电路传来的前端采集器采集到的表盘图像信息，并对图像信息进行处理和缓存，图2、图5为其实现电路；图像解码电路的输入端连接至抄表接口电路，将通过抄表接口电路传来的PAL制式图像信息，进行处理并转换成数字图像信息后，传送到抄表控制电路，图4为其实现电路；抄表接口电路前端通过数据线和电源线与其前端的图像采集器相连，在抄表控制电路的控制下开启或关闭，为集中器和前端多个采集器提供电源和数据通路；电源供电电路为集中器提供电源，并通过抄表接口电路为前端采集器提供电源。
本实施例中，共有28个抄表线路接口，如果每个住户两个表(水表和气表)，那么共可以支持14个住户，相当于一个普通的住宅单元的住户量；如果每个用户只抄一个表(水表或气表)，那么共可以支持28个住户，相当于两个普通住宅单元的住户量。在图3只给出了其中两个表头的接口电路，图中继电器为双刀双置继电器，采用HRS2H-S-DC5V(闭合电压5V；触点最大电流1A；触点最大电压120V-AC，24V-DC)；每个用户接线柱提供一个住户两个表的接线功能；在用户接线柱上接头PORTnV(n从1到28)为采集器提供电源，一端通过印制板电路分别和继电器阵列的PORTnV脚连接，另一端通过线路分别连接到水表和气表的采集器的电源输入端；接头AGND为采集器提供地线，一端固定接在集中器的地线上，另一端通过线路连接到采集器的地线上；接头P为视频信号输入，一端和继电器相应管脚连接，另一端通过线路连接到采集器的视频信号输出上。继电器上的接头PORTn(n从1到28)连接到抄表控制电路的控制信号输出端上，接收通过抄表控制电路传来的后端处理平台的指令，控制两个触点的同时通、断；接头VIDEO＿IN连接到图像解码电路视频输入端，将采集器传来的视频信号传给图像解码器，由于在同一时刻只可能有一个继电器闭合，因此所有的继电器的VIDEO端可以连在一起，不必担心信号短路。
图像解码电路的实现电路请参见图4，视频解码芯片采用的是PHILIPS的SAA7111AHZ，该芯片提供4个模拟视频输入接口，2个8位的视频信号模数转换接口，芯片内置数字锁相环和垂直同步发生装置，自动适应PAL和NTSC制式，具有多种数字输出格式(本实例选用CCIR656-8BIT模式)，提供27Mhz的同步时钟和一个I2C配置接口。在视频解码芯片上，VIDEO＿IN信号是从抄表接口电路过来的视频信号输入，连接到了视频解码芯片的6脚(模拟输入A22)上；SDA和SCL是I2C配置接口的数据和时钟信号，来自抄表控制电路分别和视频解码芯片对应引脚相连接；VP8-VP15是模拟信号经过解码后的图像输出总线，输出到抄表控制电路；LLC和LLC2分别是和数字视频输出总线同步的27Mhz时钟输出以及半分频的13.5Mhz时钟输出，HS和VS分别是数字视频信号的水平同步信号和垂直同步信号，输出到抄表控制电路。
抄表控制电路的实现电路图请参见图5，其中的处理机单元采用的是51系列单片机，寻址控制单元、采集控制单元和存储控制单元用一块可编程逻辑器件完成，存储单元采用的是SRAM。在图5中，FPGA(现场可编程逻辑阵列)采用的是ALTERA的EP1K30TC144-3，总线驱动芯片选择的是74HC245，主要目的是为了让FPGA能够驱动继电器，51系列的单片机，采用的是Winbond的W77E58P，SRAM采用的是GSI的GS72108AJ。在FPGA上，VP08到VP015是从图像解码电路会传过来的图像数据输入总线，LLC和LLC2分别是和数字视频输出总线同步的27Mhz时钟输入以及半分频的13.5Mhz时钟的输入；HS和VS分别是数字视频信号的水平同步信号和垂直同步信号，FPGA将根据这4个信号来确定每一场图像数据的位置，然后告知存储控制单元从VP08到VP015上将图像数据提取出来；SDA和SCL是I2C配置接口的数据和时钟信号，在FPAG内部会产生I2C的时序逻辑，并在单片机的控制下将预先写好的配置信息通过SDA和SCL写入到SAA7111AHZ；CPUD0～7，CPUA8～15，CPURD，CPUWR，CPUALE是和单片机上的对应引脚相连接的，分别是单片机的数据总线，高位地址总线，读信号，写信号和地址锁存信号，用于FPGA和单片机之间的通信，相当于FPGA是单片机的一个外设；SRAMD0～7，SRAMA0～17，RAMWR，RAMRD，RAMCE是和SRAM上的对应引脚相连接的，分别是SRAM的数据总线，地址总线，写信号，读信号和片选信号，SRAM的读写逻辑全部由FPGA控制产生；PORT1～28是控制采集端口的信号，他们从FPGA输出经过74HC245的驱动后送到抄表接口电路的继电器上，控制继电器的通断，每次采集都会根据指令接通唯一一个相应的继电器，在采集结束后将其关闭，实现多路选择的目的；在单片机上，CPUD0～7，CPUA8～15，CPURD，CPUWR，CPUALE这组用于总线通信的信号送入FPGA，用于控制FPGA内部功能单元，通信接口总线根据通信接口模块的不同需要选择不同的信号。
电源供电电路的实现电路参见图6，图6中三端稳压器件采用的型号分别是MIC29152、MIC29152、SPX1117-2.5。分别用于提供+5V、+3.3V、+2.5V供电路部分工作所用，+15V电压作为蓄电池的充电电压。充电控制电路有两个作用，一个是避免蓄电池过充电，另一个是在没有外供电源的情况下将蓄电池电压送入设备电路。
通信接口电路可以根据使用中的情况有多种选择，我们实现了两种电路以太网通信接口电路和电话网通信接口电路。
以太网通信接口电路的实现参见图7，以太网控制芯片采用的是RTL8019AS，这是一款10M以太网控制芯片，通过数据地址总线由DMA的方式和单片机通信，考虑到单片机的处理能力和本实例中数据量不大的特点，10M以太网已经完全够用了。232电平转换芯片采用的是MAX232ECWP，以太网传输变压器采用的PULSE的H1012，串行EEPROM采用的AT24C02，具有256个字节的存储空间，用于存储必要的配置信息。在以太网控制芯片上，CPUD0～7，CPUA8～12，CPURD和CPUWR是单片机的数据总线，高位地址总线的一部分，读信号和写信号，分别和单片机的对应脚相连，用于接受单片机的控制和数据通信；RXIP，RXIN，TXOP和TXON是以太网传输的差分输入和输出的两组信号线，分别连接到传输变压的两个初级上。在传输变压器上，RXP，RXN，TXP和TXN是来自以太网控制芯片的差分输入输出，连接到变压器的初级；变压器的次级根据规则连接到了RJ45插座上，提供一个以太网接口，连接外部以太网；在232电平转换芯片上，RXD和TXD是来自单片机的串行收发数据，RS232＿RXD和RS234＿TXD是将RXD和TXD变换成232电平后的信号，根据规则连接到了DB9插座上，提供一个通用异步串口。
电话网通信接口电路的实现电路参见图8，232电平转换芯片采用的是MAX232ECWP，其作用是将单片机产生的TTL串行信号转换成符合V28标准的232电平的信号，DB9插座提供和调制解调器相连接的出线接口，调制解调器直接和外部电话网相连。在232电平转换芯片上，RXD和TXD是来自单片机的串行收发数据，RS232RXD和RS232TXD是将RXD和TXD变换成232电平后的信号，根据规则连接到了DB9插座上。
通信接口电路可以根据所使用的传输网络的不同而采用不同的通信模块，如RS485、422、V.35甚至是E1等，这些通信模块只是实现手段上不同，就通信本身所达到的目的是一样的。
权利要求1.一种基于图像的直读式抄表系统集中器，其特征在于，包括通信接口电路，抄表控制电路，图像解码电路，抄表接口电路及电源供电电路，其中通信接口电路提供集中器与其后端设备的通信接口，前端连接抄表控制电路；抄表控制电路通过控制总线连接至抄表接口电路，并与图像解码电路的输出端相连，图像解码电路的输入端连接至抄表接口电路；抄表接口电路前端通过数据线和电源线与前端图像采集器相连；电源供电电路为集中器提供电源，并通过抄表接口电路为前端采集器提供电源。
2.根据权利要求1所述的基于图像的直读式抄表系统集中器，其特征在于所述的抄表控制电路包括处理机单元、处理器接口、存储单元、寻址控制单元、采集控制单元和存储控制单元，其中处理机单元通过处理器接口分别与寻址控制单元和存储控制单元相连，存储控制单元分别与采集控制单元和存储单元相连接。
专利摘要本实用新型公开了一种基于图像的直读式抄表系统集中器，特征是包括通信接口电路，抄表控制电路，图像解码电路，抄表接口电路及电源供电电路，其中通信接口电路提供集中器与其后端设备的通信接口，前端连接抄表控制电路；抄表控制电路通过控制总线连接至抄表接口电路，并与图像解码电路的输出端相连，图像解码电路的输入端连接至抄表接口电路；抄表接口电路前端通过数据线、电源线与前端图像采集器相连；电源供电电路为集中器提供电源，并通过抄表接口电路为前端采集器提供电源，优点是体积小、安装方便、工作稳定可靠安全、配合前端图像采集器和后端处理平台，可从表具上采集读数，代替人眼，杜绝了漏计和多计错误，适于各种表具。
文档编号G06K9/78GK2664076SQ200320115309
公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月10日 优先权日2003年12月10日
发明者徐利, 刘智广, 罗实, 刘建新 申请人:成都三零凯天通信实业有限公司