一种面向小区的高效率远程抄表方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种面向小区的高效率远程抄表方法及系统。
【背景技术】
[0002]目前，我国城市居民的用表基本上都是由抄表工人定期查抄，这种人工抄表方式不仅耗费大量的人力、物力、时间、准确度低、可靠性差，而且，如果白天抄表可能存在与用户时间冲突，而晚上入户抄表可能给住户带来安全隐患等情况。另外，传统的人工抄表方式也不能满足居民对用水服务质量的要求。随着我国城市化的发展，当前国内普遍采用的这种人工抄表方式已经越来越难以适应智能化系统的发展和人们生活节奏的提高。因此，迫切需要开发远程的自动抄表系统。
[0003]系统中抄表集中器与PC服务器之间的远程数据通信方式主要有公用电话网及电力载波通讯等。其中，公用电话网数据传输速率低，而且仅限于电话网的铺设场所，所以不易推广；电力载波通讯方式在噪声的干扰下影响数据传输的质量。本发明系统采用GSM无线网络完成抄表集中器与PC服务器之间的远程数据通信，提高了抄表效率。抄表集中器与采集器之间的通讯方式主要有M-BUS及无线传输等。其中，无线抄表方式易受外界干扰、系统运行费用高，而M-BUS总线通信可以使用低价格的电缆且能够远距离传输信号，所以本发明系统采用M-BUS完成抄表集中器与采集器之间的通信。
[0004]大多数的远程抄表系统都是基于8位和16位的处理器，系统性能低，本发明系统使用基于32位的ARM核的处理器，具有高性能、稳定的优势。现有的远程抄表系统大多需要换装电子的计量仪表，然后由它来发送计量数据，改造成本大；本发明不用改造传统的仪表，只需加装采集装置就能识别和发送数据，简单方便，成本低。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中远程抄表系统需要更换传统计量仪表，并且无线传输方式效率低下的缺陷，提供一种数据传输效率高的面向小区的高效率远程抄表方法及系统。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
本发明提供一种面向小区的高效率远程抄表方法，包括以下步骤:
51、服务器通过GSM网络向抄表集中器发送数据采集指令；抄表集中器通过M-BUS总线将采集指令发送至设置在计量仪表上的采集器，采集器获取计量仪表的图像；
52、采集器对采集到的图像使用基于灰度图像的模板匹配方法进行识别，具体步骤为:
521、对计量仪表的图像进行预处理，并对预处理后的图像进行字符定位；
522、将定位后的待识别字符图像的左上角与模板图像的左上角对齐，模板为黑且图像也为黑的像素点为符合点，统计符合点的个数；模板为白且图像为黑或模板为黑且图像为白的点为不符合点，统计不符合点的个数；符合点与不符合点数量的差记作差异程度； S23、对所有点进行循环统计，得到最小差异度，记作该模板对该图像的差异度；重复下一个模板，直到所有模板都统计完毕，统计差异度最小的模板为识别结果，即识别的字符；
S3、将识别出的计量仪表数据通过M-BUS总线发送给抄表集中器，并由抄表集中器汇总后，通过GSM网络发送到服务器端。
[0007]步骤S2中的图像预处理方法具体包括:图像分割、图像二值化、图像均值滤波和图像线性拉伸。
[0008]步骤S2中的字符定位方法具体包括:边缘检测、数字形态学处理、投影法和快速傅里叶变换方法。
[0009]本发明还提供一种面向小区的高效率远程抄表系统，其特征在于，包括设置在计量仪表上的采集器、M-BUS总线、抄表集中器和服务器，所述采集器通过所述M-BUS总线与所述抄表集中器相连；
所述采集器接收到所述抄表集中器发送的数据采集指令后，对计量仪表进行图像采集，并对图像进行识别处理，得到仪表的计量数据；
所述M-BUS总线将所述抄表集中器的数据采集指令传输给所述采集器，并将所述采集器处理得到的计量数据传输给所述抄表集中器；
所述抄表集中器用于对计量数据进行汇总集中，并通过GSM网络将汇总后的计量数据发送给所示服务器；
所述服务器用于通过GSM网络向所述抄表集中器发送数据采集指令，并对接收到的计量数据进行处理和存储，配合所述服务器端的人机界面。
[0010]所述采集器还包括用于存储图像和数据的存储器。
[0011]所述服务器包括传输部分和管理部分，其中所述管理部分包括输入用户资讯模块、输入查询资讯模块、查询结果显示模块、资料分析模块和用户资料管理模块。
[0012]所述采集器采用ARM处理器对计量仪表的数据图像进行采集和处理。
[0013]本发明产生的有益效果是:本发明提供的面向小区的高效率远程抄表方法，通过采集器采集计量仪表的数据图像，并对其进行图像识别，得到计量数据，具有较高的识别效率，并且不需要更换传统的计量仪表，节约成本；将识别后的数据通过M-BUS总线发送给抄表集中器，然后通过GSM网络发送给服务器，数据传输可靠，提高了传输效率和数据完整率。
【附图说明】
[0014]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
图1是本发明实施例的面向小区的高效率远程抄表方法的流程图；
图2是本发明实施例的面向小区的高效率远程抄表系统的结构示意图；
图3是本发明实施例的面向小区的高效率远程抄表系统的服务器传输模块结构示意图；
图4是本发明实施例的面向小区的高效率远程抄表系统的服务器管理模块结构示意图；
图中1-采集器，2-M-BUS总线，3-抄表集中器，4-服务器。
【具体实施方式】
[0015]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0016]如图1所示，本发明实施例的面向小区的高效率远程抄表方法，包括以下步骤:
S1、服务器通过GSM网络向抄表集中器发送数据采集指令；抄表集中器通过M-BUS总线将采集指令发送至设置在计量仪表上的采集器，采集器获取计量仪表的图像；抄表集中器可以在小区每栋楼上安装一台；采集器数据采集硬件可使用CMOS数字图像传感器0V7620，对水表数据图像进行采集，选用基于ARM Cortex-M3内核的STM32系列芯片对采集到的数据图像进行识别处理得到表数据。
[0017]S2、采集器对采集到的图像使用基于灰度图像的模板匹配方法进行识别，具体步骤为:
S21、对计量仪表的图像进行预处理，并对预处理后的图像进行字符定位；直接采集到的图片，由于噪声点等一系列因素的存在，不能直接用于字符识别。这就需要经过图像预处理这一关键步骤，主要分为:图像分割，图像二值化，均值滤波，线性拉伸四个部分。
[0018]首先进行图像分割，将采集到的图片按照字符个数分割。设目标图像高为h，目标像素宽为W。对于两个字符之间的距离可定义为相邻两个完整包含目标字符的w*h大小的图像之间的左侧图像的最右点与右侧图像的最左点的横坐标差值。假设两字符间距为X，根据X与w可得出每个目标字符的左上角的像素点的坐标值，即可根据X、h将目标字符存入缓存。计算字符之间间距X= (b-a-n*w) / (η-1)。
[0019]图像均值滤波是线性滤波算法的一种典型处理方式，在图像中制定一个模板给目标像素，该模板包括了其周围的临近像素，利用模板中的全体像素的平均值来取代原来像素值。图像线性拉伸可以使图像动态范围增大，图像对比图扩展，图像变清晰，特征变清晰，摆阔灰度变换，线性变换。
[0020]图像二值化就是讲图像上的像素点的灰度值设置为O或255，也就是将这个图像呈现出明显的黑白效果。将图片二值化后没确定上下边界，然后根据边界按比例将原分割图片空隙去掉，将字符部分进行整合。
[0021]对预处理完成的图像，综合利用了边缘检测、数学形态学处理、投影法以及快速傅里叶变换方法完成了随机角度倾斜的水表字轮的定位。
[0022]S22、将定位后的待识别字符图像与模板图像对齐，模板的像素点为黑色可以表示为模板为1，模板的像素点为白色可以表示为模板为0，模板为I且图像为黑的像素点为符合点，统计符合点的个数；模板为O且图像为黑或模板为I且图像为白的点为不符合点，统计不符合点的个数；符合点与不符合点数量的差记作差异程度；例如:如果待识别图像是版字符，则将切割后的模板与去空隙的图像提取出，如果是完整字符，则直接提取完整的模板与待识别图像。将模板的左上角与待识别图像的左上角对齐，统计模板为I且图像为黑的像素点的个数即为符合点，统计模板为O且图像为黑或模板为I且图像为白的点即为不符合点，符合点与不符合点做差记为差异程度。
[0023]S23、对所有点进行循环统计，得到最小差异度，记作该模板对该图像的差异度；重复下一个模板，直到所有模板都统计完毕，统计差异度最小的模板为识别结果，即识别的字符；例如:按模板左上角点与图像对的点每次增加一行循环直到模板下边缘与待识别图像下边缘重合，统计出最小差异程度，记为该模板对该图像的差异度。提取下一个或下两个模板，重复步骤直到所有模板都读取到结束，统计差异程度最小的模板，模板编号记为识别结果O
[0024]S3、将识别出的计量仪表数据通过M-BUS总线发送给抄表集中器，并由抄表集中器汇总后，抄表集中器完成与采集器的数据通信工作，接收采集器返回的水表数据，并将数据在存储器内存储，通过GSM网络发送至所述PC服务器。
[0025]如图2所示，本发明实施例的面向小区的高效率远程抄表系统用于实现上述实施例的面向小区的高效率远程抄表方法，具体包括:
设置在计量仪表上的采集器1、M-BUS总线2、抄表集中器3和服务器4，采集器I通过M-BUS总线2与抄表集中器3相连；
采集器I接收到抄表集中器3发送的数据采集指令后，对计量仪表进行图像采集，并对图像进行识别处理，得到仪表的计量数据；采集器I的系统包括图像采集模块、微处理器模块和存储