专利名称：流量计费表数字远传抄表系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属号码自动识别技术领域，尤其涉及一种流量计费 表数字远传抄表系统。
背景技术：
自改革开放以来，我国城市人口急剧增加。随着住宅建设规模 的迅速扩大，水表和煤气表的安装量也大幅度增加。由此带来如下 一些问题(1) 近年来的住宅楼层普遍高于改革开放之前，抄表人员劳动 强度明显加大；(2) 住户在家的时间明显少于改革开放之前，导致抄表时家中 无人的情况经常发生， 一些住户要往返多次才能够完成抄表工作；(3) 冒充抄表员私闯民宅作案事件时常发生，导致住户对于抄 表人员的不信任，拒绝其进入；(4) 出于保护个人隐私， 一些住户不愿意外人进入；(5) 抄表结果与住户读数不一致的情况也时常发生，由于没有 依据可查，从而经常引起不必要的争端。解决上述问题的最好方法之一就是实现表计的远传计费方式， 即将各用户的表计计量数据通过远传方式传递到一个集中的计费终 端，从而不需要抄表员进入用户住宅统计数据。
随着人们的生活水平不断提高，老百姓对生活环境提出了更高 的要求；在政府政策的鼓舞下，家居智能化得到了高速的发展。同 时，随着科技的发展，小区住宅除了满足人们最基本的居住要求， 还要将方便、省时的物业管理带给住户。实现住宅的智能抄表系统， 已成为新型智能小区的必备条件。通过上述分析可知开发智能表计计量读数远传抄表系统具有十 分明确、宽广、迫切的市场需求。因此，在分析国内外同类产品的 基础上，研制工作可靠、成本较低的表计远传抄表系统是新型智能 小区快速发展对科研人员提出的一个急需解决的新课题。通过对该 课题的研究，可以使自来水公司、煤气公司及物业部门从根本上取 消人工上门抄表的繁杂劳动，达到准确而便捷的收费，可节省人工 又可减少供水部门与客户之间的纠纷。它不但能提高管理部门的工 作效率，也适应现代用户对用水用气缴费的新需求。目前绝大多数企业的抄表技术仍为脉冲计数式，但这种有源方 式的抄表系统在实际应用中都会出现因断电、断线而使表计与远传 数据产生误差。目前国内已研制出的多种无源远传抄表系统，除摄像式远传抄 表系统外，其他无源远传抄表系统基本上都将传感器或者读取元器 件安装在表计内部。这些远传抄表系统可以在干式水表或者煤气表 中工作，但无法在湿式水表中长期工作。同时，这几类远传抄表系 统的数据获取单元都具有一定复杂性。由于上述存在问题，所以目前在国内远传抄表系统的近期发展 趋势基本是以"无源"、"直读"为方向。摄像式远传抄表系统属 于一种真正的无源直读工作方式，已经开始得到研究人员的关注。
无论干、湿环境，它都可以稳定工作，所以摄像式远传抄表系统必将成为今后远传抄表系统的发展方向。实用新型内容本实用新型旨在克服现有技术的不足之处而提供一种工作效率 高，抄表收费成本低，能实现一定范围内表计图像数据的自动采集， 并将相关数据实时传送到管理控制中心，在该管理控制中心服务器 上进行集中处理并自动识别的流量计费表数字远传抄表系统。本实用新型的目的是这样实现的流量计费表数字远传抄表系 统，它包括图像釆集与预处理部分、数字信号处理部分、数据存 储模块、显示部分；所述图像采集与预处理部分采集表计字轮号码 图像并对其进行预处理；所述数字信号处理部分接收来自图像采集 与预处理部分的数据，进行运算处理后，再将相关结果保存于数据 存储模块中；所述显示部分对表计号码图像识别信息加以显示。作为一种优选方案，本实用新型所述图像采集与预处理部分包 括面阵图像传感器、视频解码部分、可编程逻辑控制部分；所述 可编程逻辑控制部分实现与面阵图像传感器、视频解码部分及数据 存储模块的数据交换；所述视频解码部分将来自面阵图像传感器的 图像信号转换成数字图像数据，同时分离出对应的同步信号；所述 数字信号处理部分在同步信号的协调下将数字图像信号保存于数据 存储模块中。作为另一种优选方案，本实用新型还可配有数据传输部分；所 述数据传输部分将抄表结果传送到终端设备(如PDA)中。本实用新型包括嵌入式系统相关软硬件设计、针对表计表盘的 数字图像处理算法研究、数据传输与存储等技术。本实用新型将嵌
入式系统与数字图像处理以及模式识别技术相结合，可以满足社会 需求，方便人们的社会生活。基于图像识别的水表、煤气表远传抄表系统通过釆用通讯技术、 数字信号处理技术、控制技术等将一定范围内的表计图像数据采集 并实时通过通讯网络传送到该楼宇的管理中心。在该管理中心的服 务器上迸行集中处理并自动识别各表计的计量读数，从而实现了表 计的远传自动抄表，提高了抄表工作效率，降低了抄表收费的成本。采用机器视觉技术取代人眼视觉读取表计计量数据，是现有表 计计量数据远传方法无法比拟的，也是本实用新型的主要特色，主 要表现在以下几个方面(1) 现有表计远传系统传感器安装在表计内部，用户看不见， 即使所检测到的结果与表计表盘盘数据一致，也容易引起用户的怀 疑，当出现问题时难以核对。而本系统获取的数据实际上就是用户 在表计表盘上看到的读数，并能够将抄表时的计量读数以图像的方 式存储，便于事后查询。(2) 本系统不需要实时供电，只是在需要抄表时才临时提供电 源。所获取的数据实际上就是用户在表计表盘上看到的读数，因此， 不存在由于系统误差、累积误差等因素导致的抄表错误。(3) 本抄表系统利用DSP构建嵌入式系统操作，实现了计量数 据的脱机处理和现场获取。(4) 在表计读数识别方面，由于表计轮盘的滚动，造成号码体 常常分为上下两部分，如图1所示。对于表计中一个读数位上出现上下两个计数时，即上下两个数字均为不完整的情况，本抄表系统 可以准确地识别出正确结果。
基于图像识别的水表、煤气表远传抄表系统平时不工作，不用电，无功耗；对工作环境无特殊要求(水温、工作压力等)。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明。但 本实用新型的保护范围将不仅局限于下列内容的表述。图l为本实用新型表计读数自动识别的硬件总体结构框图；图2为本实用新型表计读数自动识别的硬件电路原理图。
具体实施方式
如图1、 2所示，流量计费表数字远传抄表系统，它包括图像 采集与预处理部分、数字信号处理部分、数据存储模块、显示部分； 所述图像采集与预处理部分采集表计字轮号码图像并对其进行预处 理；所述数字信号处理部分接收来自图像采集与预处理部分的数据， 进行运算处理后，再将相关结果保存于数据存储模块中；所述显示 部分对表计号码图像识别信息加以显示。其中，图像采集与预处理 部分包括面阵图像传感器、视频解码部分、可编程逻辑控制部分； 所述可编程逻辑控制部分实现与面阵图像传感器、视频解码部分及 数据存储模块的数据交换；所述视频解码部分将来自面阵图像传感 器的图像信号转换成数字图像数据，同时分离出对应的同步信号； 所述数字信号处理部分在同步信号的协调下将数字图像信号保存于 数据存储模块中。本实用新型以计算机视觉检测为重要技术手段，综合运用图像 处理和模式识别的知识，实现了水表、煤气表等表计计量数据的自 动识别技术。结合DSP电路，通过对表计号码图像的采集、图像处 理、号码体的定位、号码识别等算法，在软件和硬件两个方面完成
了一种基于图像识别的水表、煤气表远传抄表系统。一. 识别方法在识别方法上可由以下几个步骤构成 步骤一图像预处理图像预处理包括图像降噪、自适应阈值方法对图像进行二值 化分割。步骤二字符定位采用多次投影的方法确定每个数字在图像中的准确位置。 步骤三图像细化采用细化算法得到单象素宽的号码体。 步骤四特征提取包括穿线特征、航程特征、点特征等几何特征。 步骤五字符识别利用上述步骤得到的特征，采用特征融合技术，按照逐步细分 的方法对每个号码进行识别。二. 基于DSP的硬件电路实现本实用新型中基于DSP的硬件电路设计主要由图像采集与预处 理电路、数字图像处理电路、数据存储电路、数据传输和识别结果 显示电路等五部分组成。图像采集与预处理电路利用光电转换来采集表计字轮号码图 像，并进行必要的预处理，包括抗混叠滤波、放大和A/D转换等得 到表计字轮号码的数字图像数据，并提供给数字信号处理器(DSP)。数字图像处理电路将采集到的数字图像数据进行进一步的运算和处
理，如二值化等，得到与表计号码相对应的数据，并保存在数据存 储电路中，最后通过显示电路对结果进行直观显示并建立与其它设 备的通信来输出保存抄表数据。利用上述电路本实用新型实现了基于DSP电路的的水表、煤气 表远传抄表系统。本装置硬件部分主要由图像采集与预处理电路、数字图像处理 电路、数据存储电路、数据传输电路和识别结果显示电路等五部分 组成，系统硬件总体结构如图l、图2所示。图像采集与预处理电路利用光电转换来采集表计字轮号码图 像，并进行必要的预处理，包括抗混叠滤波、放大和A/D转换等得 到表计字轮号码的数字图像数据，并提供给数字信号处理器(DSP)。 数字图像处理电路将采集到的数字图像数据进行进一步的运算和处 理，如二值化等，得到与表计号码相对应的数据，并保存在数据存 储电路中，最后通过显示电路对结果进行直观显示并建立与其它设 备的通信来传输保存抄表数据。电路系统的工作原理由模拟摄像头采集的模拟图像信号经过 图像预处理电路的放大和A/D转换等处理转换为能够满足系统要求 的数字图像信号，同时分离出对应的同步信号；然后，数字信号处 理器(DSP)在同步信号的协调下将数字图像信号保存到系统的图像 数据存储空间中，为后续的号码图像二次预处理和识别准备好数据 源；当存储完一幅完整的表计号码图像以后便对该图像进行分割和 二值化等二次预处理，然后进行号码的识别处理；识别完一幅号码 图像后通过LED显示电路将识别结果直观地显示出来(图2)。
权利要求1、一种流量计费表数字远传抄表系统，其特征在于，包括图像采集与预处理部分、数字信号处理部分、数据存储模块、显示部分；所述图像采集与预处理部分采集表计字轮号码图像并对其进行预处理；所述数字信号处理部分接收来自图像采集与预处理部分的数据，进行运算处理后，再将相关结果保存于数据存储模块中；所述显示部分对表计号码图像识别信息加以显示。
2、 按照权利要求1所述的流量计费表数字远传抄表系统，其特 征在于所述图像采集与预处理部分包括面阵图像传感器、视频 解码部分、可编程逻辑控制部分；所述可编程逻辑控制部分实现与 面阵图像传感器、视频解码部分及数据存储模块的数据交换；所述 视频解码部分将来自面阵图像传感器的图像信号转换成数字图像数 据，同时分离出对应的同步信号；所述数字信号处理部分在同步信号的协调下将数字图像信号保存于数据存储模块中。
3、 按照权利要求1或2所述的流量计费表数字远传抄表系统，其特征在于还配有数据传输部分；所述数据传输部分将抄表结果传 送到终端设备中。
专利摘要本实用新型属号码自动识别技术领域，尤其涉及流量计费表数字远传抄表系统，包括图像采集与预处理部分、数字信号处理部分、数据存储模块、显示部分；所述图像采集与预处理部分采集表计字轮号码图像并对其进行预处理；所述数字信号处理部分接收来自图像采集与预处理部分的数据，进行运算处理后，再将相关结果保存于数据存储模块中；所述显示部分对表计号码图像识别信息加以显示；所述图像采集与预处理部分包括面阵图像传感器、视频解码部分、可编程逻辑控制部分。本实用新型将所采集的表计图像数据实时传送到管理中心进行集中处理并自动识别，从而实现了表计的远传自动抄表。
文档编号G08C19/00GK201035737SQ200620168790
公开日2008年3月12日 申请日期2006年12月31日 优先权日2006年12月31日
发明者张志佳, 桑海峰, 汤永华, 苑玮琦 申请人:沈阳工业大学