本实用新型属于自动抄表辅助设备技术领域，涉及一种水表码盘摄像识别远传设备，具体涉及一种电池供电的LoRa水表码盘摄像识别远传设备。
背景技术：
在自来水公司中，为了实现机械水表的自动抄表，通常都是采用MBUS水表码盘摄像识别远传设备来对机械水表的码盘数字进行识别和远传。但是，目前使用的MBUS水表码盘摄像识别远传设备是将摄像头拍摄的普通机械水表的码盘数字图片经过摄像识别远传设备的CPU处理后，通过MBUS有线的方式传输到采集器或集中器，然后通过采集器或集中器传输到移动、联通或电信的无线通信网路，最后再通过移动、联通或电信的无线通信网路传输到计算机上。采用这种方式，需要外部设备给MBUS水表码盘摄像识别远传设备提供直流24V电源。而直流24V电源需要通过220V交流电源转换而来。但是，由于大部分机械水表安装现场没有220V交流电源，这样限制了MBUS水表码盘摄像识别远传设备使用的通用性。同时，MBUS水表码盘摄像识别远传设备不能直接将数据传输到移动、联通或电信的无线通信网路，需要外加采集器或集中器。这样限制了水表码盘摄像识别远传模块使用的通用性，且增加了额外的采集设备，增加了成本。
鉴于现有技术的上述缺陷，目前急需一种新型的机械水表码盘摄像识别远传设备。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种电池供电的LoRa水表码盘摄像识别远传设备，其无需外供电源，且能直接将数据传输到无线抄表器，可实现自来水公司机械水表的自动抄表。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种电池供电的LoRa水表码盘摄像识别远传设备，其包括外壳，所述外壳固定在机械水表旁边，其特征在于，所述外壳内设置有CPU、电池、摄像头和LoRa芯片，其中，所述电池用于给所述CPU、摄像头和LoRa芯片供电，所述摄像头用于拍摄所述机械水表的码盘数字并将拍摄的照片传输给所述CPU，所述CPU用于对所述摄像头拍摄的照片进行解析以获得所述机械水表的码盘数字的数值，所述LoRa芯片与所述CPU相连，用于将所述CPU解析后的码盘数字的数值上传至无线抄表器。
进一步地，其中，所述外壳具有IP68防护等级。
更进一步地，其中，所述CPU为STM32芯片。
再进一步地，其中，所述电池为8500mAH大容量锂电池。
再更进一步地，其中，所述摄像头具有30万像素可调焦镜头。
最后，其中，所述LoRa芯片基于扩频通信技术将所述CPU解析后的码盘数字的数值上传至所述无线抄表器。
与现有的MBUS水表码盘摄像识别远传设备相比，本实用新型的电池供电的LoRa水表码盘摄像识别远传设备具有如下有益技术效果：
1、其自带电池，不需要使用外部设备提供电源，在使用时不受外部电源的限制，增加了使用的通用性。
2、其采用LoRa芯片，且LoRa芯片基于扩频通信技术直接将数值传输到无线抄表器，节省了中间环节，使用非常方便，且造价比较低。
3、该设备的应用，可实现自来水公司机械水表的自动抄表功能。
附图说明
图1是本实用新型的电池供电的LoRa水表码盘摄像识别远传设备的构成示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，实施例的内容不作为对本实用新型的保护范围的限制。
本实用新型涉及一种电池供电的LoRa水表码盘摄像识别远传设备，其由现有的MBUS水表码盘摄像识别远传设备改造而成，用于实现机械水表的远程自动抄表。
图1示出了本实用新型的电池供电的LoRa水表码盘摄像识别远传设备的构成示意图。如图1所示，本实用新型的电池供电的LoRa水表码盘摄像识别远传设备包括外壳100。所述外壳100固定在机械水表旁边。其中，该电池供电的LoRa水表码盘摄像识别远传设备的其它零部件都安装在所述外壳100内。优选地，所述外壳100具有IP68防护等级。这样，所述外壳100可以防止水进入所述外壳100内，进而有助于保护位于所述外壳100内的其它零部件。
所述外壳100内设置有CPU200、电池300、摄像头400和LoRa芯片500。
其中，所述电池300用于给所述CPU200、摄像头400和LoRa芯片500供电。在本实用新型中，由于所述电池供电的LoRa水表码盘摄像识别远传设备自带所述电池300，因此，不需要使用外部设备提供电源，在使用时不受外部电源的限制，增加了该LoRa水表码盘摄像识别远传设备使用的通用性。并且，在本实用新型中，优选地，所述电池300为8500mAH大容量锂电池。这样，其容量大，使用时间长，不需要经常人工更换电池，使用更加方便。
所述摄像头400用于拍摄所述机械水表的码盘数字并将拍摄的照片传输给所述CPU200。在安装时，所述摄像头400对着所述机械水表的码盘，以便于拍摄所述机械水表的码盘数字。在本实用新型中，优选地，所述摄像头400具有30万像素可调焦镜头。这样，一方面使得其拍摄的图片更清晰从而更便于所述CPU200对所拍摄的图片进行解析以及更便于确保解析后的码盘数字的数值的正确性；另一方面，由于可调焦，使得其对安装位置要求不严格，适用性更广、使用更加方便。
所述CPU200用于对所述摄像头400拍摄的照片进行解析以获得所述机械水表的码盘数字的数值。在本实用新型中，优选地，所述CPU200为STM32芯片。所述STM32芯片为嵌入式低功耗微芯片。这样，所述CPU200可以运用各种算法对所述摄像头400拍摄的数字图片进行解析得到码盘数字的数值。
在本实用新型中，所用到的主要算法包括如下算法：
1、双PID自适应快速曝光算法
CPU控制摄像头所获取的图片的质量，将直接影响后续处理的复杂度和准确度，而曝光的效果将直接影响到图片的质量。如果采用自适应曝光算法，则需要消耗掉大量的时间和软硬件资源，而在电池供电的系统中，单一功能持续时间长就意味着功耗大，需要消耗掉更多的电池能量。因此为了降低功耗，必须要加快拍照取图时间，同时缩短曝光LED照明时间。为达到此目的，结合摄像水表结构特点，采用双PID自适应快速曝光算法。其主要处理过程可以分为两步，第一步粗调曝光时间，第二步细调曝光增益。算法运行以设定的亮度值为目标，首先打开以经验参数进行曝光并取样亮度值，若取样的亮度值未能达到目标亮度值，或者超过目标亮度值，则通过调整曝光时间参数，比较获取的亮度是否能够达到目标亮度值；若能够达到目标亮度值，则停止曝光迭代，开启图片拍摄和传输至CPU过程。如果粗调接收仍未能达到理想的亮度值，则通过调整曝光增益参数，进行迭代，直到达到目标的亮度值。采用此算法，通过在黑暗和明亮的自然光环境下，均可达到快速准确曝光的目的，相对采用传统的自适应曝光算法，曝光时间从3-5s缩短到500ms，并且可获取稳定图片。
2、双LED曝光控制算法
水表码盘通常是长方形或者是正方形，边界带椭圆的形状。为了获取较好亮度的码盘图片，需要尽可能地采用高亮度的LED来进行曝光。如果采取单一曝光灯，则需要将曝光位置设置在中间位置，而设置到中间位置，则会通过摄像头在所获取的图片上产生大的光斑，影响识别效果。为了尽可能地照亮码盘，并且在图片上不产生光斑，采用两组(每组各有两只)的双LED曝光的机构，分别控制两组LED照亮码盘的左右部分，再通过拼接算法来获取曝光良好的图片。
3、可变阈值双二值化算法
为获取准确的识别数字，需要分别获取出码盘位置和码盘上的数字位置。由于整图区域内图像亮度不一，为了准确获取识别数字，设计了可变阈值双二值化算法。第一阶段为码盘定位阶段，在此阶段，为了获得码盘边界特征，采用一组经验二值化参数，作为二值化阈值，对图片进行边界区域试探获取；当系统获取到准确的码盘边界后，开启另一组经验二值化参数，作为二值化阈值，码盘进行二值化，以便进行码盘分割。通过此过程，可将码盘识别出，并且将码盘进行分割，得到准确的识别目标。
4、投影特征识别算法
在获取了质量较高的待识别图片目标之后，采用投影特征识别算法，将图片上数字的特征分别以码盘的横纵方向为坐标轴进行投影焦点分析，匹配特征，对图像数字进行初步识别。
5、模板匹配算法
在图像数字进行了初步识别的基础之上，采用模板匹配算法，利用对表计预先存储好的识别模板，来对比所识别出来的数字与标准化模板匹配程度，满足匹配阈值情况下，输出匹配结果和识别结果。
上述各种算法都是现有技术，并非本实用新型的重点，因此，不再做更详细的介绍。
所述LoRa芯片500与所述CPU200相连，用于将所述CPU200解析后的码盘数字的数值上传至无线抄表器600。所述LoRa芯片500为低功耗通用芯片。在本实用新型中，所述LoRa芯片500基于扩频通信技术将所述CPU200解析后的码盘数字的数值上传至所述无线抄表器600。由于所述LORA芯片500基于扩频通信技术进行数值的传输，因此，其具有传输距离远、超低功耗、低成本等特点。
本实用新型的电池供电的LoRa水表码盘摄像识别远传设备通过摄像头拍摄机械水表图片，将图片传到CPU进行图片识别，识别后的数值通过LORA芯片上传至无线抄表器。该设备的应用，可实现自来水公司机械水表的自动抄表功能。同时，由于其自带电池，不需要使用外部设备提供电源，在使用时不受外部电源的限制，增加了使用的通用性。而且，其LoRa芯片基于扩频通信技术直接将数值传输到无线抄表器，节省了中间环节，使用非常方便，且造价比较低。
本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本实用新型的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之列。