專利名稱：流量計費表數(shù)字遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬號碼自動識別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種流量計費 表數(shù)字遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自改革開放以來，我國城市人口急劇增加。隨著住宅建設(shè)規(guī)模 的迅速擴(kuò)大，水表和煤氣表的安裝量也大幅度增加。由此帶來如下 一些問題(1) 近年來的住宅樓層普遍高于改革開放之前，抄表人員勞動 強度明顯加大；(2) 住戶在家的時間明顯少于改革開放之前，導(dǎo)致抄表時家中 無人的情況經(jīng)常發(fā)生， 一些住戶要往返多次才能夠完成抄表工作；(3) 冒充抄表員私闖民宅作案事件時常發(fā)生，導(dǎo)致住戶對于抄 表人員的不信任，拒絕其進(jìn)入；(4) 出于保護(hù)個人隱私， 一些住戶不愿意外人進(jìn)入；(5) 抄表結(jié)果與住戶讀數(shù)不一致的情況也時常發(fā)生，由于沒有 依據(jù)可查，從而經(jīng)常引起不必要的爭端。解決上述問題的最好方法之一就是實現(xiàn)表計的遠(yuǎn)傳計費方式， 即將各用戶的表計計量數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)傳方式傳遞到一個集中的計費終 端，從而不需要抄表員進(jìn)入用戶住宅統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
隨著人們的生活水平不斷提高，老百姓對生活環(huán)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發(fā)展。同 時，隨著科技的發(fā)展，小區(qū)住宅除了滿足人們最基本的居住要求， 還要將方便、省時的物業(yè)管理帶給住戶。實現(xiàn)住宅的智能抄表系統(tǒng)， 已成為新型智能小區(qū)的必備條件。通過上述分析可知開發(fā)智能表計計量讀數(shù)遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)具有十 分明確、寬廣、迫切的市場需求。因此，在分析國內(nèi)外同類產(chǎn)品的 基礎(chǔ)上，研制工作可靠、成本較低的表計遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)是新型智能 小區(qū)快速發(fā)展對科研人員提出的一個急需解決的新課題。通過對該 課題的研究，可以使自來水公司、煤氣公司及物業(yè)部門從根本上取 消人工上門抄表的繁雜勞動，達(dá)到準(zhǔn)確而便捷的收費，可節(jié)省人工 又可減少供水部門與客戶之間的糾紛。它不但能提高管理部門的工 作效率，也適應(yīng)現(xiàn)代用戶對用水用氣繳費的新需求。目前絕大多數(shù)企業(yè)的抄表技術(shù)仍為脈沖計數(shù)式，但這種有源方 式的抄表系統(tǒng)在實際應(yīng)用中都會出現(xiàn)因斷電、斷線而使表計與遠(yuǎn)傳 數(shù)據(jù)產(chǎn)生誤差。目前國內(nèi)已研制出的多種無源遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)，除攝像式遠(yuǎn)傳抄 表系統(tǒng)外，其他無源遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)基本上都將傳感器或者讀取元器 件安裝在表計內(nèi)部。這些遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)可以在干式水表或者煤氣表 中工作，但無法在濕式水表中長期工作。同時，這幾類遠(yuǎn)傳抄表系 統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取單元都具有一定復(fù)雜性。由于上述存在問題，所以目前在國內(nèi)遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)的近期發(fā)展 趨勢基本是以"無源"、"直讀"為方向。攝像式遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)屬 于一種真正的無源直讀工作方式，已經(jīng)開始得到研究人員的關(guān)注。
無論干、濕環(huán)境，它都可以穩(wěn)定工作，所以攝像式遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)必將成為今后遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)的發(fā)展方向。實用新型內(nèi)容本實用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種工作效率 高，抄表收費成本低，能實現(xiàn)一定范圍內(nèi)表計圖像數(shù)據(jù)的自動采集， 并將相關(guān)數(shù)據(jù)實時傳送到管理控制中心，在該管理控制中心服務(wù)器 上進(jìn)行集中處理并自動識別的流量計費表數(shù)字遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的流量計費表數(shù)字遠(yuǎn)傳抄表系 統(tǒng)，它包括圖像釆集與預(yù)處理部分、數(shù)字信號處理部分、數(shù)據(jù)存 儲模塊、顯示部分；所述圖像采集與預(yù)處理部分采集表計字輪號碼 圖像并對其進(jìn)行預(yù)處理；所述數(shù)字信號處理部分接收來自圖像采集 與預(yù)處理部分的數(shù)據(jù)，進(jìn)行運算處理后，再將相關(guān)結(jié)果保存于數(shù)據(jù) 存儲模塊中；所述顯示部分對表計號碼圖像識別信息加以顯示。作為一種優(yōu)選方案，本實用新型所述圖像采集與預(yù)處理部分包 括面陣圖像傳感器、視頻解碼部分、可編程邏輯控制部分；所述 可編程邏輯控制部分實現(xiàn)與面陣圖像傳感器、視頻解碼部分及數(shù)據(jù) 存儲模塊的數(shù)據(jù)交換；所述視頻解碼部分將來自面陣圖像傳感器的 圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，同時分離出對應(yīng)的同步信號；所述 數(shù)字信號處理部分在同步信號的協(xié)調(diào)下將數(shù)字圖像信號保存于數(shù)據(jù) 存儲模塊中。作為另一種優(yōu)選方案，本實用新型還可配有數(shù)據(jù)傳輸部分；所 述數(shù)據(jù)傳輸部分將抄表結(jié)果傳送到終端設(shè)備(如PDA)中。本實用新型包括嵌入式系統(tǒng)相關(guān)軟硬件設(shè)計、針對表計表盤的 數(shù)字圖像處理算法研究、數(shù)據(jù)傳輸與存儲等技術(shù)。本實用新型將嵌
入式系統(tǒng)與數(shù)字圖像處理以及模式識別技術(shù)相結(jié)合，可以滿足社會 需求，方便人們的社會生活?；趫D像識別的水表、煤氣表遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)通過釆用通訊技術(shù)、 數(shù)字信號處理技術(shù)、控制技術(shù)等將一定范圍內(nèi)的表計圖像數(shù)據(jù)采集 并實時通過通訊網(wǎng)絡(luò)傳送到該樓宇的管理中心。在該管理中心的服 務(wù)器上迸行集中處理并自動識別各表計的計量讀數(shù)，從而實現(xiàn)了表 計的遠(yuǎn)傳自動抄表，提高了抄表工作效率，降低了抄表收費的成本。采用機器視覺技術(shù)取代人眼視覺讀取表計計量數(shù)據(jù)，是現(xiàn)有表 計計量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳方法無法比擬的，也是本實用新型的主要特色，主 要表現(xiàn)在以下幾個方面(1) 現(xiàn)有表計遠(yuǎn)傳系統(tǒng)傳感器安裝在表計內(nèi)部，用戶看不見， 即使所檢測到的結(jié)果與表計表盤盤數(shù)據(jù)一致，也容易引起用戶的懷 疑，當(dāng)出現(xiàn)問題時難以核對。而本系統(tǒng)獲取的數(shù)據(jù)實際上就是用戶 在表計表盤上看到的讀數(shù)，并能夠?qū)⒊頃r的計量讀數(shù)以圖像的方 式存儲，便于事后查詢。(2) 本系統(tǒng)不需要實時供電，只是在需要抄表時才臨時提供電 源。所獲取的數(shù)據(jù)實際上就是用戶在表計表盤上看到的讀數(shù)，因此， 不存在由于系統(tǒng)誤差、累積誤差等因素導(dǎo)致的抄表錯誤。(3) 本抄表系統(tǒng)利用DSP構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)操作，實現(xiàn)了計量數(shù) 據(jù)的脫機處理和現(xiàn)場獲取。(4) 在表計讀數(shù)識別方面，由于表計輪盤的滾動，造成號碼體 常常分為上下兩部分，如圖1所示。對于表計中一個讀數(shù)位上出現(xiàn)上下兩個計數(shù)時，即上下兩個數(shù)字均為不完整的情況，本抄表系統(tǒng) 可以準(zhǔn)確地識別出正確結(jié)果。
基于圖像識別的水表、煤氣表遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)平時不工作，不用電，無功耗；對工作環(huán)境無特殊要求(水溫、工作壓力等)。


以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進(jìn)一步說明。但 本實用新型的保護(hù)范圍將不僅局限于下列內(nèi)容的表述。圖l為本實用新型表計讀數(shù)自動識別的硬件總體結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實用新型表計讀數(shù)自動識別的硬件電路原理圖。
具體實施方式
如圖1、 2所示，流量計費表數(shù)字遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)，它包括圖像 采集與預(yù)處理部分、數(shù)字信號處理部分、數(shù)據(jù)存儲模塊、顯示部分； 所述圖像采集與預(yù)處理部分采集表計字輪號碼圖像并對其進(jìn)行預(yù)處 理；所述數(shù)字信號處理部分接收來自圖像采集與預(yù)處理部分的數(shù)據(jù)， 進(jìn)行運算處理后，再將相關(guān)結(jié)果保存于數(shù)據(jù)存儲模塊中；所述顯示 部分對表計號碼圖像識別信息加以顯示。其中，圖像采集與預(yù)處理 部分包括面陣圖像傳感器、視頻解碼部分、可編程邏輯控制部分； 所述可編程邏輯控制部分實現(xiàn)與面陣圖像傳感器、視頻解碼部分及 數(shù)據(jù)存儲模塊的數(shù)據(jù)交換；所述視頻解碼部分將來自面陣圖像傳感 器的圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，同時分離出對應(yīng)的同步信號； 所述數(shù)字信號處理部分在同步信號的協(xié)調(diào)下將數(shù)字圖像信號保存于 數(shù)據(jù)存儲模塊中。本實用新型以計算機視覺檢測為重要技術(shù)手段，綜合運用圖像 處理和模式識別的知識，實現(xiàn)了水表、煤氣表等表計計量數(shù)據(jù)的自 動識別技術(shù)。結(jié)合DSP電路，通過對表計號碼圖像的采集、圖像處 理、號碼體的定位、號碼識別等算法，在軟件和硬件兩個方面完成
了一種基于圖像識別的水表、煤氣表遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)。一. 識別方法在識別方法上可由以下幾個步驟構(gòu)成 步驟一圖像預(yù)處理圖像預(yù)處理包括圖像降噪、自適應(yīng)閾值方法對圖像進(jìn)行二值 化分割。步驟二字符定位采用多次投影的方法確定每個數(shù)字在圖像中的準(zhǔn)確位置。 步驟三圖像細(xì)化采用細(xì)化算法得到單象素寬的號碼體。 步驟四特征提取包括穿線特征、航程特征、點特征等幾何特征。 步驟五字符識別利用上述步驟得到的特征，采用特征融合技術(shù)，按照逐步細(xì)分 的方法對每個號碼進(jìn)行識別。二. 基于DSP的硬件電路實現(xiàn)本實用新型中基于DSP的硬件電路設(shè)計主要由圖像采集與預(yù)處 理電路、數(shù)字圖像處理電路、數(shù)據(jù)存儲電路、數(shù)據(jù)傳輸和識別結(jié)果 顯示電路等五部分組成。圖像采集與預(yù)處理電路利用光電轉(zhuǎn)換來采集表計字輪號碼圖 像，并進(jìn)行必要的預(yù)處理，包括抗混疊濾波、放大和A/D轉(zhuǎn)換等得 到表計字輪號碼的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并提供給數(shù)字信號處理器(DSP)。數(shù)字圖像處理電路將采集到的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的運算和處
理，如二值化等，得到與表計號碼相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，并保存在數(shù)據(jù)存 儲電路中，最后通過顯示電路對結(jié)果進(jìn)行直觀顯示并建立與其它設(shè) 備的通信來輸出保存抄表數(shù)據(jù)。利用上述電路本實用新型實現(xiàn)了基于DSP電路的的水表、煤氣 表遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)。本裝置硬件部分主要由圖像采集與預(yù)處理電路、數(shù)字圖像處理 電路、數(shù)據(jù)存儲電路、數(shù)據(jù)傳輸電路和識別結(jié)果顯示電路等五部分 組成，系統(tǒng)硬件總體結(jié)構(gòu)如圖l、圖2所示。圖像采集與預(yù)處理電路利用光電轉(zhuǎn)換來采集表計字輪號碼圖 像，并進(jìn)行必要的預(yù)處理，包括抗混疊濾波、放大和A/D轉(zhuǎn)換等得 到表計字輪號碼的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，并提供給數(shù)字信號處理器(DSP)。 數(shù)字圖像處理電路將采集到的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的運算和處 理，如二值化等，得到與表計號碼相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，并保存在數(shù)據(jù)存 儲電路中，最后通過顯示電路對結(jié)果進(jìn)行直觀顯示并建立與其它設(shè) 備的通信來傳輸保存抄表數(shù)據(jù)。電路系統(tǒng)的工作原理由模擬攝像頭采集的模擬圖像信號經(jīng)過 圖像預(yù)處理電路的放大和A/D轉(zhuǎn)換等處理轉(zhuǎn)換為能夠滿足系統(tǒng)要求 的數(shù)字圖像信號，同時分離出對應(yīng)的同步信號；然后，數(shù)字信號處 理器(DSP)在同步信號的協(xié)調(diào)下將數(shù)字圖像信號保存到系統(tǒng)的圖像 數(shù)據(jù)存儲空間中，為后續(xù)的號碼圖像二次預(yù)處理和識別準(zhǔn)備好數(shù)據(jù) 源；當(dāng)存儲完一幅完整的表計號碼圖像以后便對該圖像進(jìn)行分割和 二值化等二次預(yù)處理，然后進(jìn)行號碼的識別處理；識別完一幅號碼 圖像后通過LED顯示電路將識別結(jié)果直觀地顯示出來(圖2)。
權(quán)利要求1、一種流量計費表數(shù)字遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)，其特征在于，包括圖像采集與預(yù)處理部分、數(shù)字信號處理部分、數(shù)據(jù)存儲模塊、顯示部分；所述圖像采集與預(yù)處理部分采集表計字輪號碼圖像并對其進(jìn)行預(yù)處理；所述數(shù)字信號處理部分接收來自圖像采集與預(yù)處理部分的數(shù)據(jù)，進(jìn)行運算處理后，再將相關(guān)結(jié)果保存于數(shù)據(jù)存儲模塊中；所述顯示部分對表計號碼圖像識別信息加以顯示。
2、 按照權(quán)利要求1所述的流量計費表數(shù)字遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)，其特 征在于所述圖像采集與預(yù)處理部分包括面陣圖像傳感器、視頻 解碼部分、可編程邏輯控制部分；所述可編程邏輯控制部分實現(xiàn)與 面陣圖像傳感器、視頻解碼部分及數(shù)據(jù)存儲模塊的數(shù)據(jù)交換；所述 視頻解碼部分將來自面陣圖像傳感器的圖像信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù) 據(jù)，同時分離出對應(yīng)的同步信號；所述數(shù)字信號處理部分在同步信號的協(xié)調(diào)下將數(shù)字圖像信號保存于數(shù)據(jù)存儲模塊中。
3、 按照權(quán)利要求1或2所述的流量計費表數(shù)字遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)，其特征在于還配有數(shù)據(jù)傳輸部分；所述數(shù)據(jù)傳輸部分將抄表結(jié)果傳 送到終端設(shè)備中。
專利摘要本實用新型屬號碼自動識別技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及流量計費表數(shù)字遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)，包括圖像采集與預(yù)處理部分、數(shù)字信號處理部分、數(shù)據(jù)存儲模塊、顯示部分；所述圖像采集與預(yù)處理部分采集表計字輪號碼圖像并對其進(jìn)行預(yù)處理；所述數(shù)字信號處理部分接收來自圖像采集與預(yù)處理部分的數(shù)據(jù)，進(jìn)行運算處理后，再將相關(guān)結(jié)果保存于數(shù)據(jù)存儲模塊中；所述顯示部分對表計號碼圖像識別信息加以顯示；所述圖像采集與預(yù)處理部分包括面陣圖像傳感器、視頻解碼部分、可編程邏輯控制部分。本實用新型將所采集的表計圖像數(shù)據(jù)實時傳送到管理中心進(jìn)行集中處理并自動識別，從而實現(xiàn)了表計的遠(yuǎn)傳自動抄表。
文檔編號G08C19/00GK201035737SQ200620168790
公開日2008年3月12日 申請日期2006年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月31日
發(fā)明者張志佳, 桑海峰, 湯永華, 苑瑋琦 申請人:沈陽工業(yè)大學(xué)