指针式水表数据远传系统的研究
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摘 要：分析现有人工抄表方式及已有水表自动抄表系统存在的问题，提出一种低成本的基于视觉技术的指针式水表远传抄表系统的设计方案。该系统平时不需要供电，只是在抄表时才临时提供电源，具有节电功能且无数据累计误差；水表读数以图像方式保存，当出现问题时便于用户核对。采用图像截取方法仅采集对识别有用的图像信息，降低对存储空间及处理速度的要求，用较低成本的处理器替代高成本专用图像处理器，降低电路成本；根据采集的指针图像特点和指针式水表的结构特征，设计确定指针指向的算法，并将识别软件嵌入到硬件采集器中，在硬件采集器中实现指针式水表读数的识别。实验证其可应用性，对指针式水表数据远传系统的发展有重要意义。
关键词：DSP； 指针式水表； 自动识别；远传抄表系统
中图分类号：TM769；TP39 文献标识码：A
文章编号：1004-373X(2008)10-061-03オ
Study of Remote Reading System of Pointer Water-meter
YUAN Weiqi,LIU Hui
(Visual Inspection Technology Institute,Shenyang University of Technology,Shenyang,110023,China)オ
Abstract： The problems of present manual water measuring and automatic reading systems of water-meter are analyzed,then a kind oflow cost remote reading system of pointer water-meter based on vision is put forward.Power is needed only in water measuring,which can save eletricity and has no accumulative errors;the users check easily because the readings of water-meter is stored in image.The image intercepting method is used to collect the useful image in this system,which can reduce the need of storage and process speed,so low cost processor can be used instead of high cost processor,this method makes the cost of the electro circuit practical.The arithmetic of recognizing the direction of pointers is designed based on the image′s characteristic and pointer water meters′ configuration characters,and recognisition arithmetic is embeded in hardware,so image recognition is completed in the hardware circuit.The experimental result shows that this device can be applied and has important significance on meter data transmission system.
Keywords：DSP;pointer water-meter;automatic recognizing;remote reading system of water-meter
1 引 言
近年来我国城市人口急剧增加，随之住宅建设规模也迅速扩大，水表安装量也大幅度增加。由此带来如下一些问题：如住宅楼层较高抄表人员劳动强度明显加大；冒充抄表员私闯民宅作案事件时常发生；出于保护个人隐私，一些住户不愿意外人进入；抄表结果与住户读数不一致引起争端等。而且抄表过程中由于抄表不到位，私自调表改读数等人为因素造成的水损是全部水损的主要部分，这关系到自来水公司的经济效益和国家水资源的合理利用，甚至会涉及到子孙后代的生存大计。此外，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。
目前市场上有2种自动抄表系统投入使用：一种是三表（水电煤气）远传抄表系统[1]，普遍采用的是脉冲计数式，这种方式由于需带电工作，易造成停电漏记，并有累计误差[2]；一种是IC卡式水表[3]。这2种方式都需对原有水表进行改造，投资和工作量大。而国外的全电子式流量表虽然计量精度高，使用方便，但价格昂贵，不适合我国情。基于视觉的指针式水表远传抄表系统是远传抄表系统的一种，属于真正的直读工作方式；他不需对原有水表进行改造；在干、湿环境都可以稳定工作；不需要实时供电，只是在需要抄表时才临时提供电源，无累计误差；获取的数据实际上就是用户在表计表盘上看到的读数，当出现问题时便于用户核对。
目前国内已有的方案[4]是利用电子抄表器采集整个表盘图像，然后通过通信接口输入到读数自动识别计算机系统中进行识别处理。因为传输的是图像信息系统的数据处理量和存储量相对较大，对硬件要求较高。因此本文提出了另一种方案，该方案不采集完整的表盘图像，采用图像截取方法仅采集对识别有用的图像信息，大大减少数据的处理量和存储量，使用低价位的处理器即可实现系统功能，降低电路成本。并在硬件采集器中完成水表指针的识别，传输的是识别结果，数据量较小。
2 系统整体设计
本系统采用面阵摄像机采集指针式水表图像，利用Philips公司的专业视频解码器SAA7113H实现指针式水表图像的数字化，然后利用TI公司的数字信号处理器TMS320VC5416实现指针式水表图像的存储和识别处理。最后经通信接口输出识别结果。系统的总体结构框图如图1所示。
图1 系统结构框图
本系统设计的目的在于开发体积小、成本低的指针式水表远传抄表系统。所以在满足系统要求的前提下，在器件选择方面，尽可能地减少系统资源的冗余，提高系统的集成度。一般在涉及到图像处理时，选用专用图像处理芯片如TI公司的6000系列芯片，这类芯片存储空间大且速度高，适用于图像处理。但由于本系统定位于低成本，所以选用的芯片无论在存储空间还是在速度方面都有所局限，而实际完整的指针式水表表盘图像的数据存储量较大，这两者间形成矛盾，以下对该问题进行分析并给出解决方案。