CN101159095A - 基于计算机视觉的多功能电度表抄表系统 - Google Patents
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Abstract
基于计算机视觉的多功能电度表抄表系统，包括硬件和软件两大部分，硬件包括多个智能抄表器，多个PC机，数据库服务器，智能抄表器包括壳体及装设在壳体上的彩屏、取景器、条形码扫描器、红外接口、A、B、C、D四个按键、五维键和控制器。多个智能抄表器通过导线分别与任一PC机连接，多个PC机通过通用的宽带网线与数据库服务器相连接。软件部分包括抄表程序，PC机管理程序；抄表程序包括条码扫描、电度表表盘拍照、图像处理、电度表读数识别、计算电价、打印用电通知单、存储用户用电信息、异常报警。本发明总体的设计科学、结构简单，实用效果佳，整体投资小，利用率高，稳定可靠，具有较好的发展前景，本发明适宜电力部门使用及相应部门使用。
Description
技术领域
本发明涉及的是电度表数据自动处理系统，具体的是采用图像摄取电度表数据并进行识别及信息处理的基于计算机视觉的多功能电度表抄表系统。
背景技术
一个家庭或一个单位的用电量均从电度表上累积的数字核算出来，为此电业局的抄表员每月亲临各户徒手抄写，如此做法迄今已成为很漫长的历史了，这种原始的抄表形式存在三个应当改进的问题：
1、工作量大，效率低，每逢抄写各户电度表时首先核对名头，再读表上的数字，抄写在帐表上，核算累积量，最终算出应付款额。这一系列的工作看似简单，但对千家万户来讲这工作量就显得相当的大了，这一系列的工作程序就决定了效率不会很高。
2、易出差错，长时间单调的重复同一种工作，就容易滋生一种心不在焉的惰性，这种惰性会促使人不自觉地出现差错，自己反而觉察不到，比如户头名字张冠李戴了，电度表上的数字看差了，抄写出现错误了，核算时计算不对了等等。
3、可能发生毗漏，个别抄表员出于某种原因会有意将表上的数字少记，有时会马虎的将表上的数字多写。
现在抄表员有的使用了手持“抄表器”，然而这种“抄表器”只相当于一个掌上电脑，只有数字输入及核算的功能，对于上述可能出现的三个问题，仍然无法杜绝。
目前还没有从用户名头的自动识别到电度表数字的自动读取，最后进行核算保存相关信息，以致电力系统对一个地区的所有用户的用电信息管理形成一个完整系统。
发明内容
本发明的目的是针对现有电度表抄表时易出现差错和毗漏，工作量也大，效率也低的问题而提供一种能自动识别用户，摄取电度表数字的画面，立即核算并出据交款通知，且能在合适的时候经接口通过导线与电力部门的上位机相连接互通数据的基于计算机视觉的多功能电度表抄表系统。
采用的技术方案是：
基于计算机视觉的多功能电度表抄表系统，包括硬件和软件两大部分，所述硬件包括多个智能抄表器，多个PC机，数据库服务器，智能抄表器包括壳体、彩屏、取景器、条形码扫描器、红外接口、A、B、C、D四个按键、五维键及装在壳体内的控制器；彩屏位于壳体正面的上部，取景器位于壳体的顶部，彩屏、取景器通过导线与壳体内控制器的对应端相连接；其结构特点是：
所述多个智能抄表器通过导线分别与任一PC机连接，多个PC机通过通用的宽带网线与数据库服务器相连接。
所述软件部分包括抄表程序，PC机管理程序；软件采用Visual Studio 2005中的C++语言进行编程，采用Windows CE 5.0 Standard SDK；抄表器采用SQLServer CE数据库，PC机系统使用SQL Server 2000数据库。
抄表程序具有两种模式，即对普通数字指示电度表的图像识别抄表程序和对具有红外接口的电度表的红外直接抄表程序。抄表程序由抄表软件模块和信息管理模块两部分组成，抄表软件模块包括信息采集和信息处理，信息采集包括条码扫描、条码识别、电度表用户身份识别、电度表表盘图像采集、识别算法的选择、红外电度表读数；信息处理包括电度表图像处理、电度表读数识别、计算电价、打印用电通知单、存储用户用电信息、异常报警。
图像识别抄表程序是开启智能抄表器，程序便开始运行：按动A键启动条形码扫描器，识别条码，获知用户身份、地点、电度表类型、上月读数等信息；根据用户电度表类型(多种机械、LED、LCD)生成取景框；(抄表员调整智能抄表器取景框对准读数区，并保证条形码扫描器仍然可以继续识别该用户条码)。对准读数区后按下B键，系统再次扫描并识别条码；若仍然是该用户，则抓取图像；进行处理识别出该用户本月用电量；按C键，打印出用电通知单，图像识别抄表程序结束并返回程序初始语句。
红外直接抄表程序是开启智能抄表器，按D键，红外直接抄表程序开始运行：对电度表进行红外扫描；判断接受到的红外信息是否合理；若不合理，智能抄表器发出声响并在彩屏显示出错误信号，要求另行扫描；若合理，智能抄表器红外接口对准电度表的红外接口获取电度表上的数据；计算用户电量；判断用电量是否合理；若不合理，智能抄表器发出声响提示，并在彩屏上显示不合理的具体原因，然后存储产生的错误信息；倘若合理就存储用户电量、红外扫描等信息；按动C键，打印出账单；红外扫描抄表程序结束并返回程序初始语句。
上述A键、B键、C键、D键位于智能抄表器彩屏的下面，均匀布设，五维键位于壳体正面下部的正中。
上述条形码扫描器位于壳体的顶部，通过导线与壳体内的控制器相连接。
上述智能抄表器的红外接口位于壳体背面的下部，通过导线与壳体内的控制器相连接。
上述数据库服务器位于信息中心内。
上述PC机管理程序，包括信息交换程序模块，信息管理程序模块，信息统计程序模块，信息交换程序模块是PC机与智能抄表器、数据库服务器之间的导入，导出，上报，下载等各种信息的交换。
信息管理程序模块是对用户信息查询，用户电量查询，用户电量修改，电度表图像查看，电量信息补充。信息统计程序模块包括历史数据分析，总电量计算，总费用计算，图形显示，相关数据统计。
工作程序：
本发明的系统组成是由多个抄表员分别用多个手持智能抄表器查表后与电力部门的PC机连接相互读取数据，而PC机通过网络与信息中心的数据库服务器相连接，上传或下载相关的数据信息。本发明的系统工作程序是：
首先查表员打开智能抄表器，彩屏上出现实时影像，这时查表员分辨用户电度表是数字指示的普通电度表还是具有红外接口的电度表，因为智能抄表器中的程序包括有图像识别抄表程序和红外直接抄表程序两种方式，若是数字指示的普通电度表，按动智能抄表器的A键，启动了条形码扫描器，识别条码，从而获知用户身份、地点、电度表类型、上月读数等信息，而后，系统根据该用户电度表类型(多种机械、LED、LCD)生成取景框，抄表员调整智能抄表器使取景框对准读数区，并保证条形码扫描器仍然可以继续识别该用户条码。对准后按下B键，系统再次扫描并识别条码，若仍然是该用户，则抓取图像，进行处理识别出该用户本月用电量。若需打印再按C键，打印出用电通知单。
查表员回到电业局将智能抄表器与PC机连接，把智能抄表器储存的用户信息全部上传至上位机，上位机将多个智能抄表器的信息全部储存并做相应的处理留作历史数据，同时将上位机相关信息下载到智能抄表器，以备到其它用户抄表时所用。
电业局相关工作人员利用多个PC机与信息中心的数据库服务器连接的网络，进行信息的上报，汇总，储存，同时PC机从信息中心的数据库服务器下载相关的信息与数据，以供下一步工作之用。
若被抄的电度表具有红外借口，查表员需按动D键，启动红外直接抄表程序，程序运行的初始是对电度表的条码进行扫描认定后，接着智能抄表器的红外接口对电度表的红外接口进行数据的读取，并按红外直接抄表程序的整个程序运行。
本发明具有的功能：
信息导入功能：从信息中心的数据库服务器中提取操作员所负责片区电度表抄表所用的信息，如用户名，地址，上月电量等信息，放置在PC机数据库中。
信息导出功能：从智能抄表器中导出抄表信息，将其放置在PC机数据库中。
信息下载功能：将本地数据库信息导入智能抄表器的数据库中。
信息上报功能：从PC机数据库中选择抄表信息，通过互联网上报至信息中心数据库服务器中。这四个功能为智能抄表器、PC机和信息中心的数据库服务器信息交换。
信息修改功能：一是修改本地PC机数据库中经过从智能抄表器中导出的用户用电量信息，本操作将被系统所记录。二是修改本地PC机数据库中的所有信息，只在系统调试时期使用。
本发明整体系统功能完整，从自动抄表、结算到历史信息和数据的存储实施了整体智能化的系统管理办法，作到了准确查表、无差错计费、全面科学管理，结束了手抄手算的上百年来的原始笨拙的方式方法。
本发明总体设计科学、合理、富有创意、尤其智能抄表器的使用，为系统的全面有效的运作提供了先决的条件和有力的保证，本发明的系统组成结构简单，紧凑、严密，实用效果佳，整体投资小，成本低廉，效率高，利用率高，稳定可靠，具有较好的发展前景，本发明适宜电力部门使用，并可推广到相应的民需部门使用。
需要说明的是：在不改变本发明原理与构思的前提下，所作出的改变或变形，均属于本发明的保护范围。
附图说明
图1是本发明系统拓扑结构示意图。
图2是本发明抄表器外型正面示意图。
图3是本发明抄表器外型背面示意图。
图4是本发明图像识别抄表程序流程框图。
图5是本发明红外直接抄表程序流程框图。
具体实施方式
实施例
基于计算机视觉的多功能电度表抄表系统，包括硬件和软件两大部分，硬件包括多个智能抄表器1、多个PC机及数据库服务器7；智能抄表器1实为具有摄像和扫描功能的掌上电脑，智能抄表器1包括壳体、彩屏3、取景器4、条形码扫描器5、红外接口6、A、B、C、D四个按键、五维键2及装在壳体内的控制器；彩屏3位于壳体正面的上部，A键、B键、C键、D键位于彩屏3的下面，并均匀布设，五维键2位于壳体正面下部的正中。取景器4位于壳体背面的中部，条形码扫描器5位于壳体的顶部，红外接口6位于壳体背面的下部。彩屏3、取景器4通过导线与壳体内的控制器对应端相连接；条形码扫描器5、红外接口6、A键、B键、C键、D键及五维键2均与通过导线壳体内的控制器对应端相连接。
A键设置为条形码扫描启动键，按一下A键启动条形码扫描器，再按一下便关闭了条形码扫描器并保存取景框画面信息。
B键设置为拍照启动键，按一下B键将取景框对准数字区，松开按键，自动拍照，然后系统自动进行读数识别，信息记录，完成一次抄表过程。
C键设置为打印键，按下C键将打印用户用电通知单。
D键设置为电度表形式选择键，电度表若具有红外接口方式，按下D键，智能抄表器1的程序将按红外直接抄表程序读取数据并运行；否则程序将按图像识别抄表程序运行。
五维键2设置为拍照取景框调整键，分别按上、下、左、右键时取景框对应向上、下、左、右方向扩展，如按中间键的同时再按上、下、左、右键，则是取景方框的位置对应向上、下、左、右方向移动。
多个智能抄表器1通过导线分别与多个PC机的任一个相连接，多个PC机通过通用的宽带网线与信息中心的数据库服务器7相连接。
软件部分包括抄表程序，PC机管理程序；软件采用Visual Studio 2005中的C++语言进行编程，采用Windows CE 5.0 Standard SDK；抄表器采用SQL ServerCE数据库，PC机系统使用SQL Server 2000数据库。
抄表程序写在智能抄表器1的ROM芯片中，抄表程序具有两种模式，即对普通数字指示电度表的图像识别抄表程序和对具有红外接口的电度表的红外直接抄表程序。抄表程序由抄表软件模块和信息管理模块两部分组成，抄表软件模块包括信息采集和信息处理，信息采集包括条码扫描、条码识别、电度表用户身份识别、电度表表盘拍照、识别算法的选择、红外电度表读数；信息处理包括电度表图像处理、电度表读数识别、计算电价、打印用电通知单、存储用户用电信息、异常报警。
其编程框图如图4；图像识别抄表程序是开启智能抄表器1之后，程序便开始运行：按动A键启动条码扫描器5，识别条码，获知用户身份、地点、电度表类型、上月读数等信息；根据用户电度表类型(多种机械、LED、LCD)生成取景框；(抄表员调整智能抄表器取景框对准读数区，并保证条形码扫描器仍然可以继续识别该用户条码)。对准读数区后按下B键，系统再次扫描并识别条码；若仍然是该用户，则抓取图像；进行处理识别出该用户本月用电量；若需打印再按C键，打印出用电通知单，一个用户的图像识别抄表程序结束并返回程序初始语句。
被抄的电度表具有红外接口，其抄表程序框图如图5，开启智能抄表器1，按动D键选择红外直接抄表方式，程序开始运行；对电度表进行条形码扫描；识别条码，获知用户身份等信息，并判断接受到的信息是否合理；若不合理，智能抄表器1发出声响并在彩屏3显示出错误信号，要求另行扫描；若合理，接下来将智能抄表器1的红外接口6对准电度表的红外接口获取电度表上的数据；随着计算用户电量；判断用电量是否合理；若不合理，智能抄表器1发出声响提示，并在彩屏3上显示不合理的具体原因，然后存储产生的错误信息；倘若合理就存储用户电量、红外扫描等信息；按动C键，打印出账单；一个用户红外直接抄表程序结束并返回程序初始语句。
PC机管理程序包括信息交换程序模块，信息管理程序模块，信息统计程序模块，信息交换程序模块是PC机与智能抄表器1、数据库服务器7之间的导入，导出，上报，下载等各种信息的交换。
信息管理程序模块是对用户信息查询，用户电量查询，用户电量修改，电度表图像查看，电量信息补充。
信息统计程序模块包括历史数据分析，总电量计算，总费用计算，图形显示，相关数据统计。
PC机软件运行于Windows 2000/XP平台之上，所有操作必须首先进行身份验证。
Claims (7)
1.基于计算机视觉的多功能电度表抄表系统，包括硬件和软件两大部分，所述硬件包括多个智能抄表器(1)，多个PC机，数据库服务器(7)；智能抄表器(1)包括壳体、彩屏(3)、取景器(4)、条形码扫描器(5)、红外接口(6)、A、B、C、D四个按键、五维键(2)及装在壳体内的控制器；彩屏(3)位于壳体正面的上部，取景器(4)位于壳体背面的中部，彩屏(3)、取景器(4)通过导线与壳体内的控制器相连接；其特征在于：
所述多个智能抄表器(1)通过导线分别与多个PC机中的任一个相连接，多个PC机通过宽带网线与数据库服务器(7)相连接；
所述软件部分包括抄表程序和PC机管理程序；抄表程序由抄表软件模块和信息管理模块两部分组成，抄表软件模块包括信息采集和信息处理，信息采集包括条码扫描、条码识别、电度表用户身份识别、电度表表盘图象信息采集、识别算法的选择、红外电度表读数；信息处理包括电度表图像处理、电度表读数识别、计算电价、打印用电通知单、存储用户用电信息、异常报警；
抄表程序具有两种模式，对普通数字指示电度表的图像识别抄表程序和对具有红外接口的电度表的红外直接抄表程序；
图像识别抄表程序是：开启智能抄表器(1)，程序开始运行：按动A键，启动条形码扫描器(5)，识别条码，获知用户身份、地点、电度表类型、上月读数等信息；根据用户电度表类型生成取景框；对准读数区后按下B键，系统再次扫描并识别条码；若仍然是该用户，则抓取图像；进行处理识别出该用户本月用电量；按C键，打印出用电通知单，返回程序初始语句；
红外直接抄表程序是：开启智能抄表器(1)，按D键，红外直接抄表程序开始运行：按动A键，启动条形码扫描器(5)，识别条码；判断接受到的信息是否合理；若不合理，智能抄表器(1)发出声响并在彩屏(3)显示出错误信号，要求另行扫描；若合理，智能抄表器(1)的红外接口(6)对准电度表的红外接口获取电度表上的数据；计算用户电量；判断用电量是否合理；若不合理，智能抄表器(1)发出声响提示，并在彩屏(3)上显示不合理的具体原因，然后存储产生的错误信息；倘若合理就存储用户电量、相关信息；按动C键，打印出账单；红外扫描抄表程序结束并返回程序初始语句。
2.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的多功能电度表抄表系统，其特征在于：上述A键、B键、C键、D键位于智能抄表器(1)的彩屏(3)的下面，均匀布设，五维键(2)位于壳体正面下部的正中。
3.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的多功能电度表抄表系统，其特征在于：上述条形码扫描器(5)位于壳体的顶部，通过导线与壳体内的控制器相连接。
4.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的多功能电度表抄表系统，其特征在于：上述红外接口(6)位于壳体背面的下部，通过导线与壳体内的控制器相连接。
5.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的多功能电度表抄表系统，其特征在于：上述数据库服务器(7)位于信息中心内。
6.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的多功能电度表抄表系统，其特征在于：上述软件采用Visual Studio 2005中的C++语言进行编程，采用WindowsCE 5.0 Standard SDK；抄表器采用SQL Server CE数据库，PC机系统使用SQLServer 2000数据库。
7.根据权利要求1所述的基于计算机视觉的多功能电度表抄表系统，其特征在于：上述PC机管理程序包括信息交换程序模块，信息管理程序模块，信息统计程序模块，信息交换程序模块是PC机与智能抄表器(1)、数据库服务器之间的导入，导出，上报，下载等各种信息的交换；
信息管理程序模块是对用户信息查询，用户电量查询，用户电量修改，电度表图像查看，电量信息补充；信息统计程序模块包括历史数据分析，总电量计算，总费用计算，图形显示，相关数据统计。
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