CN103559781A

CN103559781A - 基于摄像头的分布式实时能耗监测分析系统

Info

Publication number: CN103559781A
Application number: CN201310513381.9A
Authority: CN
Inventors: 陈启军; 顾纯池; 姚戈勇; 张颖; 赵辉
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2014-02-05

Abstract

本发明涉及一种基于摄像头的分布式实时能耗监测分析系统，包括图像采集模块、单片机、无线传输模块、电源模块、数据服务器和用户终端，所述的图像采集模块、单片机、无线传输模块、数据服务器和用户终端依次连接，所述的电源模块分别连接图像采集模块、单片机和无线传输模块；图像采集模块根据单片机的控制信号获取待测表具的图像数据并保存，单片机根据设定的数据上传时间间隔读取图像采集模块中的图像数据，并通过无线传输模块将图像数据发送给数据服务器，数据服务器对图像数据进行处理后获得待测表具的能耗数据，并通过用户终端输出能耗数据及用户节能建议。与现有技术相比，本发明具有方便简洁、通用性和稳定性高等优点。

Description

基于摄像头的分布式实时能耗监测分析系统

技术领域

本发明涉及一种能耗数据量测设备，尤其是涉及一种基于摄像头的分布式实时能耗监测分析系统。

背景技术

在我国及世界范围内，建筑用能是能源消耗的一大重要组成部分，尤其是在大型商场、实验室、写字楼等。目前对于建筑内能源供应设备的能耗数据分项采集是了解建筑能耗大小、寻找能耗浪费点的前提。而随着国家节能减排政策的落实，各地区对很多建筑的能耗数据进行了采集，主要是为了实现能耗的分项计量和分项能耗数据的统计展示。所以说，能耗数据的采集是后续能耗数据分析及提出节能措施的基础步骤，对于这个环节，应该尽可能地做到方便、快捷、准确。

目前的数据采集装置一般分为两类。第一类是通过有线传输，这本身就在基础设施的建设方面增加了成本，需要铺设专门的线路，造成了资源的消耗。第二类是通过无线传输，这类方法虽然不需要额外铺设线路，但一般是基于GPRS或者CDMA的公网，需要额外配置上网sim卡，同时受限于这类网络的上传速度和信号质量，无线采集数据的质量也并不是完全可靠，另外需要向运营商支付额外的费用。同时，这两类方法都是通过连接电表相关接口来采集数据，需要与各种电表进行配置，通用性不强，如要拓展至水表和煤气表则同样需要考虑改变通信协议。再者，随着无线网络的普及，无论在公共场合或者是私人家庭，WiFi网络已经成为一种较容易得到的资源，在未来智慧城市的建设中，WiFi网络将会是建设的重点，现有的采集技术较少有考虑到利用这种已有的资源，之前提到的两类采集方法，都是需要额外地建设安装新的设备或资源，而忽视了对WiFi网络的利用，没有真正最大限度的做到节约资源。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种方便简洁、通用性和稳定性高的基于摄像头的分布式实时能耗监测分析系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于摄像头的分布式实时能耗监测分析系统，包括图像采集模块、单片机、无线传输模块、电源模块、数据服务器和用户终端，所述的图像采集模块、单片机、无线传输模块、数据服务器和用户终端依次连接，所述的电源模块分别连接图像采集模块、单片机和无线传输模块；

图像采集模块根据单片机的控制信号获取待测表具的图像数据并保存，单片机根据设定的数据上传时间间隔读取图像采集模块中的图像数据，并通过无线传输模块将图像数据发送给数据服务器，数据服务器对图像数据进行处理后获得待测表具的能耗数据，并通过用户终端输出能耗数据及用户节能建议。

所述的图像采集模块包括相连接的摄像头和储存器，所述的摄像头和储存器均与单片机连接。

所述的图像采集模块还包括LED闪光灯。

所述的无线传输模块包括Wifi模块。

所述的电源模块为内置电池或电源适配器。

所述的待测表具包括电表、水表或煤气表。

所述的图像数据包括照片数据或视频数据。

所述的数据服务器对图像数据进行的处理包括特征提取和匹配。

所述的用户终端包括电脑、手机或平板电脑。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明为无线传送数据的方式，方便简洁，无需额外铺设线路。

2)本发明利用的是WiFi网络资源，相比传统的GPRS或者CDMA网络，数据发送速度及稳定性都将大大增强。

3)本发明数据服务器采用常用的图像处理算法来得出数据，这方面的算法发展成熟，可实现且效果稳定，同时具有通用性，方便拓展至水表或是燃气表。

4)电源采用外接供电及内置电池两种供电方式，可根据现场实际情况来选择。

5)即插即用，安装方便。

6)本发明支持视频实时监测，可通过摄像头获取视频数据，可以做到真正的实时性并看到现场真实环境。

7)便携性高，信息随时可得，本发明数据服务器获得结构可以网站形式呈现，使用户可以通过电脑、手机、平板电脑查询信息。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的工作流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种基于摄像头的分布式实时能耗监测分析系统，包括图像采集模块1、单片机2、无线传输模块3、电源模块4、数据服务器5和用户终端，所述的图像采集模块1、单片机2、无线传输模块3、数据服务器5和用户终端依次连接，所述的电源模块4分别连接图像采集模块1、单片机2和无线传输模块3。

图像采集模块1包括相连接的摄像头和储存器，所述的摄像头和储存器均与单片机连接。图像采集模块还可包括LED闪光灯，这样即使是在黑暗的环境下，也可进行拍摄，图像采集模块根据单片机的控制信号获取待测表具的图像数据，采集的图像数据放入储存器。待测表具包括电表、水表或煤气表。单片机2可通过编程设置摄像头拍摄时间间隔和数据上传时间间隔。无线传输模块3为Wifi模块。数据服务器5收到传来的图片后，通过图像处理的算法，对图片进行解析，得出电表的读数并保存，完成整个数据采集的过程。最终，用户可以通过登录数据服务器来查询使用这些能耗数据及用户节能建议。另外，本发明电源模块4采用外接电源适配器及内置电池两种供电方式，前者可以在条件允许的情况下使用，在无法找到外接电源的情况则可以使用后一种供电方式。该系统同时支持视频监控功能，在网络带宽支持的情况下，可以利用摄像头实时传送视频流信息。最后，关于数据服务器端软件平台搭建，可以以网站形式呈现，既可在电脑端使用，又可以在一次编写后可打包成Android或是ios等移动操作系统适应的软件，方便用户直接通过手机或是平板电脑访问查看。

本系统应用的对象为建筑内所安装的各种能耗表具，在表具周围合适位置安放摄像头，使摄像头能够清晰拍摄到表具的数字显示，摄像头拍摄的同时会启动LED闪光灯，确保在较暗的环境中也能拍摄到影像。图像采集模块按照单片机要求与单片机相连并能够通信，单片机可采用Arduino，通过编程控制拍照时间间隔和上传时间间隔。对WiFi模块进行配置后，可通过其上传数据至指定服务器，服务器端获取图像后，对图像进行特征提取和匹配，可以使用SIFT算法，由于表具读数较为单一，一般为电子读数，所以采用特征匹配的图像识别算法是具有可行性的。识别完成后对读数进行保存，后期用户可以登录服务器对数据进行访问查看。若使用视频监控功能，则摄像头直接对表具进行拍摄，并将视频流数据通过单片机和WiFi模块直接发回，这种情况对网络带宽有较高的要求。

图2为本发明的结构流程图，其总体流程如下：

1)事先对单片机进行编程，设定摄像头拍摄时间间隔和数据上传时间间隔，例如可以假设摄像头每隔5分钟进行一次拍摄，数据同时每隔5分钟进行一次上传。

2)系统上电开始运行，单片机自带时钟电路开始计时，判断是否到了5分钟的时间间隔。

3)判断5分钟间隔符合条件后，单片机控制摄像头进行拍摄，拍摄同时启动LED闪光灯确保拍摄质量，采集的图像数据保存至储存器。

4)单片机对图片判断是否符合数据上传时间间隔条件。

5)符合上传条件后单片机通过WiFi模块上传数据至服务器。

6)服务器接收图像并使用适合的图像识别算法，进行表具读数的识别。

7)服务器端得出能耗数据并进行保存，继续循环开始下一个周期。

8)以上过程中用户可随时通过用户终端登陆数据服务器查看使用能耗数据，系统提供已有保存好的数据，并且结合当前所保存的数据，在用户提出请求后给出相应节能建议。

9)若是使用视频监控功能，则摄像头直接对能耗表具进行拍摄，并将视频流数据通过单片机和WiFi模块直接发回，用户终端可登陆数据服务器实时观看。

Claims

1.一种基于摄像头的分布式实时能耗监测分析系统，其特征在于，包括图像采集模块、单片机、无线传输模块、电源模块、数据服务器和用户终端，所述的图像采集模块、单片机、无线传输模块、数据服务器和用户终端依次连接，所述的电源模块分别连接图像采集模块、单片机和无线传输模块；

2.根据权利要求1所述的一种基于摄像头的分布式实时能耗监测分析系统，其特征在于，所述的图像采集模块包括相连接的摄像头和储存器，所述的摄像头和储存器均与单片机连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于摄像头的分布式实时能耗监测分析系统，其特征在于，所述的图像采集模块还包括LED闪光灯。

4.根据权利要求1所述的一种基于摄像头的分布式实时能耗监测分析系统，其特征在于，所述的无线传输模块包括Wifi模块。

5.根据权利要求1所述的一种基于摄像头的分布式实时能耗监测分析系统，其特征在于，所述的电源模块为内置电池或电源适配器。

6.根据权利要求1所述的一种基于摄像头的分布式实时能耗监测分析系统，其特征在于，所述的待测表具包括电表、水表或煤气表。

7.根据权利要求1所述的一种基于摄像头的分布式实时能耗监测分析系统，其特征在于，所述的图像数据包括照片数据或视频数据。

8.根据权利要求1所述的一种基于摄像头的分布式实时能耗监测分析系统，其特征在于，所述的数据服务器对图像数据进行的处理包括特征提取和匹配。

9.根据权利要求1所述的一种基于摄像头的分布式实时能耗监测分析系统，其特征在于，所述的用户终端包括电脑、手机或平板电脑。