CN105118264A - 电能表无线抄表系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电能表无线抄表系统，所述系统包括AT89C51单片机、Zigbee通信接口、GPRS通信接口和多个电能表抄表终端，每一个电能表抄表终端包括图像采集子设备和图像处理子设备用于对对应电能表的读数分别进行图像采集和图像处理，以获得对应电能表的数字化读数，AT89C51单片机通过Zigbee通信接口与多个电能表抄表终端无线连接，以获得多个电能表的数字化读数，并通过GPRS通信接口与远端智能抄表平台无线连接以将多个电能表的数字化读数无线发送给所述智能抄表平台。通过本发明，即使在雾霾天气下也能精确对电能表读数进行远程无线读取，保证了抄表系统工作的可靠性。

Description

电能表无线抄表系统

本发明是申请号为201510149886.0、申请日为2015年3月31日、发明名称为“电能表无线抄表系统”的专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及电能表领域，尤其涉及一种电能表无线抄表系统。

背景技术

电能表是确定单位和居民用电量大小的仪表设备，电能表读数的获取是供电方进行电费收取的重要步骤，因而，电能表读数的获取需要精确，同时由于电能表数量的众多，电能表读数的获取也需要高效。

传统的电能表读数获取方式是通过供电方安排工作人员到电能表所在位置进行手工抄表，这种手工抄表的方式工作量大、效率低，不能对用电情况进行实时监控，同时，也出现了一些远程抄表方案，通过电能表所在位置的图像采集设备对电能表进行拍摄，通过图像处理设备对电能表图像进行读数识别，但这些远程抄表方案都没有考虑到在雾霾严重时，雾霾对电能表读数的影响。

因此，需要一种新的电能表智能化抄表系统，能够替代原始的人工抄表方式，提高抄表的效率，同时对拍摄的电能表图像进行去雾霾化处理，以保障获得的电能表读数的精度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种电能表无线抄表系统，利用Zigbee通信技术和GPRS通信技术搭建了一套无线数据收发平台，保障数据传输的高效率，同时，根据大气衰减模型确定雾霾对图像的影响因素，并对雾霾天气下采集的电能表图像进行去雾霾化处理，获得清晰的电能表图像，从而保障读数识别的准确性。

根据本发明的一方面，提供了一种电能表无线抄表系统，所述系统包括AT89C51单片机、Zigbee通信接口、GPRS通信接口和多个电能表抄表终端，每一个电能表抄表终端包括图像采集子设备和图像处理子设备用于对对应电能表的读数分别进行图像采集和图像处理，以获得对应电能表的数字化读数，AT89C51单片机通过Zigbee通信接口与多个电能表抄表终端无线连接，以获得多个电能表的数字化读数，并通过GPRS通信接口与远端智能抄表平台无线连接以将多个电能表的数字化读数无线发送给所述智能抄表平台。

更具体地，在所述电能表无线抄表系统中，还包括：第一串口，位于所述AT89C51单片机与所述Zigbee通信接口之间，用于将所述Zigbee通信接口与所述AT89C51单片机相连，所述第一串口为RS485串口模块；第二串口，位于所述AT89C51单片机与所述GPRS通信接口之间，用于将所述GPRS通信接口与所述AT89C51单片机相连，所述第二串口为RS232串口模块；电源模块，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；每一个电能表抄表终端还包括：存储子设备，用于预先存储天空上限灰度阈值和天空下限灰度阈值，所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值用于分离出图像中的天空区域，还用于预先存储预设像素值阈值，所述预设像素值阈值取值在0到255之间；雾霾浓度检测子设备，位于空气中，用于实时检测对应电能表所在位置的雾霾浓度，并根据雾霾浓度确定雾霾去除强度，所述雾霾去除强度取值在0到1之间；所述图像采集子设备，为一CMOS视觉传感器，对对应电能表的读数进行图像采集以获得目标电能表图像，所述目标电能表图像的分辨率为1920×1080；区域划分子设备，与所述存储子设备和所述图像采集子设备分别连接，对所述目标电能表图像进行灰度化处理以获得灰度化目标电能表图像，将所述灰度化目标电能表图像中灰度值在所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值之间的像素识别并组成灰度化天空子图案，从所述灰度化目标电能表图像分割出所述灰度化天空子图案以获得灰度化非天空子图像，基于所述灰度化非天空子图像在所述目标电能表图像中的位置获得与所述灰度化非天空子图像对应的彩色非天空子图像；黑色通道获取子设备，与所述区域划分子设备连接以获得所述彩色非天空子图像，针对所述彩色非天空子图像中每一个像素，计算其R，G，B三颜色通道像素值，在所述彩色非天空子图像中所有像素的R，G，B三颜色通道像素值中提取一个数值最小的颜色通道像素值所在的颜色通道作为黑色通道；整体大气光值获取子设备，与所述存储子设备连接以获得预设像素值阈值，与所述区域划分子设备和所述黑色通道获取子设备分别连接以获得所述目标电能表图像和所述黑色通道，将所述目标电能表图像中黑色通道像素值大于等于预设像素值阈值的多个像素组成待检验像素集，将所述待检验像素集中具有最大灰度值的像素的灰度值作为整体大气光值；大气散射光值获取子设备，与所述区域划分子设备和所述雾霾浓度检测子设备分别连接，对所述目标电能表图像的每一个像素，提取其R，G，B三颜色通道像素值中最小值作为目标像素值，使用保持边缘的高斯平滑滤波器EPGF(edge-preservinggaussianfilter)对所述目标像素值进行滤波处理以获得滤波目标像素值，将目标像素值减去滤波目标像素值以获得目标像素差值，使用EPGF对目标像素差值进行滤波处理以获得滤波目标像素差值，将滤波目标像素值减去滤波目标像素差值以获得雾霾去除基准值，将雾霾去除强度乘以雾霾去除基准值以获得雾霾去除阈值，取雾霾去除阈值和目标像素值中的最小值作为比较参考值，取比较参考值和0中的最大值作为每一个像素的大气散射光值；介质传输率获取子设备，与所述整体大气光值获取子设备和所述大气散射光值获取子设备分别连接，将每一个像素的大气散射光值除以整体大气光值以获得除值，将1减去所述除值以获得每一个像素的介质传输率；清晰化图像获取子设备，与所述区域划分子设备、所述整体大气光值获取子设备和所述介质传输率获取子设备分别连接，将1减去每一个像素的介质传输率以获得第一差值，将所述第一差值乘以整体大气光值以获得乘积值，将所述目标电能表图像中每一个像素的像素值减去所述乘积值以获得第二差值，将所述第二差值除以每一个像素的介质传输率以获得每一个像素的清晰化像素值，所述目标电能表图像中每一个像素的像素值包括所述目标电能表图像中每一个像素的R，G，B三颜色通道像素值，相应地，获得的每一个像素的清晰化像素值包括每一个像素的R，G，B三颜色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值组成清晰化电能表图像；所述图像处理子设备与所述清晰化图像获取子设备连接以获得所述清晰化电能表图像，并基于预存的电能表基准模板识别出所述清晰化电能表图像中电能表读数字符所在区域，基于OCR识别确定所述电能表读数字符所在区域中读数以作为电能表的数字化读数输出；Zigbee通信子设备，用于与所述Zigbee通信接口建立Zigbee通信链路；其中，所述AT89C51单片机在通过Zigbee通信接口接收到每一个电能表抄表终端发送的电能表的数字化读数后，还对电能表的数字化读数进行数据完整性检查，在确定电能表的数字化读数的数据完整时，将电能表的数字化读数通过GPRS通信接口无线发送给所述智能抄表平台。

更具体地，在所述电能表无线抄表系统中，所述雾霾浓度检测子设备还包括静态存储单元，用于预先存储关系对照表，所述关系对照表保存了雾霾浓度与雾霾去除强度之间的对应关系。

更具体地，在所述电能表无线抄表系统中，所述图像采集子设备还包括镜头和滤光片，所述滤光片位于镜头前方，所述镜头位于所述CMOS视觉传感器前方。

更具体地，在所述电能表无线抄表系统中，所述CMOS视觉传感器为高清视觉传感器，采用的分辨率为1920×1080。

更具体地，在所述电能表无线抄表系统中，所述图像采集子设备还包括亮度检测单元和辅助照明单元；亮度检测单元用于检测所述图像采集子设备周围环境的环境亮度；辅助照明单元位于所述图像采集子设备的上方，与所述亮度检测单元连接，基于所述环境亮度确定是否为所述图像采集子设备的图像采集提供辅助照明。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的电能表无线抄表系统的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的电能表无线抄表系统的电源模块的结构方框图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的电能表无线抄表系统的实施方案进行详细说明。

电能表是用来测量电能的仪表，又称电度表，火表，千瓦小时表，指测量各种电学量的仪表，是专门用来计量某一时间段电能累计值的仪表。

电能表可如下进行分类：按用途：有功电能表、无功电能表、最大需量表、标准电能表、复费率分时电能表、预付费电能表(分投币式、磁卡式、电卡式)、损耗电能表，按工作原理：感应式(机械式)、静止式(电子式)、机电一体式(混合式)；按接入电源性质：交流表、直流表；按结构：整体式、分体式；按接入相线：单相、三相三线、三相四线电能表；按准确级：普通安装式电能表(0.2S、0.5S、0.2.0.5.1.0、2.0级)和携带式精密电能表(0.01、0.05、0.2级)；按安装接线方式：直接接入式、间接接入式。

电能表的工作原理如下：当把电能表接入被测电路时，电流线圈和电压线圈中就有交变电流流过，这两个交变电流分别在它们的铁芯中产生交变的磁通；交变磁通穿过铝盘，在铝盘中感应出涡流；涡流又在磁场中受到力的作用，从而使铝盘得到转矩(主动力矩)而转动。负载消耗的功率越大，通过电流线圈的电流越大，铝盘中感应出的涡流也越大，使铝盘转动的力矩就越大。即转矩的大小跟负载消耗的功率成正比。功率越大，转矩也越大，铝盘转动也就越快。铝盘转动时，又受到永久磁铁产生的制动力矩的作用，制动力矩与主动力矩方向相反；制动力矩的大小与铝盘的转速成正比，铝盘转动得越快，制动力矩也越大。当主动力矩与制动力矩达到暂时平衡时，铝盘将匀速转动。负载所消耗的电能与铝盘的转数成正比。铝盘转动时，带动计数器，把所消耗的电能指示出来。这就是电能表工作的简单过程。

由于电能表数量众多且读数是供电方收费的重要依据，因此，电能表读数的读取要求既高效又准确。然而现有技术中的电能表读数读取方案做不到这一点。为此，本发明搭建了一种电能表无线抄表系统，通过无线通信技术满足高效要求，通过去雾霾化处理实现雾霾天气下也能进行高精度的电能表读数的读取，从而满足上述要求。

图1为根据本发明实施方案示出的电能表无线抄表系统的结构方框图，所述系统包括AT89C51单片机1、Zigbee通信接口3、GPRS通信接口2和多个电能表抄表终端4，多个电能表抄表终端4的个数为n个，n为大于1的自然数，每一个电能表抄表终端4包括图像采集子设备和图像处理子设备用于对对应电能表的读数分别进行图像采集和图像处理，以获得对应电能表的数字化读数，AT89C51单片机1通过Zigbee通信接口3与多个电能表抄表终端4无线连接，以获得多个电能表的数字化读数，并通过GPRS通信接口2与远端智能抄表平台无线连接以将多个电能表的数字化读数无线发送给所述智能抄表平台。

接着，继续对本发明的电能表无线抄表系统的具体结构进行进一步的说明。

所述系统还包括：第一串口，位于所述AT89C51单片机1与所述Zigbee通信接口3之间，用于将所述Zigbee通信接口3与所述AT89C51单片机1相连，所述第一串口为RS485串口模块。

所述系统还包括：第二串口，位于所述AT89C51单片机1与所述GPRS通信接口2之间，用于将所述GPRS通信接口2与所述AT89C51单片机1相连，所述第二串口为RS232串口模块。

如图2所示，所述系统还包括：电源模块，包括太阳能供电器件5、蓄电池6、切换开关7和电压转换器8，所述切换开关7与所述太阳能供电器件5和所述蓄电池6分别连接，根据蓄电池6剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件5以由所述太阳能供电器件5供电，所述电压转换器8与所述切换开关7连接，以将通过切换开关7输入的5V电压转换为3.3V电压。

每一个电能表抄表终端4还包括以下部件：

存储子设备，用于预先存储天空上限灰度阈值和天空下限灰度阈值，所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值用于分离出图像中的天空区域，还用于预先存储预设像素值阈值，所述预设像素值阈值取值在0到255之间；

雾霾浓度检测子设备，位于空气中，用于实时检测对应电能表所在位置的雾霾浓度，并根据雾霾浓度确定雾霾去除强度，所述雾霾去除强度取值在0到1之间；

所述图像采集子设备，为一CMOS视觉传感器，对对应电能表的读数进行图像采集以获得目标电能表图像，所述目标电能表图像的分辨率为1920×1080；

区域划分子设备，与所述存储子设备和所述图像采集子设备分别连接，对所述目标电能表图像进行灰度化处理以获得灰度化目标电能表图像，将所述灰度化目标电能表图像中灰度值在所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值之间的像素识别并组成灰度化天空子图案，从所述灰度化目标电能表图像分割出所述灰度化天空子图案以获得灰度化非天空子图像，基于所述灰度化非天空子图像在所述目标电能表图像中的位置获得与所述灰度化非天空子图像对应的彩色非天空子图像；

黑色通道获取子设备，与所述区域划分子设备连接以获得所述彩色非天空子图像，针对所述彩色非天空子图像中每一个像素，计算其R，G，B三颜色通道像素值，在所述彩色非天空子图像中所有像素的R，G，B三颜色通道像素值中提取一个数值最小的颜色通道像素值所在的颜色通道作为黑色通道；

整体大气光值获取子设备，与所述存储子设备连接以获得预设像素值阈值，与所述区域划分子设备和所述黑色通道获取子设备分别连接以获得所述目标电能表图像和所述黑色通道，将所述目标电能表图像中黑色通道像素值大于等于预设像素值阈值的多个像素组成待检验像素集，将所述待检验像素集中具有最大灰度值的像素的灰度值作为整体大气光值；

大气散射光值获取子设备，与所述区域划分子设备和所述雾霾浓度检测子设备分别连接，对所述目标电能表图像的每一个像素，提取其R，G，B三颜色通道像素值中最小值作为目标像素值，使用保持边缘的高斯平滑滤波器EPGF(edge-preservinggaussianfilter)对所述目标像素值进行滤波处理以获得滤波目标像素值，将目标像素值减去滤波目标像素值以获得目标像素差值，使用EPGF对目标像素差值进行滤波处理以获得滤波目标像素差值，将滤波目标像素值减去滤波目标像素差值以获得雾霾去除基准值，将雾霾去除强度乘以雾霾去除基准值以获得雾霾去除阈值，取雾霾去除阈值和目标像素值中的最小值作为比较参考值，取比较参考值和0中的最大值作为每一个像素的大气散射光值；

介质传输率获取子设备，与所述整体大气光值获取子设备和所述大气散射光值获取子设备分别连接，将每一个像素的大气散射光值除以整体大气光值以获得除值，将1减去所述除值以获得每一个像素的介质传输率；

清晰化图像获取子设备，与所述区域划分子设备、所述整体大气光值获取子设备和所述介质传输率获取子设备分别连接，将1减去每一个像素的介质传输率以获得第一差值，将所述第一差值乘以整体大气光值以获得乘积值，将所述目标电能表图像中每一个像素的像素值减去所述乘积值以获得第二差值，将所述第二差值除以每一个像素的介质传输率以获得每一个像素的清晰化像素值，所述目标电能表图像中每一个像素的像素值包括所述目标电能表图像中每一个像素的R，G，B三颜色通道像素值，相应地，获得的每一个像素的清晰化像素值包括每一个像素的R，G，B三颜色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值组成清晰化电能表图像；

所述图像处理子设备与所述清晰化图像获取子设备连接以获得所述清晰化电能表图像，并基于预存的电能表基准模板识别出所述清晰化电能表图像中电能表读数字符所在区域，基于OCR识别确定所述电能表读数字符所在区域中读数以作为电能表的数字化读数输出；

Zigbee通信子设备，用于与所述Zigbee通信接口建立Zigbee通信链路。

其中，所述AT89C51单片机1在通过Zigbee通信接口3接收到每一个电能表抄表终端4发送的电能表的数字化读数后，还对电能表的数字化读数进行数据完整性检查，在确定电能表的数字化读数的数据完整时，将电能表的数字化读数通过GPRS通信接口2无线发送给所述智能抄表平台。

其中，在所述系统中，所述雾霾浓度检测子设备还可以包括静态存储单元，用于预先存储关系对照表，所述关系对照表保存了雾霾浓度与雾霾去除强度之间的对应关系，所述图像采集子设备还可以包括镜头和滤光片，所述滤光片位于镜头前方，所述镜头位于所述CMOS视觉传感器前方，可选地，所述CMOS视觉传感器为高清视觉传感器，采用的分辨率为1920×1080，可选地，所述图像采集子设备还包括亮度检测单元和辅助照明单元；亮度检测单元用于检测所述图像采集子设备周围环境的环境亮度；辅助照明单元位于所述图像采集子设备的上方，与所述亮度检测单元连接，基于所述环境亮度确定是否为所述图像采集子设备的图像采集提供辅助照明。

另外，雾霾图像可以通过一系列图像处理设备实现图像的去雾霾化，以获得清晰化的图像，提高图像的能见度。这些图像处理设备分别执行不同的图像处理功能，基于雾霾形成的原理，达到去除雾霾的效果。雾霾图像的清晰化处理对于军用和民用领域都具有极大的应用价值，军用领域包括军事国防、遥感导航等，民用领域包括道路监测、目标跟踪和自动驾驶等。

雾霾图像形成的过程可以用大气衰减过程来描绘，在雾霾图像和实际图像即清晰化图像之间的关系可用整体大气光值和每一个像素的介质传输率来表述，即在已知雾霾图像的情况下，根据整体大气光值和每一个像素的介质传输率，可以求解出清晰化图像。

对于整体大气光值和每一个像素的介质传输率的求解都存在一些有效且经过验证的手段，例如，对于每一个像素的介质传输率，需要获得整体大气光值和每一个像素的大气散射光值，而每一个像素的大气散射光值可在对每一个像素在雾霾图像中的像素值进行两次保持边缘的高斯平滑滤波而获得，其间，雾霾去除的强度可调，而整体大气光值可通过获取雾霾图像的黑色通道(即在雾霾图像中使得一些像素的黑色通道值非常低，黑色通道为R，G，B三颜色通道中的一种)，在雾霾图像中，通过寻找黑色通道像素值偏大的多个像素中寻找灰度值最大的像素来获得，即将寻找到的、灰度值最大的像素的灰度值作为整体大气光值，参与雾霾图像中每一个像素的清晰化处理。具体的雾霾图像和实际图像即清晰化图像之间的关系，以及各个参数之间的关系可参见以上内容。

通过对雾霾图像形成原理的探讨，搭建了雾霾图像和清晰化图像之间的关系，用多个参数表示这种关系，随后通过获得的多个参数值和雾霾图像即可还原获得清晰度较高的图像，由于参数的获得借用了一些统计手段和经验手段，因此所述清晰度较高的图像不可能完全等同于实际图像，但已经具有相当程度的去雾霾效果，为雾霾天气下的各个领域作业提供有效保障。

另外，CMOS(ComplementaryMetal-Oxide-Semiconductor)，中文学名为互补金属氧化物半导体，他本是计算机系统内一种重要的芯片，保存了系统引导最基本的资料。CMOS的制造技术和一般计算机芯片没什么差别，主要是利用硅和锗这两种元素所做成的半导体，使其在CMOS上共存着带N(带-电)和P(带+电)级的半导体，这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片纪录和解读成影像。后来发现CMOS经过加工也可以作为数码摄影中的图像传感器。

对于独立于电网的便携式应用而言，以低功耗特性而著称的CMOS技术具有一个明显的优势：CMOS图像传感器是针对5V和3.3V电源电压而设计的。而CCD芯片则需要大约12V的电源电压，因此不得不采用一个电压转换器，从而导致功耗增加。在总功耗方面，把控制和系统功能集成到CMOS传感器中将带来另一个好处：他去除了与其他半导体元件的所有外部连接线。其高功耗的驱动器如今已遭弃用，这是因为在芯片内部进行通信所消耗的能量要比通过PCB或衬底的外部实现方式低得多。

CMOS传感器也可细分为被动式像素传感器(PassivePixelSensorCMOS)与主动式像素传感器(ActivePixelSensorCMOS)。

被动式像素传感器(PassivePixelSensor，简称PPS)，又叫无源式像素传感器，他由一个反向偏置的光敏二极管和一个开关管构成。光敏二极管本质上是一个由P型半导体和N型半导体组成的PN结，他可等效为一个反向偏置的二极管和一个MOS电容并联。当开关管开启时，光敏二极管与垂直的列线(Columnbus)连通。位于列线末端的电荷积分放大器读出电路(Chargeintegratingamplifier)保持列线电压为一常数，当光敏二极管存贮的信号电荷被读出时，其电压被复位到列线电压水平，与此同时，与光信号成正比的电荷由电荷积分放大器转换为电荷输出。

主动式像素传感器(ActivePixelSensor，简称APS)，又叫有源式像素传感器。几乎在CMOSPPS像素结构发明的同时，人们很快认识到在像素内引入缓冲器或放大器可以改善像素的性能，在CMOSAPS中每一像素内都有自己的放大器。集成在表面的放大晶体管减少了像素元件的有效表面积，降低了“封装密度”，使40％～50％的入射光被反射。这种传感器的另一个问题是，如何使传感器的多通道放大器之间有较好的匹配，这可以通过降低残余水平的固定图形噪声较好地实现。由于CMOSAPS像素内的每个放大器仅在此读出期间被激发，所以CMOSAPS的功耗比CCD图像传感器的还小。

采用本发明的电能表无线抄表系统，针对现有电能表抄表系统效率低下且在雾霾天气可能存在精度不高的技术问题，一方面，通过两种无线通信技术的结合使用，搭建了一套智能化电能表抄表系统，以电子的方式替代传统的人工抄表，另一方面，基于大气衰减模型的图像去雾霾化处理，容易获得更清晰的抄表图像，提高电能表读数识别的准确度。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (2)

1.一种电能表无线抄表系统，其特征在于，所述系统包括AT89C51单片机、Zigbee通信接口、GPRS通信接口和多个电能表抄表终端，每一个电能表抄表终端包括图像采集子设备和图像处理子设备用于对对应电能表的读数分别进行图像采集和图像处理，以获得对应电能表的数字化读数，AT89C51单片机通过Zigbee通信接口与多个电能表抄表终端无线连接，以获得多个电能表的数字化读数，并通过GPRS通信接口与远端智能抄表平台无线连接以将多个电能表的数字化读数无线发送给所述智能抄表平台。

2.如权利要求1所述的电能表无线抄表系统，其特征在于，所述系统还包括：

第一串口，位于所述AT89C51单片机与所述Zigbee通信接口之间，用于将所述Zigbee通信接口与所述AT89C51单片机相连，所述第一串口为RS485串口模块；

第二串口，位于所述AT89C51单片机与所述GPRS通信接口之间，用于将所述GPRS通信接口与所述AT89C51单片机相连，所述第二串口为RS232串口模块；

电源模块，包括太阳能供电器件、蓄电池、切换开关和电压转换器，所述切换开关与所述太阳能供电器件和所述蓄电池分别连接，根据蓄电池剩余电量决定是否切换到所述太阳能供电器件以由所述太阳能供电器件供电，所述电压转换器与所述切换开关连接，以将通过切换开关输入的5V电压转换为3.3V电压；

每一个电能表抄表终端还包括：

存储子设备，用于预先存储天空上限灰度阈值和天空下限灰度阈值，所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值用于分离出图像中的天空区域，还用于预先存储预设像素值阈值，所述预设像素值阈值取值在0到255之间；

雾霾浓度检测子设备，位于空气中，用于实时检测对应电能表所在位置的雾霾浓度，并根据雾霾浓度确定雾霾去除强度，所述雾霾去除强度取值在0到1之间；

所述图像采集子设备，为一CMOS视觉传感器，对对应电能表的读数进行图像采集以获得目标电能表图像，所述目标电能表图像的分辨率为1920×1080；

区域划分子设备，与所述存储子设备和所述图像采集子设备分别连接，对所述目标电能表图像进行灰度化处理以获得灰度化目标电能表图像，将所述灰度化目标电能表图像中灰度值在所述天空上限灰度阈值和所述天空下限灰度阈值之间的像素识别并组成灰度化天空子图案，从所述灰度化目标电能表图像分割出所述灰度化天空子图案以获得灰度化非天空子图像，基于所述灰度化非天空子图像在所述目标电能表图像中的位置获得与所述灰度化非天空子图像对应的彩色非天空子图像；

黑色通道获取子设备，与所述区域划分子设备连接以获得所述彩色非天空子图像，针对所述彩色非天空子图像中每一个像素，计算其R，G，B三颜色通道像素值，在所述彩色非天空子图像中所有像素的R，G，B三颜色通道像素值中提取一个数值最小的颜色通道像素值所在的颜色通道作为黑色通道；

整体大气光值获取子设备，与所述存储子设备连接以获得预设像素值阈值，与所述区域划分子设备和所述黑色通道获取子设备分别连接以获得所述目标电能表图像和所述黑色通道，将所述目标电能表图像中黑色通道像素值大于等于预设像素值阈值的多个像素组成待检验像素集，将所述待检验像素集中具有最大灰度值的像素的灰度值作为整体大气光值；

大气散射光值获取子设备，与所述区域划分子设备和所述雾霾浓度检测子设备分别连接，对所述目标电能表图像的每一个像素，提取其R，G，B三颜色通道像素值中最小值作为目标像素值，使用保持边缘的高斯平滑滤波器EPGF对所述目标像素值进行滤波处理以获得滤波目标像素值，将目标像素值减去滤波目标像素值以获得目标像素差值，使用EPGF对目标像素差值进行滤波处理以获得滤波目标像素差值，将滤波目标像素值减去滤波目标像素差值以获得雾霾去除基准值，将雾霾去除强度乘以雾霾去除基准值以获得雾霾去除阈值，取雾霾去除阈值和目标像素值中的最小值作为比较参考值，取比较参考值和0中的最大值作为每一个像素的大气散射光值；

介质传输率获取子设备，与所述整体大气光值获取子设备和所述大气散射光值获取子设备分别连接，将每一个像素的大气散射光值除以整体大气光值以获得除值，将1减去所述除值以获得每一个像素的介质传输率；

清晰化图像获取子设备，与所述区域划分子设备、所述整体大气光值获取子设备和所述介质传输率获取子设备分别连接，将1减去每一个像素的介质传输率以获得第一差值，将所述第一差值乘以整体大气光值以获得乘积值，将所述目标电能表图像中每一个像素的像素值减去所述乘积值以获得第二差值，将所述第二差值除以每一个像素的介质传输率以获得每一个像素的清晰化像素值，所述目标电能表图像中每一个像素的像素值包括所述目标电能表图像中每一个像素的R，G，B三颜色通道像素值，相应地，获得的每一个像素的清晰化像素值包括每一个像素的R，G，B三颜色通道清晰化像素值，所有像素的清晰化像素值组成清晰化电能表图像；

所述图像处理子设备与所述清晰化图像获取子设备连接以获得所述清晰化电能表图像，并基于预存的电能表基准模板识别出所述清晰化电能表图像中电能表读数字符所在区域，基于OCR识别确定所述电能表读数字符所在区域中读数以作为电能表的数字化读数输出；

Zigbee通信子设备，用于与所述Zigbee通信接口建立Zigbee通信链路；

其中，所述AT89C51单片机在通过Zigbee通信接口接收到每一个电能表抄表终端发送的电能表的数字化读数后，还对电能表的数字化读数进行数据完整性检查，在确定电能表的数字化读数的数据完整时，将电能表的数字化读数通过GPRS通信接口无线发送给所述智能抄表平台；

所述雾霾浓度检测子设备还包括静态存储单元，用于预先存储关系对照表，所述关系对照表保存了雾霾浓度与雾霾去除强度之间的对应关系；

所述图像采集子设备还包括镜头和滤光片，所述滤光片位于镜头前方，所述镜头位于所述CMOS视觉传感器前方；

所述CMOS视觉传感器为高清视觉传感器，采用的分辨率为1920×1080；

所述图像采集子设备还包括亮度检测单元和辅助照明单元；

亮度检测单元用于检测所述图像采集子设备周围环境的环境亮度；

辅助照明单元位于所述图像采集子设备的上方，与所述亮度检测单元连接，基于所述环境亮度确定是否为所述图像采集子设备的图像采集提供辅助照明。