CN108460387A - 智能电力表计抄录计算系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能电力表计抄录计算系统，包括视频录制模块、定时器、Imagemagick处理模块、Tesseract引擎模块、图像批处理模块。还公开了一种智能电力表计抄录计算方法，包括数据截取、预处理、识别、计算、校正五部分功能，由定时器触发视频录制模块在指定时间录制并截取监控平台显示的表计数字视频，并将截取之后的图像交由ImageMagick进行图像预处理；预处理后的序列在Tesseract引擎下进行字符识别，并将识别输出的文本文件导出储存；系统打开并匹配识别的字符内容，将其读入到电量表计计算表格中，启动表格计算功能输出当日电量的数值。本发明能够缩短电量抄录时间，提高电力表计抄录计算效率。
Description
技术领域
本发明涉及电气设备计量领域，特别是涉及一种智能电力表计抄录计算系统及方法。
背景技术
由于电气设备自动化运维技术的发展，越来越多的日常运维工作交由自动化办公系统辅助完成。关口电能表是一种用于省际电网传输电量贸易结算的表计，它所记录的电量信息参与各省电力公司内部经济指标的考核，同时在整个区域电网的电能计量中起着重要作用。然而跨越省份关口电量表计的抄录及电量计算仍然依赖人工完成，效率非常低。根据华东区域网调要求必须在夜间12点至次日凌晨1点之间完成上报，而这个时间段运维人员比较疲惫，注意力难集中，抄表耗时且需要较高的注意力。在目前国家电网公司无人值守变电站改造的推进背景下，提高电力表计抄录计算效率，缩短抄录时间显得尤为重要。
目前，部分变电站通过视频监控平台与高清视频探头搭配完成了一套远程抄表系统，基本可以完成远程表计计算工作，但如何能够真正做到缩减抄录时间甚至无人化的表计抄录是电力系统亟需解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种智能电能表计抄录计算系统及方法，能够缩短电量抄录时间，提高电力表计抄录计算效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种智能电力表计抄录计算系统，主要包括：
视频录制模块，用于录制并截取视频监控平台显示的表计数字视频；
定时器，用于定时启动所述视频录制模块动作；
Imagemagick处理模块，用于对所述视频录制模块截取的图像进行图像预处理；
Tesseract引擎模块，为一种开源并提供命令行操作方式的OCR引擎，用于对预处理后的图像进行字符识别及训练。
在本发明一个较佳实施例中，所述智能电力表计抄录计算系统还包括图像批处理模块，用于将预处理后的图像批量传送至Tesseract引擎模块进行字符识别。
其中，光学字符识别技术(OCR，Optical Character Recognition)是指通过扫描仪或者其它输入工具将一份文稿的图像输入给计算机，然后由计算机对图像进行预处理，最终识别出预处理后图像中每个文字，并将其转换成对应的汉字编码。
Tesseract是Ray Smith于1985到1995年间在惠普布里斯托实验室开发的一个OCR引擎，曾经在1995UNLV精确度测试中名列前茅。但1996年后基本停止了开发。2006年，Google邀请Smith加盟，重启该项目。本发明使用的是其4.00版本，该项目目前支持Windows、Linux和Mac OS等主流平台，作为一个OCR引擎，它只提供命令行工具。
Imagemagick是一套功能强大、稳定而且开源的工具集和开发包，可以用来读、写和处理超过89种基本格式的图片文件，主流图像格式的JPEG、GIF、PNG、PDF以及TIFF均可以读取操作。利用ImageMagick，可以根据需求对一个(或一组)图片进行改变大小、旋转、锐化、减色或增加特效等操作，并将操作的结果以自定义的格式保存。对图片的操作，即可以通过命令行进行，也可以用C/C++、Perl、Java、PHP、Python或Ruby各类软件编程来完成。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种智能电力表计抄录计算系统的电量抄录计算方法，包括以下步骤：
步骤一：数据截取：系统启动后，由定时器触发所述视频录制模块在指定时间录制并截取所述视频监控平台显示的表计数字视频，并将获得的图像按截图顺序编号存放为截图文件[i]，i＝1、2……n；
步骤二：图像预处理：利用所述Imagemagick处理模块根据已设定好的预处理参数对截图文件[i]进行分割与预处理；
步骤三：图像识别：将步骤二中预处理后的截图文件[i]利用图像批处理模块在Tesseract引擎模块中进行字符识别，并将识别输出的文本导出存储；
步骤四：电量计算：系统打开并匹配识别的字符内容，将识别出的字符中的数字读入到所对应的电量表计计算表格中，启动表格计算功能，若计算结果误差在允许范围内则根据相应的电量计算规则输出当日电量的数值；
步骤五：校正：将截图文件[i]单独提取出来，与计算表格进行人工核查。
在本发明一个较佳实施例中，在步骤二中，所述分割的方法为将截图文件按照智能电力表计的数字显示屏位置进行文字分割、裁剪操作；
所述预处理包括在指定位置进行旋转校正、裁剪、二值化处理。
在本发明一个较佳实施例中，在步骤四中，表格计算功能包括当日电量与昨日电量的增幅计算，若当日电量比昨日电量的不平衡量波动幅度超过5％的不平衡值，则重复步骤二至步骤五。
在本发明一个较佳实施例中，在步骤三中，在Tesseract引擎模块中进行字符识别过程中，Tesseract引擎模块生成与智能电力表计匹配的字符训练库，所述字符训练库能够将具有针对性的字符识别应用到对应的图像识别中，使识别效果更佳。
本发明的有益效果是：
(1)本发明所述智能电能表计抄录计算系统采用模块化设计，形成一套简单高效、操作自动化、识别智能化、处理高效化的远程抄表系统，不仅可以完成远程表计的计算工作，而且能够显著缩短电量抄录时间，提高电力表计抄录计算效率；
(2)所述智能电能表计抄录计算方法能够完成表计数据截取、预处理、识别、计算、校正五部分功能，实现了无人化的表计抄录工作，能够显著缩短电量抄录时间，提高电力表计抄录计算效率，适用于无人值守变电站改造背景下的国家电网公司。
附图说明
图1是本发明智能电能表计抄录计算方法一较佳实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参阅图1，本发明实施例包括：
一种智能电力表计抄录计算系统，主要包括视频录制模块、定时器、Imagemagick处理模块、Tesseract引擎模块、图像批处理模块。
所述视频录制模块，用于录制并截取视频监控平台显示的表计数字视频；所述视频监控平台为变电站利用摄像头等对智能电力表计进行视频拍摄的监控平台。在一较佳实施例中，所述视频录制模块可使用Potplayer软件的采集器功能，获取高清视频探头的在线网页客户端进程。
所述定时器，是一个在特定时间或者具体规则被触发的软件内核对象，用于定时启动所述视频录制模块动作；
所述Imagemagick处理模块，用于对所述视频录制模块截取的图像进行图像预处理；
所述Tesseract引擎模块，为一种开源并提供命令行操作方式的OCR引擎，用于对预处理后的图像进行字符识别及训练；
所述图像批处理模块，它是批处理软件代码，可以批量读取处理后的图片，使用指定的Tesseract引擎识别格式进行识别处理，识别后的字符文件汇总到文本文件中存储，方便后续计算调用。优选的，所述图像批处理模块采用计算机操作系统自带的图像批处理程序。
所述智能电能表计抄录计算系统采用模块化设计，形成一套简单高效、操作自动化、识别智能化、处理高效化的远程抄表系统，不仅可以完成远程表计的计算工作，而且能够显著缩短电量抄录时间，提高电力表计抄录计算效率。
优选的，所述智能电能表计抄录系统可采用Excel宏语言VBA开发部分代码，如设置一键抄表按钮、截图审核按钮。
利用所述智能电力表计抄录计算系统进行电量抄录计算方法，包括以下步骤：
步骤一：数据截取：系统启动后，由定时器触发所述视频录制模块在指定时间录制并截取所述视频监控平台显示的表计数字视频，并将获得的图像按截图顺序编号存放为截图文件[i]，i＝1、2……n，形成截图序列；
优选的，录制启动时间可设置为一整点，间隔时间为10秒，间隔90秒，截取9张图片为一组。一组结束后，表计读数进入下一个循环，累计完成2-3组数据结束录制过程。后续的图像识别仅取用一组数据作为处理数据，其他组作为备用或审核对照使用。另外，截图文件分辨率大小不论水平和纵向上都达到72dpi，可以达到Tesseract对于处理清晰度的要求，满足后续图像识别清晰度的要求。
在此步骤中，若电能表计实际计算需要n张截图，而实际截取的图片少于n张，则删除所有截图文件，在所述视频监控平台显示的表计数字视频中再次截取图片。
步骤二：图像预处理：利用所述Imagemagick处理模块根据已设定好的预处理参数对截图文件[i]进行分割与预处理；
分割与预处理的方式针对不同效果的截图文件有所调整，按照调整完成的定制命令，在指定位置旋转、校正所截图像，并按照关口表计数字显示屏位置进行文字分割、裁剪操作。操作完成后，对图像模糊部分处理字符，再按照指定阈值进行二值化处理。截图序列中所有图片均需完成以上处理识别操作，截图序列中i从1至截图总张数n，以上Imagemagick处理模块的一系列操作即为图像的预处理操作。
在实际操作中，对文字识别率的影响主要涉及：倾斜校正处理方式、透视拉伸处理方式、二值化这三个关键因素，即旋转校正、剪裁、二值化处理。设计实验并使用正交试验法确定选用因素的最优值，在已经满足分辨率的基础上将处理图像的噪声最低，使得最终识别的整体显著性水平较高，识别效果也更好。
步骤三：图像识别：将步骤二中预处理后的截图文件[i]利用图像批处理模块在Tesseract引擎模块中进行字符识别，并将识别输出的文本导出存储；
优选的，所述Tesseract引擎模块会自动将识别输出的字符存放到相应文本格式文件中。
在Tesseract引擎模块中进行字符识别过程中，Tesseract引擎模块会生成与智能电力表计匹配的字符训练库。在搭建抄录计算系统前，针对智能电能表计显示屏的字符进行字符分割以及字符宽度、间距及大小调整，将分割调整好的字符与Tesseract自带的字符训练库进行匹配训练，并打包组合更新原字符训练库形成新的字符训练库，所述字符训练库能够将具有新的、针对性的字符识别应用到对应的图像识别中，使识别效果更佳。
实际操作中，Tesseract可以通过配套训练工具jTessBoxEditor来训练样本,提高智能识别的准确率，例如，在训练工具jTessBoxEditor的编辑界面导入需要训练的字符，逐一调整校正字符识别区域，将全部样本校正、训练完成，最后打包生成新的训练字符库，经过大量训练，大大提高了所需数据的转换准确率。
在此步骤中，如果发现部分数据存在无法读入的问题，则程序自动触发再次识别功能，尝试修正部分图像预处理参数，通过反复预处理→识别的过程获得可以计算的数据。
步骤四：电量计算：系统打开并匹配识别的字符内容，将识别出的字符中的数字读入到所对应的电量表计计算表格中，启动表格计算功能，若计算结果误差在允许范围内则根据相应的电量计算规则输出当日电量的数值；
优选的，所述电量表计计算表格可采用Excel表格，根据关口电量表计计算规则、表计功率流入流出不平衡量规则设计编写，只需填入当日电量信息，可以自动计算出当日功率的峰值、腰值、谷值和总值。
如果识别的字符内容满足表计的编号例如：表计显示屏显示编号“02KWH 53.2”，则在Tesseract引擎模块识别的输出文本文件中查找到“02KWH”开头的识别结果，将识别出的数字“53.2”读入到所对应的电量表计计算Excel表格中，当所有满足条件的数字均读入表格中时，则启动表格计算功能，根据相应电量计算规则输出当日电量的数值。
在此步骤中，会根据表格公式进行当日电量与昨日电量的增幅计算，若当日电量比昨日电量的不平衡量波动幅度超过5％的不平衡值，则程序自动触发再次识别功能，尝试修正部分图像预处理参数，通过反复预处理→识别→抄录→计算过程获得满足平衡率的计算数据。
步骤五：校正：在该环节中，系统将截图序列中参与表格计算的截图文件[i]单独提取出来，并以前置形式显示出来，以供使用系统的人员与计算Excel表格进行人工核查。
所述智能电能表计抄录计算方法能够完成表计数据截取、预处理、识别、计算、校正五部分功能，实现了无人化的表计抄录工作，能够显著缩短电量抄录时间，提高电力表计抄录计算效率，适用于无人值守变电站改造背景下的国家电网公司。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种智能电力表计抄录计算系统，其特征在于，主要包括：
视频录制模块，用于录制并截取视频监控平台显示的表计数字视频；
定时器，用于定时启动所述视频录制模块动作；
Imagemagick处理模块，用于对所述视频录制模块截取的图像进行图像预处理；
Tesseract引擎模块，为一种开源并提供命令行操作方式的OCR引擎，用于对预处理后的图像进行字符识别及训练。
2.根据权利要求1所述的智能电力表计抄录计算系统，其特征在于，还包括图像批处理模块，用于将预处理后的图像批量传送至Tesseract引擎模块进行字符识别。
3.利用权利要求1所述的智能电力表计抄录计算系统的电量抄录计算方法，包括以下步骤：
步骤一：数据截取：系统启动后，由定时器触发所述视频录制模块在指定时间录制并截取所述视频监控平台显示的表计数字视频，并将获得的图像按截图顺序编号存放为截图文件[i]，i＝1、2……n；
步骤二：图像预处理：利用所述Imagemagick处理模块根据已设定好的预处理参数对截图文件[i]进行分割与预处理；
步骤三：图像识别：将步骤二中预处理后的截图文件[i]利用图像批处理模块在Tesseract引擎模块中进行字符识别，并将识别输出的文本导出存储；
步骤四：电量计算：系统打开并匹配识别的字符内容，将识别出的字符中的数字读入到所对应的电量表计计算表格中，启动表格计算功能，若计算结果误差在允许范围内则根据相应的电量计算规则输出当日电量的数值；
步骤五：校正：将截图文件[i]单独提取出来，与计算表格进行人工核查。
4.根据权利要求3所述的智能电力表计抄录计算方法，其特征在于，在步骤二中，所述分割的方法为将截图文件按照智能电力表计的数字显示屏位置进行文字分割、裁剪操作；
所述预处理包括在指定位置进行旋转校正、裁剪、二值化处理。
5.根据权利要求3所述的智能电力表计抄录计算方法，其特征在于，在步骤四中，表格计算功能包括当日电量与昨日电量的增幅计算，若当日电量比昨日电量的不平衡量波动幅度超过5％的不平衡值，则重复步骤二至步骤五。
6.根据权利要求3所述的智能电力表计抄录计算方法，其特征在于，在步骤三中，在Tesseract引擎模块中进行字符识别过程中，Tesseract引擎模块生成与智能电力表计匹配的字符训练库。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180828 |