CN112749698A - 一种5g网络系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了5G网络系统，包括至少一个小区中心节点和多个设备检测节点；通过设备检测节点根据预设周期启动图像采集模块，以采集资源计量设备的读数，通过短程通信信道将读数信息发送至小区中心节点；小区中心节点对读数信息进行处理，得到资源计量设备的读数信息，并通过返回设备检测节点；设备检测节点根据启动5G网络模块并判断是否成功接入5G网络网络，若连续四次入网失败则擦除驻留频点并重新入网；并判断连续上线次数，当连续上线次数达到十次则进行蜂窝小区重选；设备检测节点通过5G网络网络上传读数信息。该5G网络系统能极大地减少对老旧小区中仪表的进行智能化改造的工作量和施工量，并稳定、长期地进行管理。

Description

一种5G网络系统
技术领域
本发明涉及仪表智能化领域，尤其涉及5G网络系统。
背景技术
在我们的日常生活中，需要使用各种类型的生活资源，包括：水、电、煤气等，这些生活资源是各种资源供应商通过一定的方式输送到最终用户的，用户必须对所使用的资源按使用资源量进行付费，因此，对最终用户所使用资源的计量是实施付费的基础和前提，而对所使用资源的计量是通过各种资源“计量器”完成的。
在实施本发明的过程中发明人发现，由于社会的快速发展，许多早期的住宅小区采用的是不具备远程数据自动发送/读取功能的所谓非智能计量器，为了定期获取这种类型计量器上的读数，需要按一定的周期进行人工读取，工作量大，错误率高。而现有技术中一般是直接采用智能化仪表替换老旧小区中的非智能化仪表，但是由于老旧小区的仪表往往使用多年，拆卸及更换的工作量大，并且更换之后的智能化仪表一般还需要配套的基础设施以确保其工作的稳定性，导致对老旧小区中仪表的智能化改造难度较大，为了能够将它们纳入集中管理的自动系统框架之内，发明人提出了对这类计量器进行“非侵入式”扩充，即通过外部扩充，使它们也能按预设的周期或要求上传计量器读数到中心服务系统。
发明内容
本发明实施例的目的是提供5G网络系统，能极大地减少对老旧小区中仪表的进行智能化改造的工作量和施工量，同时使改造后的仪表能够稳定、长期地接入到5G网络系统中进行管理。
为实现上述目的，本发明实施例提供了5G网络系统，所述5G网络系统包括至少一个小区中心节点和多个设备检测节点；所述5G网络系统的工作流程包括：
所述设备检测节点根据预设周期启动图像采集模块，以采集资源计量设备的读数，通过短程通信信道将读数信息发送至所述小区中心节点，并关闭所述图像采集模块；
所述小区中心节点响应于所述读数信息以启动图像处理模块，对所述读数信息进行处理，以得到所述资源计量设备的读数信息，并将所述读数信息通过所述短程通信信道返回所述设备检测节点；
所述设备检测节点根据所述预设周期启动5G网络模块，并判断是否成功接入5G网络网络，若连续四次入网失败，则擦除驻留频点并重新入网；并判断连续上线次数，当所述连续上线次数达到十次时，进行蜂窝小区重选；其中，在每个所述预设周期中，在所述图像采集模块关闭之后启动所述5G网络模块；
所述设备检测节点通过所述5G网络网络上传所述读数信息，并关闭所述5G网络模块。
作为上述方案的改进，当所述5G网络模块接收到多个蜂窝小区的5G网络信号，且所述多个蜂窝小区中存在一个蜂窝小区的5G网络信号强度超过其他任一蜂窝小区的5G网络信号强度的两倍，则锁定所述多个蜂窝小区中5G网络信号强度最大的蜂窝小区。
作为上述方案的改进，所述资源计量设备为数字类型设备；所述小区中心节点对所述读数信息进行处理，以得到所述资源计量设备的读数信息，包括：
对所述读数信息进行ROI处理，以截取感兴趣区域的图像；
对所述感兴趣区域的图像进行细化处理，以获取字符骨架；
对所述字符骨架进行字符识别，以获取所述资源计量设备的读数信息。
作为上述方案的改进，所述细化处理包括轮廓获取、字符切分和字符骨架提取。
作为上述方案的改进，所述对所述感兴趣区域的图像进行细化处理，以获取字符骨架包括：
将所述感兴趣区域的图像从RGB图像转换成灰度图像，得到感兴趣区域的灰度图像；
对所述感兴趣区域的灰度图像进行二值化处理,得到感兴趣区域的二值化图像；
对所述感兴趣区域的二值化图像进行水平扫描和垂直扫描，将所述感兴趣区域的二值化图像分割成多个单独的字符图形；
对所述字符图形进行细化处理，得到字符骨架。
作为上述方案的改进，所述资源计量设备为指针型设备；所述小区中心节点对所述读数信息进行处理，以得到所述资源计量设备的读数信息，包括：
对所述读数进行ROI处理，以截取感兴趣区域的图像；
从所述感兴趣区域的图像中获取直线，构建资源计量设备的位置模版；
对所述位置模版进行位置识别，以获取所述资源计量设备的读数信息。
作为上述方案的改进，所述细化处理包括指针轮廓提取和刻度轮廓提取。
作为上述方案的改进，所述从所述感兴趣区域的图像中获取直线，构建资源计量设备的位置模版包括：
将所述感兴趣区域的图像从RGB图像转换成灰度图像，得到感兴趣区域的灰度图像；
对所述感兴趣区域的灰度图像进行二值化处理,得到感兴趣区域的二值化图像；
对所述感兴趣区域的二值化图像细化处理，从所述感兴趣区域的二值化图像中得到刻度指针骨架；
从所述刻度指针骨架中获取直线，构建指针型设备的位置模版。
作为上述方案的改进，所述小区中心节点还包括WiFi信号发射模块；所述短程通信信道为WiFi通信信道。
与现有技术相比，本发明公开的5G网络系统，包括至少一个小区中心节点和多个设备检测节点，所述设备检测节点根据预设周期启动图像采集模块，以采集资源计量设备的读数，通过短程通信信道将读数信息发送至所述小区中心节点，并关闭所述图像采集模块；所述小区中心节点响应于所述读数信息以启动图像处理模块，对所述读数信息进行处理，以得到所述资源计量设备的读数信息，并将所述读数信息通过所述短程通信信道返回所述设备检测节点；所述设备检测节点根据所述预设周期启动5G网络模块，并判断是否成功接入5G网络网络，若连续四次入网失败，则擦除驻留频点并重新入网；并判断连续上线次数，当所述连续上线次数达到十次时，进行蜂窝小区重选；其中，在每个所述预设周期中，在所述图像采集模块关闭之后启动所述5G网络模块；所述设备检测节点通过所述5G网络网络上传所述读数信息，并关闭所述5G网络模块。通过设备检测节点对资源计量设备等仪表的数据进行采集，从而实现了对仪表的非侵入式改造，避免了仪表更换所带来的巨大工作量；并且通过小区中心节点为图像处理提供运算支持，降低了设置在各仪表处的设备检测节点的能耗水平，而设备检测节点通过短程通信信道与小区中心节点通信以传输数据量较大的图像信息，避免了长程通信传输的图像传输所带来的能耗增加，进一步降低了设备检测节点的能耗水平，使得设备检测节点的长期运行得以保障。同时对住宅小区的基建改造仅需增加提供短程通信支持和简单图像处理功能的至少一个小区中心节点，极大地降低了基础设施改造所带来的成本及施工量，并且通过设备检测节点的5G网络模块进行入网检测和蜂窝小区重选，降低了老旧小区中信号不良的问题带来的影响，提高了设备检测节点运行的稳定性。
附图说明
图1本发明实施例1中适用于老旧住宅小区的5G网络系统的结构示意图；
图2如图1的5G网络系统的工作流程示意图；
图3是本发明实施例1中步骤S120的一种优选流程示意图；
图4是如图3中步骤S122的具体的流程示意图；
图5是本发明实施例1中步骤S120的另一种优选流程示意图；
图6是如图5中步骤S122的具体的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，本发明实施例1提供了5G网络系统。5G网络系统10包括至少一个小区中心节点11和多个设备检测节点12。
在本实施例中，5G网络为NB-IOT，读数为图像信息，在其他实施例中，5G网络还可以为任意无线网络。
参见图2，所述5G网络系统10的工作流程包括步骤S110至步骤S140；优选地，还可以包括步骤S150。
S100、所述设备检测节点12根据预设周期启动图像采集模块12a，以采集资源计量设备的读数，通过短程通信信道将读数信息发送至所述小区中心节点11，并关闭所述图像采集模块12a。
其中，所述设备检测节点12还可以包括短程通信模块12b，用于通过所述短程通信信道进行通信。
在无需所述图像采集模块12a进行工作的时候将所述图像采集模块12a关闭，从而降低所述设备检测节点12的能耗水平。
S120、所述小区中心节点11响应于所述读数信息以启动图像处理模块11a，对所述读数信息进行处理，以得到所述资源计量设备的读数信息，并将所述读数信息通过所述短程通信信道返回所述设备检测节点12。
具体地，所述小区中心节点11还可以包括WiFi信号发射模块11b；所述短程通信信道具体为WiFi通信信道。
S130、所述设备检测节点根据所述预设周期启动5G网络模块12c，并判断是否成功接入5G网络网络，若连续四次入网失败，则擦除驻留频点并重新入网；并判断连续上线次数，当所述连续上线次数达到十次时，进行蜂窝小区重选；其中，在每个所述预设周期中，在所述图像采集模块关闭之后启动所述5G网络模块12c。
具体地，所述5G网络模块12c在接入基站时，当前的5G网络网络可能会存在多个频点，在某些情况下当驻留频点的5G网络信号较差，所述5G网络模块12c会需要切换到新的5G网络频点入网，在处理入网操作时，判定默认连续四次入网失败则在入网前擦除驻留频点，再重新入网。
具体地，所述5G网络模块12c在接入基站时，当前的5G网络网络可能会存在多个频点，在默认连续上线10次后会进行一次蜂窝小区重选操作，避免当前网络环境下的5G网络信号有变化，确保所述设备检测节点12入网时按最优的频点接入，提高在老旧小区中连接到5G网络网络的稳定性。
S140、所述设备检测节点通过所述5G网络网络上传所述读数信息，并关闭所述5G网络模块12c。
在无需所述5G网络模块12c进行工作的时候将所述5G网络模块12c关闭，从而降低所述设备检测节点12的能耗水平。
S150、当所述5G网络模块接收到多个蜂窝小区的5G网络信号，且所述多个蜂窝小区中存在一个蜂窝小区的5G网络信号强度超过其他任一蜂窝小区的5G网络信号强度的两倍，则锁定所述多个蜂窝小区中5G网络信号强度最大的蜂窝小区。
本发明实施例1公开的5G网络系统，包括至少一个小区中心节点和多个设备检测节点，所述设备检测节点根据预设周期启动图像采集模块，以采集资源计量设备的读数，通过短程通信信道将读数信息发送至所述小区中心节点，并关闭所述图像采集模块；所述小区中心节点响应于所述读数信息以启动图像处理模块，对所述读数信息进行处理，以得到所述资源计量设备的读数信息，并将所述读数信息通过所述短程通信信道返回所述设备检测节点；所述设备检测节点根据所述预设周期启动5G网络模块，并判断是否成功接入5G网络网络，若连续四次入网失败，则擦除驻留频点并重新入网；并判断连续上线次数，当所述连续上线次数达到十次时，进行蜂窝小区重选；其中，在每个所述预设周期中，在所述图像采集模块关闭之后启动所述5G网络模块；所述设备检测节点通过所述5G网络网络上传所述读数信息，并关闭所述5G网络模块。通过设备检测节点对资源计量设备等仪表的数据进行采集，从而实现了对仪表的非侵入式改造，避免了仪表更换所带来的巨大工作量；并且通过小区中心节点为图像处理提供运算支持，降低了设置在各仪表处的设备检测节点的能耗水平，而设备检测节点通过短程通信信道与小区中心节点通信以传输数据量较大的图像信息，避免了长程通信传输的图像传输所带来的能耗增加，进一步降低了设备检测节点的能耗水平，使得设备检测节点的长期运行得以保障。同时对住宅小区的基建改造仅需增加提供短程通信支持和简单图像处理功能的至少一个小区中心节点，极大地降低了基础设施改造所带来的成本及施工量，并且通过设备检测节点的5G网络模块进行入网检测和蜂窝小区重选，降低了老旧小区中信号不良的问题带来的影响，提高了设备检测节点运行的稳定性。
参见图3，是如本发明实施例1中步骤S120的一种优选实施方式，在本优选实施方式中，步骤S120具体可以包括步骤S121至步骤S123。
S121、对所述读数进行ROI处理，预设好对应所述数字类型设备的感兴趣区域数据，在采集到所述读数之后，通过ROI算法对所述读数进行感兴趣区域的提取，得到所述感兴趣区域的图像，同时滤除其他区域的图像信息。优选的，本实施例中采集到的读数使用的色彩模型为RGB，在其他实施例中，色彩也可以HSV或者HSI，不影响本发明取得的有益效果。
S122、对所述感兴趣区域的图像进行细化处理，具体的，参见图4，步骤S122包括步骤S122a至步骤S122d。
S122a、将所述感兴趣区域的图像从RGB图像转换成灰度图像，具体转换算法采用计算公式：
Gray＝R*0.299+G*0.587+B*0.114
其中，Gray是灰度值，R是RGB图像中的R值，G是RGB图像中的G值，B是RGB图像中的B值，通过当前位置像素点的RGB值计算得到所述当前位置的灰度值并进行转换，得到所述感兴趣区域的灰度图像。
S122b、根据实际灰度图像信息设置二值化阈值，对已经所述感兴趣区域的灰度图像进行二值化操作，使所述感兴趣区域的灰度图像的数字和背景分别呈现黑白色，得到感兴趣区域的二值化图像。具体的，采用灰度平局值值法对所述感兴趣区域的灰度图像进行二值化处理。在本实施例中，数字呈现黑色，背景呈现白色，但在其他实施例中，也可以是数字呈现白色，背景呈现黑色，不影响本发明取得的有益效果。
S122c、通过水平扫描跳跃点和垂直扫描连通性对所述感兴趣区域的二值化图像进行扫描分析，获取各个字符图形的边界信息，定位各个字符图像的边界，将所述感兴趣区域的二值化图像分割成单独的字符图形；在其他实施例中，也可以采用Sobel算子、Reberts算子等边界检测算子求取字符图形，以得到单独的字符图形，不影响本发明取得的有益效果。
S122d、对所述感兴趣区域的二值化图像进行细化处理，得到字符骨架。具体的，使用迭代算法，逐次删除所述单独的字符图形的像素边缘，直至所述单独的字符图形的剩下图像中央的骨架部分，得到字符骨架；在其他实施例中，也可以采用非迭代算法，如基于距离变换的算法等，不影响本发明取得的有益效果。
在其他实施例中，可以直接对所述感兴趣区域的灰度图像进行细化处理，得到字符骨架，不影响本发明取得的有益效果。
S123、对所述字符骨架进行字符识别，以获取所述数字类型设备的读数信息。具体的，采用模式识别算法对所述字符骨架进行字符识别，分析所述字符骨架所代表的数字含义，得到所述数字类型设备显示的读数信息；在其他实施例中，也可以采用其他的识别算法，如支持向量机识别算法或神经网络识别算法等，不影响本发明取得的有益效果。
本发明实施例提供的5G网络系统,在取得如实施例1的有益效果的基础上，通过对采集到的数字类型设备图像进行ROI处理，截取感兴趣区域的图像，然后对所述感兴趣区域的图像进行分割和精细化处理，得到细化的字符图形，接着分析所述字符图形，识别出所述字符图形代表的数字含义，得到所述数字类型设备的读数信息，完成对数字类型设备的检测识别过程，实现了对数字类型设备的智能化读数，并将读数发送至设备检测节点以供上传。
参见图5，图5是本发明实施例1中步骤S120的另一种优选实施方式，在本优选实施方式中，步骤S120具体可以包括步骤S121’至步骤S123’。
S121’、对所述读数进行ROI处理，预设好对应所述指针型设备的感兴趣区域数据，在采集到所述读数之后，通过ROI算法对所述读数进行感兴趣区域的提取，得到所述感兴趣区域的图像，同时滤除其他区域的图像信息。优选的，本实施例中采集到的读数使用的色彩模型为RGB，在其他实施例中，色彩也可以HSV或者HSI，不影响本发明取得的有益效果。
S122’、对所述感兴趣区域的图像进行细化处理，具体的，参见图6，步骤S122’包括步骤S122’a至步骤S122’d。
S122’a、将所述感兴趣区域的图像从RGB图像转换成灰度图像，具体转换算法采用计算公式：
Gray＝R*0.299+G*0.587+B*0.114
其中，Gray是灰度值，R是RGB图像中的R值，G是RGB图像中的G值，B是RGB图像中的B值，通过当前位置像素点的RGB值计算得到所述当前位置的灰度值并进行转换，得到所述感兴趣区域的灰度图像。
S122’b、根据实际灰度图像信息设置二值化阈值，对已经所述感兴趣区域的灰度图像进行二值化操作，使所述感兴趣区域的灰度图像的刻度指针和背景分别呈现黑白色，得到感兴趣区域的二值化图像。具体的，采用灰度平局值值法对所述感兴趣区域的灰度图像进行二值化处理。在本实施例中，刻度和指针呈现黑色，背景呈现白色，但在其他实施例中，也可以是刻度和指针呈现白色，背景呈现黑色，不影响本发明取得的有益效果。
S122’c、对所述感兴趣区域的二值化图像进行细化处理，获取刻度指针骨架。具体的，使用迭代算法，逐次删除所述刻度图形和指针图形的像素边缘，直至所述刻度图形和所述指针图形剩下图形中央的刻度指针骨架；在其他实施例中，也可以采用非迭代算法，如基于距离变换的算法等，不影响本发明取得的有益效果。
S122’d、从所述刻度指针骨架中获取直线，构建指针型设备的位置模版。具体的，采用Hough变换从所述刻度指针骨架中获取所述指针型设备的刻度和指针的直线图形，根据获取到的所述刻度和所述指针的直线图形的位置，构建出所述指针型设备的位置模版。
在其他实施例中，可以直接对所述感兴趣区域的灰度图像进行细化处理，得到所述刻度指针骨架，不影响本发明取得的有益效果。
S123’、对所述位置模版进行位置识别，以获取所述指针型设备的读数信息。具体的，将所述位置模版与预设的内建模板比较，获取所述位置模版中指针的具体位置信息，从所述指针的具体位置信息中读取所述指针型设备的读数信息。
本发明实施例提供的5G网络系统,在取得如实施例1的有益效果的基础上，通过截取出读数中感兴趣区域的图像，转换感兴趣区域的图像的颜色方案，接着从所述感兴趣区域的图像中获取直线，构建指针型设备的位置模版，从所述位置模版中分析出所述指针型设备当前显示的读数，最后将所述读数发送至设备检测节点以供上传，在不对非智能指针计量器进行内部改造的情况下，实现了对非智能指针计量器的智能读数和智能数据汇总。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.5G网络系统，其特征在于，所述5G网络系统包括至少一个小区中心节点和多个设备检测节点；所述5G网络系统的工作流程包括：
所述设备检测节点根据预设周期启动图像采集模块，以采集资源计量设备的读数，通过短程通信信道将读数信息发送至所述小区中心节点，并关闭所述图像采集模块；
所述小区中心节点响应于所述读数信息以启动图像处理模块，对所述读数信息进行处理，以得到所述资源计量设备的读数信息，并将所述读数信息通过所述短程通信信道返回所述设备检测节点；
所述设备检测节点根据所述预设周期启动5G网络模块，并判断是否成功接入5G网络网络，若连续四次入网失败，则擦除驻留频点并重新入网；并判断连续上线次数，当所述连续上线次数达到十次时，进行蜂窝小区重选；其中，在每个所述预设周期中，在所述图像采集模块关闭之后启动所述5G网络模块；
所述设备检测节点通过所述5G网络网络上传所述读数信息，并关闭所述5G网络模块。
2.如权利要求1所述的5G网络系统，其特征在于，当所述5G网络模块接收到多个蜂窝小区的5G网络信号，且所述多个蜂窝小区中存在一个蜂窝小区的5G网络信号强度超过其他任一蜂窝小区的5G网络信号强度的两倍，则锁定所述多个蜂窝小区中5G网络信号强度最大的蜂窝小区。
3.如权利要求1所述的5G网络系统，其特征在于，所述资源计量设备为数字类型设备；所述小区中心节点对所述读数信息进行处理，以得到所述资源计量设备的读数信息，包括：
对所述读数信息进行ROI处理，以截取感兴趣区域的图像；
对所述感兴趣区域的图像进行细化处理，以获取字符骨架；
对所述字符骨架进行字符识别，以获取所述资源计量设备的读数信息。
4.如权利要求3所述的5G网络系统，其特征在于，所述细化处理包括轮廓获取、字符切分和字符骨架提取。
5.如权利要求4所述的5G网络系统，其特征在于，所述对所述感兴趣区域的图像进行细化处理，以获取字符骨架包括：
将所述感兴趣区域的图像从RGB图像转换成灰度图像，得到感兴趣区域的灰度图像；
对所述感兴趣区域的灰度图像进行二值化处理,得到感兴趣区域的二值化图像；
对所述感兴趣区域的二值化图像进行水平扫描和垂直扫描，将所述感兴趣区域的二值化图像分割成多个单独的字符图形；
对所述字符图形进行细化处理，得到字符骨架。
6.如权利要求1所述的5G网络系统，其特征在于，所述资源计量设备为指针型设备；所述小区中心节点对所述读数信息进行处理，以得到所述资源计量设备的读数信息，包括：
对所述读数进行ROI处理，以截取感兴趣区域的图像；
从所述感兴趣区域的图像中获取直线，构建资源计量设备的位置模版；
对所述位置模版进行位置识别，以获取所述资源计量设备的读数信息。
7.如权利要求6所述的5G网络系统，其特征在于，所述细化处理包括指针轮廓提取和刻度轮廓提取。
8.如权利要求7所述的5G网络系统，其特征在于，所述从所述感兴趣区域的图像中获取直线，构建资源计量设备的位置模版包括：
将所述感兴趣区域的图像从RGB图像转换成灰度图像，得到感兴趣区域的灰度图像；
对所述感兴趣区域的灰度图像进行二值化处理,得到感兴趣区域的二值化图像；
对所述感兴趣区域的二值化图像细化处理，从所述感兴趣区域的二值化图像中得到刻度指针骨架；
从所述刻度指针骨架中获取直线，构建指针型设备的位置模版。
9.如权利要求1所述的5G网络系统，其特征在于，所述小区中心节点还包括WiFi信号发射模块；所述短程通信信道为WiFi通信信道。
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