CN207636136U - 基于拍照识别的便携式水数据采集设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于拍照识别的便携式水数据采集设备，包括水表盘夹持装置、摄像头、防水罩、主板、SD卡和电池；水表盘底部的颈部的外径小于水表盘的外径；水表盘夹持装置包括上夹环和下夹环，下夹环由两个半圆环可拆卸式拼合形成，下夹环套合在颈部的外周，上夹环套设在水表盘的外周，上夹环与下夹环可拆卸连接；防水罩的一侧底部与上夹环的顶部相铰接，主板、摄像头和电池均设置在防水罩的内壁面，SD卡插设在主板内，摄像头与主板相连接，摄像头能自动对水表盘进行拍照，电池能为主板和摄像头供电。本实用新型集拍照、识别、分析和存储为一体，并采用防水结构设计，可以应用于潮湿的环境，能够方便的临时性的采集用户用水数据。

Description

基于拍照识别的便携式水数据采集设备

技术领域

本实用新型涉及市政工程技术领域，特别是一种基于拍照识别的便携式水数据采集设备。

背景技术

随着社会经济和科技水平的不断进步，为避免传统的抄表方式只抄总表不查分表导致的用水纠纷，目前已经普遍推行一户一表制。但实行一户一表制后，水表数量呈几十倍增长，手工抄表劳动强度大，抄表人员数量多，管理成本大；而且人工抄表过程中不可避免地会出现少抄、错抄、估抄、漏抄、人情抄等情况。

另外，随着供水行业管理水平的提高，水表抄表数据不仅仅涉及到供水公司营业收费的问题，而且还产生了如下新的问题和需求：

1.建立供水管网GIS系统和自动调度系统，需要管网实时的流量监测数据。

2.目前供水管网建设或改造方案制定均是以供水管网水力模型为基础，建立模型和模型率定均需要流量数据。

3.申报节水城市、节水工业企业、节水小区和节水建筑，均需要进行以水表抄表数据为基础水平衡测试，以明确节水效果。

4.抄表数据也是管网检漏的重要依据之一，例如分区检漏法将供水管网划分为不同级别的供水区域，然后通过上一级水表和下一级水表的差值，确定管网漏损的区域和大致位置。在这种情况下，北京、上海、广州、深圳等大城市已经开始推广远程抄表系统，不但可以即时传送数据，而且可以定时传送数据，不但节省大量人力，同时也提高了数据的准确度据可以广泛地应用于多个方面。

市场上流行的远程抄表系统一般由主站、通讯网络、计量仪表组成。因此，其建设内容一般包括：（1）在供水管道、居民室内等各级计量点安装远传水表（旧表需改装或更换为远传水表）。（2）安装数据采集终端，并在采集终端与水表直接进行RS485或M-BUS总线连接。（3）将数据采集终端通过有线以太网或无线GPRS/CDMA通讯方式接入系统。（4）在主站系统设置档案及通讯信息，对上述设备进行联调，对水表数据进行采集、管理、监测和信息发布。从而可以看出，虽然上述系统可以实现数据的远程采集、存储和传输，但是价格也较为昂贵。一般一个远程数据采集节点的建设费用在6000~8000元左右，即使只建立1000个节点（这对于大城市的管网远远不够），建设费用就高达600多万，而且还不包括主站建设费用、租用通讯网络及后期维护的费用等。

除非进一步降低远程数据采集节点的建设费用，否则目前全面建设远程抄表系统的难度是非常大的。最可行的办法，是对管网中流量数据节点进行区别分析；考虑到有的节点并不需要长期采集数据和即时采集数据，可以找到一种具备可实施性的方案，作为远传用户采集系统和人工抄表的补充，以满足目前的需求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于拍照识别的便携式水数据采集设备，该基于拍照识别的便携式水数据采集设备集拍照、识别、分析和存储为一体，并采用防水结构设计，可以应用于潮湿的环境，能够方便的临时性的采集用户用水数据。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于拍照识别的便携式水数据采集设备，包括水表盘夹持装置、摄像头、防水罩、主板、SD卡和电池。

水表盘夹持装置用于将防水罩固定在水表盘的上方，水表盘底部与水流管道的连接部位形成为颈部，该颈部的外径小于水表盘的外径。

水表盘夹持装置包括上夹环和下夹环，下夹环由两个半圆环可拆卸式拼合形成，下夹环套合在颈部的外周，上夹环套设在水表盘的外周，上夹环与下夹环可拆卸连接。

防水罩的一侧底部与上夹环的顶部相铰接，主板、摄像头和电池均设置在防水罩的内壁面，SD卡插设在主板内，摄像头与主板相连接，摄像头能自动对水表盘进行拍照，电池能为主板和摄像头供电。

主板中内置有计时器。

防水罩的一侧设置有观察窗。

观察窗的顶部设置有挡水板。

摄像头中内置有CMOS图像传感芯片OV7640。

主板的型号为三星4510B控制器。

本实用新型采用上述结构后，具有如下显著的效果：目前市面上的远传采集系统投入大，采集点的跟换不方便，而人工数据采集工作量大，24小时需要现场读数，操作性差。本设备可以根据需要临时性设置数据采集步长，定时采集数据，体积小、安装携带方便，能够有效弥补远传采集系统和人工采集的不足，作为远传数据采集系统和人工抄表的一种补充，可以作为临时性的数据采集分析使用，可应用于用户用水量习惯调查、小区夜间最小流量调查、分区计量调查、大用户水量监控等等。本设备作为远传用户采集系统和人工抄表的补充，大大降低市政供水管网中数据节点建设的费用，可以广泛应用于自来水公司用户调查和漏损点监测、高校课题研究试验数据的采集、设计院设计基础资料的获取等。

附图说明

图1显示了现有技术中水表盘的安装示意图。

图2显示了本实用新型一种基于拍照识别的便携式水数据采集设备的结构示意图。

图3显示了主板的结构图。

图4显示了基于拍照识别的便携式水数据采集设备的采集流程图。

图5显示了基于拍照识别的便携式水数据采集设备中断时的采集流程图。

其中有：

10.水表盘；11.颈部；12.表盖；

20.水流管道；

30.水表盘夹持装置；31.上夹环；32.半圆环；33.螺钉；

40.防水罩；41.主板；42.摄像头；43.SD卡；44.电池；45.观察窗；46.挡水板。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，水表盘10底部与水流管道20的连接部位形成为颈部11，该颈部的外径小于水表盘的外径。

如图2所示，一种基于拍照识别的便携式水数据采集设备，包括水表盘夹持装置30、摄像头42、防水罩40、主板41、SD卡43和电池44。

水表盘夹持装置用于将防水罩固定在水表盘的上方，水表盘夹持装置包括上夹环31和下夹环，下夹环由两个半圆环32可拆卸式拼合形成，下夹环套合在颈部的外周。使用时，先将水表盘上表盖12打开，下夹环的两个半圆环打开，再将两个半圆环卡合在颈部部位后并锁紧。

然后，将上夹环套设在水表盘的外周，上夹环与下夹环可拆卸连接，优选通过螺钉33螺纹连接。

防水罩的一侧底部与上夹环的顶部相铰接，铰接方式为现有技术，优选采用铰链进行铰接。

防水罩的一侧优选设置有观察窗，观察窗的顶部优选设置有挡水板，挡水板上优选还贴设有条码条，条码条中内置有位置信息等。

主板、摄像头和电池均设置在防水罩的内壁面，优选均设置在防水罩的顶部内壁面上。

如图3所示，主板的型号优选为三星4510B控制器，SD卡插设在主板内，SD卡最大支持16GB，主板中内置有计时器。

三星4510B控制器是一款不带MMU的ARM7微处理器，可在其上运行uCLinux操作系统。它的系统时钟最高可达60MHz，有着丰富的外部资源接口，系统板载了64M的存储器，可直接利用板载的存储器进行图像数据的暂存，以最大限度的简化系统。

摄像头与主板相连接，摄像头能自动对水表盘进行拍照，摄像头中优选内置有CMOS图像传感芯片OV7640。

OV7640是高度集成的彩色摄像芯片，可带1/4”镜头，支持多种格式，内设的SCCB（Serial Camera Control Bus）串行控制总线接口，提供简单控制方式，通过该接口，可以对OV7640芯片内部所有寄存器值进行修改，从而完成对OV7640的控制。另外，OV7640内置了640×480分辨率的镜像阵列，Ａ/Ｄ转换器，并支持外部水平、垂直同步输入格式，外部微控制器和RAM界面、数字视频输出、增益控制、黑白平和白平衡等在内的控制寄存器功能模块。

电池能为主板和摄像头供电，电池优选为7.2V输入，可选用大容量的锂亚电池。功耗：平时，10uA，拍摄时，350mA。

本发明的基于拍照识别的便携式水数据采集设备通过水表盘夹持装置固定在现有水表的水表盘上，从而不会改变和影响水表原有结构、性能和安装使用条件。

使用时，首先通过摄像头，定时拍照水表盘；其次通过分析水表的照片，将水表记录的复杂指针信息转换为直观的数字信息，并按照一定的格式存储在内存卡中；最后，供技术人员定期提取内存卡中的数据，并格式化后清空，方便存储新的数据。也即采集时，水表箱被打开，数据采集设备从水表的表盘上拆离，并将SD卡从主控制板上抽取出来，插入电脑以读取数据。数据采集完成后，水表箱恢复原样，数据采集设备重新固定至水表的表盘上，或者移动至下一个数据收集点。

基于拍照识别的便携式水数据采集设备的自动采集控制系统流程如附图4和附图5所示：主程序通过时间设定定期激活，

自动判断是否加载图片拍摄子程序进行相关作业，作业完毕后进如休眠以节约电量；中断服务程序则在技术人员维护时，自动分析和导出数据，并对维护时间段可能缺失的数据进行补充。

如图3所示，主板具有通信口1和通信口2，其中：（1）通信口1：19200bps，TTL接口，用于控制CMOS摄像头一体机。（2）通信口2：9600bps，TTL接口，用于外部计算机或控制板设置系统参数。

摄像头采集后图片的图像分辨率为640*480，并在SD卡中按照设定格式进行保存：如每天自动生成一个文件夹，例如：20091206，表示文件夹中的图片为2009年12月6日拍摄。每张图片的按时分秒+通道号（通道号固定为1），例如：2104151.JPG，表示21时04分15秒拍摄的图片。

通信口2控制协议如下：（按十六进制）

（1）校时

计算机发送：ABAB01年月日时分秒AC，主控制板返回：CB01年月日时分秒CC；其中：ABAB：帧头，01：控制码，AC：帧尾。

例：需校时为10年01月06日23时58分31秒，由计算机发送数据如下：ABAB010A0106173A1FAC；主控制板返回数据如下：CB010A0106173A1FCC。

（2）抓拍一帧图像

计算机发送：ABAB02AC；其中：ABAB：帧头，02：控制码，AC：帧尾。

例：需马上拍摄一帧图像，可以由计算机发送数据如下：ABAB02AC，

主控制板返回：CB02CC（马上由睡眠模式唤醒，拍摄一张图片，并存入SD卡）。

（3）查询当前系统参数

计算机发送：ABAB03AC；其中：ABAB：帧头，03：控制码，AC：帧尾。

主控制板返回：CB03年月日时分秒CF年’月’日’时’分’拍摄天数拍摄间隔分钟CC；

其中：CB：帧头，03：识别码，CF：识别码，年月日时分秒：系统当前日期、时间，年’月’日’时’分’：设定开始拍摄日期、时间，拍摄天数：最大可设置为250天，拍摄间隔分钟：最大可设置为60分钟，CC：帧尾。

（4）设置拍摄间隔分钟

计算机发送：ABAB04拍摄间隔分钟AC；其中：ABAB：帧头，03：控制码，拍摄间隔分钟：最大可设置为60分钟，AC：帧尾。

主控制板返回1：CB04拍摄间隔分钟CC（表示设置已经成功）

主控制板返回2：CBCB（表示设置失败）

（5）设置开始拍摄的参数

计算机发送：ABAB05年’月’日’时’分’拍摄天数拍摄间隔分钟AC；其中：ABAB：帧头，05：控制码，年’月’日’时’分’：开始拍摄的日期、时间，拍摄天数：最大可设置为250天，拍摄间隔分钟:最大可设置为60分钟。

例：需设定10年01月08日23时58分开始拍摄，拍摄31天，拍摄间隔时间为15分钟；

由计算机发送：ABAB050A0108173A1F0FAC；主控制板返回：CB050A0108173A1F0FCC。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于拍照识别的便携式水数据采集设备，其特征在于：包括水表盘夹持装置、摄像头、防水罩、主板、SD卡和电池；

水表盘夹持装置用于将防水罩固定在水表盘的上方，水表盘底部与水流管道的连接部位形成为颈部，该颈部的外径小于水表盘的外径；

水表盘夹持装置包括上夹环和下夹环，下夹环由两个半圆环可拆卸式拼合形成，下夹环套合在颈部的外周，上夹环套设在水表盘的外周，上夹环与下夹环可拆卸连接；

防水罩的一侧底部与上夹环的顶部相铰接，主板、摄像头和电池均设置在防水罩的内壁面，SD卡插设在主板内，摄像头与主板相连接，摄像头能自动对水表盘进行拍照，电池能为主板和摄像头供电。

2.根据权利要求1所述的基于拍照识别的便携式水数据采集设备，其特征在于：主板中内置有计时器。

3.根据权利要求1所述的基于拍照识别的便携式水数据采集设备，其特征在于：防水罩的一侧设置有观察窗。

4.根据权利要求3所述的基于拍照识别的便携式水数据采集设备，其特征在于：观察窗的顶部设置有挡水板。

5.根据权利要求1所述的基于拍照识别的便携式水数据采集设备，其特征在于：摄像头中内置有CMOS图像传感芯片OV7640。

6.根据权利要求1所述的基于拍照识别的便携式水数据采集设备，其特征在于：主板的型号为三星4510B控制器。