基於計算機視覺的多功能電度表抄表系統的製作方法

2023-04-23 19:44:26 1

專利名稱：基於計算機視覺的多功能電度表抄表系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是電度表數據自動處理系統，具體的是採用圖像攝取電度表 數據並進行識別及信息處理的基於計算機視覺的多功能電度表抄表系統。
技術背景一個家庭或一個單位的用電量均從電度表上累積的數字核算出來，為此電 業局的抄表員每月親臨各戶徒手抄寫，如此做法迄今己成為很漫長的歷史了， 這種原始的抄表形式存在三個應當改進的問題1、 工作量大，效率低，每逢抄寫各戶電度表時首先核對名頭，再讀表上的 數字，抄寫在帳表上，核算累積量，最終算出應付款額。這一系列的工作看似 簡單，但對千家萬戶來講這工作量就顯得相當的大了，這一系列的工作程序就決定了效率不會很高。2、 易出差錯，長時間單調的重複同一種工作，就容易滋生一種心不在焉的 惰性，這種惰性會促使人不自覺地出現差錯，自己反而覺察不到，比如戶頭名 字張冠李戴了，電度表上的數字看差了，抄寫出現錯誤了，核算時計算不對了等等。3、 可能發生毗漏，個別抄表員出於某種原因會有意將表上的數字少記，有 時會馬虎的將表上的數字多寫。 '現在抄表員有的使用了手持"抄表器"，然而這種"抄表器"只相當於一個掌上 電腦，只有數字輸入及核算的功能，對於上述可能出現的三個問題，仍然無法 杜絕。目前還沒有從用戶名頭的自動識別到電度表數字的自動讀取，最後進行核 算保存相關信息，以致電力系統對一個地區的所有用戶的用電信息管理形成--個完整系統。發明內容本發明的目的是針對現有電度表抄表時易出現差錯和毗漏，工作量也大， 效率也低的問題而提供一種能自動識別用戶，攝取電度表數字的畫面，立即核 算並出據交款通知，且能在^^適的時候經接口通過導線與電力部門的上位機相 連接互通數據的基於計算機視覺的多功能電度表抄表系統。
採用的技術方案是基於計算機視覺的多功能電度表抄表系統，包括硬體和軟體兩大部分，所 述硬體包括多個智能抄表器，多個PC機，資料庫伺服器，智能抄表器包括殼體、 彩屏、取景器、條形碼掃描器、紅外接口、 A、 B、 C、 D四個按鍵、五維鍵及 裝在殼體內的控制器；彩屏位於殼體正面的上部，取景器位於殼體的頂部，彩 屏、取景器通過導線與殼體內控制器的對應端相連接；其結構特點是所述多個智能抄表器通過導線分別與任一 PC機連接，多個PC機通過通用的寬帶網線與資料庫伺服器相連接。所述軟體部分包括抄表程序，PC機管理程序；軟體採用Visual Studio 2005中 的0++語言進行編程，採用Windows CE 5.0 Standard SDK;抄表器採用SQL Server CE資料庫，PC機系統使用SQL Server 2000資料庫。抄表程序具有兩種模式，即對普通數字指示電度表的圖像識別抄表程序和 對具有紅外接口的電度表的紅外直接抄表程序。抄表程序由抄表軟體模塊和信 息管理模塊兩部分組成，抄表軟體模塊包括信息採集和信息處理，信息採集包 括條碼掃描、條碼識別、電度表用戶身份識別、電度表錶盤圖像採集、識別算 法的選擇、紅外電度表讀數；信息處理包括電度表圖像處理、電度表讀數識別、 計算電價、列印用電通知單、存儲用戶用電信息、異常報警。圖像識別抄表程序是開啟智能抄表器，程序便開始運行按動A鍵啟動條 形碼掃描器，識別條碼，獲知用戶身份、地點、電度表類型、上月讀數等信息； 根據用戶電度表類型(多種機械、LED、 LCD)生成取景框；(抄表員調整智能 抄表器取景框對準讀數區，並保證條形碼掃描器仍然可以繼續識別該用戶條 碼)。對準讀數區後按下B鍵，系統再次掃描並識別條碼；若仍然是該用戶，則 抓取圖像；進行處理識別出該用戶本月用電量；按C鍵，列印出用電通知單， 圖像識別抄表程序結束並返回程序初始語句。紅外直接抄表程序是開啟智能抄表器，按D鍵，紅外直接抄表程序開始運 行對電度表進行紅外掃描；判斷接受到的紅外信息是否合理；若不合理，智 能抄表器發出聲響並在彩屏顯示出錯誤信號，要求另行掃描；若合理，智能抄 表器紅外接口對準電度表的紅外接口獲取電度表上的數據；計算用戶電量；判 斷用電量是否合理；若不合理，智能抄表器發出聲響提示，並在彩屏上顯示不 合理的具體原因，然後存儲產生的錯誤信息；倘若合理就存儲用戶電量、紅外 掃描等信息；按動C鍵，列印出帳單；紅外掃描抄表程序結束並返回程序初始 語句。
上述A鍵、B鍵、C鍵、D鍵位於智能抄表器彩屏的下面，均勻布設，五 維鍵位於殼體正面下部的正中。上述條形碼掃描器位於殼體的頂部，通過導線與殼體內的控制器相連接。上述智能抄表器的紅外接口位於殼體背面的下部，通過導線與殼體內的控 制器相連接。上述資料庫伺服器位於信息中心內。h述PC機管理程序，包括信息交換程序模塊，信息管理程序模塊，信息統 計程序模塊，信息交換程序模塊是PC機與智能抄表器、資料庫伺服器之間的導 入，導出，上報，下載等各種信息的交換。信息管理程序模塊是對用戶信息查詢，用戶電量査詢，用戶電量修改，電 度表圖像查看，電量信息補充。信息統計程序模塊包括歷史數據分析，總電量 計算，總費用計算，圖形顯示，相關數據統計。工作程序本發明的系統組成是由多個抄表員分別用多個手持智能抄表器査表後與電力部門的PC機連接相互讀取數據，而PC機通過網絡與信息中心的資料庫伺服器相連接，上傳或下載相關的數據信息。本發明的系統工作程序是首先查表員打開智能抄表器，彩屏上出現實時影像，這時査表員分辨用戶 電度表是數字指示的普通電度表還是具有紅外接口的電度表，因為智能抄表器 中的程序包括有圖像識別抄表程序和紅外直接抄表程序兩種方式，若是數字指 示的普通電度表，按動智能抄表器的A鍵，啟動了條形碼掃描器，識別條碼， 從而獲知用戶身份、地點、電度表類型、上月讀數等信息，而後，系統根據該用戶電度表類型(多種機械、LED、 LCD)生成取景框，抄表員調整智能抄表 器使取景框對準讀數區，並保證條形碼掃描器仍然可以繼續識別該用戶條碼。 對準後按下B鍵，系統再次掃描並識別條碼，若仍然是該用戶，則抓取圖像， 進行處理識別出該用戶本月用電量。若需列印再按C鍵，列印出用電通知單。查表員回到電業局將智能抄表器與PC機連接，把智能抄表器儲存的用戶信 息全部上傳至上位機，上位機將多個智能抄表器的信息全部儲存並做相應的處 理留作歷史數據，同時將上位機相關信息下載到智能抄表器，以備到其它用戶 抄表時所用。電業局相關工作人員利用多個PC機與信息中心的資料庫伺服器連接的網 絡，進行信息的上報，匯總，儲存，同時PC機從信息中心的資料庫伺服器下載 相關的信息與數據，以供下-歩工作之用。
若被抄的電度表具有紅外藉口，査表員需按動D鍵，啟動紅外直接抄表程序，程序運行的初始是對電度表的條碼進行掃描認定後，接著智能抄表器的紅外接口對電度表的紅外接口進行數據的讀取，並按紅外直接抄表程序的整個程序運行。本發明具有的功能信息導入功能從信息中心的資料庫伺服器中提取操作員所負責片區電度 表抄表所用的信息，如用戶名，地址，上月電量等信息，放置在PC機資料庫中。 信息導出功能從智能抄表器中導出抄表信息，將其放置在PC機資料庫中。 信息下載功能將本地資料庫信息導入智能抄表器的資料庫中。 信息上報功能從PC機資料庫中選擇抄表信息，通過網際網路上報至信息中 心資料庫伺服器中。這四個功能為智能抄表器、PC機和信息中心的資料庫服務 器信息交換。信息修改功能 一是修改本地PC機資料庫中經過從智能抄表器中導出的用 戶用電量信息，本操作將被系統所記錄。二是修改本地PC機資料庫中的所有信 息，只在系統調試時期使用。本發明整體系統功能完整，從自動抄表、結算到歷史信息和數據的存儲實 施了整體智能化的系統管理辦法，作到了準確查表、無差錯計費、全面科學管 理，結束了手抄手算的上百年來的原始笨拙的方式方法。本發明總體設計科學、合理、富有創意、尤其智能抄表器的使用，為系統 的全面有效的運作提供了先決的條件和有力的保證，本發明的系統組成結構簡 單，緊湊、嚴密，實用效果佳，整體投資小，成本低廉，效率高，利用率高， 穩定可靠，具有較好的發展前景，本發明適宜電力部門使用，並可推廣到相應 的民需部門使用。需要說明的是在不改變本發明原理與構思的前提下，所作出的改變或變 形，均屬於本發明的保護範圍。


圖1是本發明系統拓撲結構示意圖。圖2是本發明抄表器外型正面示意圖。圖3是本發明抄表器外型背面示意圖。圖4是本發明圖像識別抄表程序流程框圖。圖5是本發明紅外直接抄表程序流程框圖。
具體實施方式
實施例基於計算機視覺的多功能電度表抄表系統，包括硬體和軟體兩大部分，硬 件包括多個智能抄表器l、多個PC機及資料庫伺服器7;智能抄表器l實為具 有攝像和掃描功能的掌上電腦，智能抄表器l包括殼體、彩屏3、取景器4、條形碼掃描器5、紅外接口6、 A、 B、 C、 D四個按鍵、五維鍵2及裝在殼體內的 控制器；彩屏3位於殼體正面的上部，A鍵、B鍵、C鍵、D鍵位於彩屏3的下 面，並均勻布設，五維鍵2位於殼體正面下部的正中。取景器4位於殼體背面 的中部，條形碼掃描器5位於殼體的頂部，紅外接口 6位於殼體背面的下部。 彩屏3、取景器4通過導線與殼體內的控制器對應端相連接；條形碼掃描器5、 紅外接口6、 A鍵、B鍵、C鍵、D鍵及五維鍵2均與通過導線殼體內的控制器 對應端相連接。
A鍵設置為條形碼掃描啟動鍵，按一下A鍵啟動條形碼掃描器，再按一下 便關閉了條形碼掃描器並保存取景框畫面信息。
B鍵設置為拍照啟動鍵，按一下B鍵將取景框對準數字區，鬆開按鍵，自 動拍照，然後系統自動進行讀數識別，信息記錄，完成一次抄表過程。
C鍵設置為列印鍵，按下C鍵將列印用戶用電通知單。
D鍵設置為電度表形式選擇鍵，電度表若具有紅外接口方式，按下D鍵， 智能抄表器1的程序將按紅外直接抄表程序讀取數據並運行；否則程序將按圖 像識別抄表程序運行。
五維鍵2設置為拍照取景框調整鍵，分別按上、下、左、右鍵時取景框對 應向上、下、左、右方向擴展，如按中間鍵的同時再按上、下、左、右鍵，則 是取景方框的位置對應向上、下、左、右方向移動。
多個智能抄表器1通過導線分別與多個PC機的任一個相連接，多個PC機 通過通用的寬帶網線與信息中心的資料庫伺服器7相連接。
軟體部分包括抄表程序，PC機管理程序；軟體採用Visual Studio 2005中的 C+十語言進行編程，採用Windows CE 5.0 Standard SDK;抄表器採用SQL Server CE資料庫，PC機系統使用SQL Server 2000資料庫。
抄表程序寫在智能抄表器l的ROM晶片中，抄表程序具有兩種模式，即對 普通數字指示電度表的圖像識別抄表程序和對具有紅外接口的電度表的紅外直 接抄表程序。抄表程序由抄表軟體模塊和信息管理模塊兩部分組成，抄表軟體 模塊包括信息採集和信息處理，信息採集包括條碼掃描、條碼識別、電度表用 戶身份識別、電度表錶盤拍照、識別算法的選擇、紅外電度表讀數；信息處理
包括電度表圖像處理、電度表讀數識別、計算電價、列印用電通知單、存儲用 戶用電信息、異常報警。其編程框圖如圖4;圖像識別抄表程序是開啟智能抄表器l之後，程序便開 始運行按動A鍵啟動條碼掃描器5，識別條碼，獲知用戶身份、地點、電度 表類型、上月讀數等信息；根據用戶電度表類型(多種機械、LED、 LCD)生 成取景框；(抄表員調整智能抄表器取景框對準讀數區，並保證條形碼掃描器仍 然可以繼續識別該用戶條碼)。對準讀數區後按下B鍵，系統再次掃描並識別條 碼；若仍然是該用戶，則抓取圖像；進行處理識別出該用戶本月用電量；若需 列印再按C鍵，列印出用電通知單， 一個用戶的圖像識別抄表程序結束並返回 程序初始語句。被抄的電度表具有紅外接口，其抄表程序框圖如圖5，開啟智能抄表器l， 按動D鍵選擇紅外直接抄表方式，程序開始運行；對電度表進行條形碼掃描； 識別條碼，獲知用戶身份等信息，並判斷接受到的信息是否合理；若不合理， 智能抄表器1發出聲響並在彩屏3顯示出錯誤信號，要求另行掃描；若合理， 接下來將智能抄表器1的紅外接口 6對準電度表的紅外接口獲取電度表上的數 據；隨著計算用戶電量；判斷用電量是否合理；若不合理，智能抄表器1發出 聲響提示，並在彩屏3上顯示不合理的具體原因，然後存儲產生的錯誤信息； 倘若合理就存儲用戶電量、紅外掃描等信息；按動C鍵，列印出帳單； 一個用 戶紅外直接抄表程序結束並返回程序初始語句。PC機管理程序包括信息交換程序模塊，信息管理程序模塊，信息統計程序 模塊，信息交換程序模塊是PC機與智能抄表器1、資料庫伺服器7之間的導入， 導出，上報，下載等各種信息的交換。信息管理程序模塊是對用戶信息查詢，用戶電量查詢，用戶電量修改，電 度表圖像查看，電量信息補充。信息統計程序模塊包括歷史數據分析，總電量計算，總費用計算，圖形顯 示，相關數據統計。 'PC機軟體運行於Windows 2000/XP平臺之上，所有操作必須首先進行身份 驗證。
權利要求
1、基於計算機視覺的多功能電度表抄表系統，包括硬體和軟體兩大部分，所述硬體包括多個智能抄表器(1)，多個PC機，資料庫伺服器(7)；智能抄表器(1)包括殼體、彩屏(3)、取景器(4)、條形碼掃描器(5)、紅外接口(6)、A、B、C、D四個按鍵、五維鍵(2)及裝在殼體內的控制器；彩屏(3)位於殼體正面的上部，取景器(4)位於殼體背面的中部，彩屏(3)、取景器(4)通過導線與殼體內的控制器相連接；其特徵在於所述多個智能抄表器(1)通過導線分別與多個PC機中的任一個相連接，多個PC機通過寬帶網線與資料庫伺服器(7)相連接；所述軟體部分包括抄表程序和PC機管理程序；抄表程序由抄表軟體模塊和信息管理模塊兩部分組成，抄表軟體模塊包括信息採集和信息處理，信息採集包括條碼掃描、條碼識別、電度表用戶身份識別、電度表錶盤圖象信息採集、識別算法的選擇、紅外電度表讀數；信息處理包括電度表圖像處理、電度表讀數識別、計算電價、列印用電通知單、存儲用戶用電信息、異常報警；抄表程序具有兩種模式，對普通數字指示電度表的圖像識別抄表程序和對具有紅外接口的電度表的紅外直接抄表程序；圖像識別抄表程序是開啟智能抄表器(1)，程序開始運行按動A鍵，啟動條形碼掃描器(5)，識別條碼，獲知用戶身份、地點、電度表類型、上月讀數等信息；根據用戶電度表類型生成取景框；對準讀數區後按下B鍵，系統再次掃描並識別條碼；若仍然是該用戶，則抓取圖像；進行處理識別出該用戶本月用電量；按C鍵，列印出用電通知單，返回程序初始語句；紅外直接抄表程序是開啟智能抄表器(1)，按D鍵，紅外直接抄表程序開始運行按動A鍵，啟動條形碼掃描器(5)，識別條碼；判斷接受到的信息是否合理；若不合理，智能抄表器(1)發出聲響並在彩屏(3)顯示出錯誤信號，要求另行掃描；若合理，智能抄表器(1)的紅外接口(6)對準電度表的紅外接口獲取電度表上的數據；計算用戶電量；判斷用電量是否合理；若不合理，智能抄表器(1)發出聲響提示，並在彩屏(3)上顯示不合理的具體原因，然後存儲產生的錯誤信息；倘若合理就存儲用戶電量、相關信息；按動C鍵，列印出帳單；紅外掃描抄表程序結束並返回程序初始語句。
2、 根據權利要求1所述的基於計算機視覺的多功能電度表抄表系統，其特 徵在於上述A鍵、B鍵、C鍵、D鍵位於智能抄表器(1)的彩屏(3)的下面，均勻布設，五維鍵(2)位於殼體正面下部的正中。
3、 根據權利要求l所述的基於計算機視覺的多功能電度表抄表系統，其特 徵在於上述條形碼掃描器(5)位於殼體的頂部，通過導線與殼體內的控制器 相連接。
4、 根據權利要求l所述的基於計算機視覺的多功能電度表抄表系統，其特 徵在於上述紅外接口 (6)位於殼體背面的下部，通過導線與殼體內的控制器 相連接。
5、 根據權利要求l所述的基於計算機視覺的多功能電度表抄表系統，其特 徵在於上述資料庫伺服器(7)位於信息中心內。
6、 根據權利要求1所述的基於計算機視覺的多功能電度表抄表系統，其特 徵在於上述軟體採用Visual Studio 2005中的0++語言進行編程，採用Windows CE 5.0 Standard SDK;抄表器採用SQL Server CE資料庫，PC機系統使用SQL Server 2000資料庫。
7、 根據權利耍求l所述的基於計算機視覺的多功能電度表抄表系統，其特 徵在於上述PC機管理程序包括信息交換程序模塊，信息管理程序模塊，信息 統計程序模塊，信息交換程序模塊是PC機與智能抄表器(1)、資料庫伺服器之 間的導入，導出，上報，下載等各種信息的交換；信息管理程序模塊是對用戶信息査詢，用戶電量査詢，用戶電量修改，電 度表圖像查看，電量信息補充；信息統計程序模塊包括歷史數據分析，總電量 計算，總費用計算，圖形顯示，相關數據統計。
全文摘要
基於計算機視覺的多功能電度表抄表系統，包括硬體和軟體兩大部分，硬體包括多個智能抄表器，多個PC機，資料庫伺服器，智能抄表器包括殼體及裝設在殼體上的彩屏、取景器、條形碼掃描器、紅外接口、A、B、C、D四個按鍵、五維鍵和控制器。多個智能抄表器通過導線分別與任一PC機連接，多個PC機通過通用的寬帶網線與資料庫伺服器相連接。軟體部分包括抄表程序，PC機管理程序；抄表程序包括條碼掃描、電度表錶盤拍照、圖像處理、電度表讀數識別、計算電價、列印用電通知單、存儲用戶用電信息、異常報警。本發明總體的設計科學、結構簡單，實用效果佳，整體投資小，利用率高，穩定可靠，具有較好的發展前景，本發明適宜電力部門使用及相應部門使用。
文檔編號G08C19/00GK101159095SQ20071015765
公開日2008年4月9日 申請日期2007年10月24日 優先權日2007年10月24日
發明者付永全, 劉巖楓, 崔萬田, 昇 徐, 爽 李, 李一波, 皓 楊, 楊興禮, 羅福金, 陳滿豔, 貞 黃 申請人:瀋陽榮科科技工程有限公司