一种水表自动识别监控系统的制作方法

本发明涉及水表监控技术领域，尤其涉及一种水表自动识别监控系统。

背景技术：

水表，是测量水流量的仪表，大多是水的累计流量测量，一般分为容积式水表和速度式水表两类，起源于英国，水表的发展已有近二百年的历史，选择水表规格时，应先估算通常情况下所使用流量的大小和流量范围，然后选择常用流量最接近该值的那种规格的水表作为首选。

现有的技术中在进行用水量统计时，通常都是由工作人员挨家挨户进行查抄水表，这种方式需要耗费大量的时间和人力，统计起来十分不便，同时现有的能够进行摄像识别的水表中，对于水表数字的识别准确度方面存在不足。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种水表自动识别监控系统，能够准确获取水表的流量信息，以解决现有的水表功能单一、水表数识别的准确度存在不足的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种水表自动识别监控系统，包括若干水表以及终端服务器，所述水表上设置有数字计码器，所述数字计码器上方设置有显示框，所述数字计码器顶部设置有图像采集机构，所述图像采集机构与终端服务器电连接；

所述图像采集机构包括摄像头以及控制器，所述控制器与终端服务器电连接，所述摄像头与控制器电连接；

所述数字计码器包括千位轮、百位轮、十位轮以及个位轮，所述千位轮、百位轮、十位轮以及个位轮分别设置有数字0至数字9的十个数字框，所述千位轮、百位轮、十位轮以及个位轮分别显示用水量的千位数、百位数、十位数以及个位数；

所述个位轮上的十个数字框分别对应设置有十种纹理图案；

所述终端服务器包括存储模块以及识别处理模块；

所述存储模块存储有数字对应的显示框区域、第一最小识别区域、第二最小识别区域、十种纹理图案对应的数字0至数字9的数字信息、数字0至数字9的图像信息，所述显示框区域包括个位轮数字区域、十位轮数字区域、百位轮数字区域以及千位轮数字区域；

所述识别处理模块配置有第一获取策略、第一识别处理策略、第二识别处理策略以及第一转换策略，所述第一获取策略包括控制摄像头每隔第一时间获取一次显示框区域内的第一采集图像；

所述第一识别处理策略包括获取第一采集图像中的个位轮数字区域内的第一最小识别区域，再通过摄像头获取第一最小识别区域内的个位轮图像，将个位轮图像中的纹理图案与预存的十种纹理图案进行比对后得到对应的个位轮数字；

所述第一识别处理策略还包括当获取的个位轮图像中存在两种纹理图案时，计算两种纹理图案对应的两组个位轮数字的平均数并将平均数作为个位轮数字；

所述第二识别处理策略包括分别获取第一采集图像中的十位轮数字区域、百位轮数字区域以及千位轮数字区域内的第二最小识别区域、第三最小识别区域以及第四最小识别区域，再根据第二最小识别区域、第三最小识别区域以及第四最小识别区域的位置调整摄像头的拍摄位置和拍摄角度，并分别获取第二最小识别区域、第三最小识别区域以及第四最小识别区域内的十位轮图像、百位轮图像以及千位轮图像，然后将十位轮图像、百位轮图像以及千位轮图像分别与预存的数字0至数字9的图像信息进行比对后得到对应的十位轮数字、百位轮数字以及千位轮数字；

所述第一转换策略包括将个位轮数字、十位轮数字、百位轮数字以及千位轮数字分别对应到个位数、十位数、百位数以及千位数后得到对应的水表数；

所述存储模块还存储有用户位置信息以及管理者终端信息，所述终端处理器还包括发送模块，所述发送模块用于将用户位置信息以及该用户水的水表数发送至管理者终端。

进一步地，所述图像采集机构还包括平移组件以及旋转组件，所述平移组件用于带动摄像头在与显示框相平行的平面上进行横向和纵向的移动，所述旋转组件用于调整摄像头的拍摄角度；

所述显示框与数字计码器之间存在第一间距，所述显示框的宽度与数字框的长度相同；

所述第一识别处理策略还包括第一筛选子策略，所述第一筛选子策略包括识别第一采集图像中的个位轮数字区域内的若干第一清晰区域，并将面积最大的第一清晰区域设定为第一最小识别区域；

所述第二识别处理策略还包括第二筛选子策略、参数获取子策略以及执行子策略，所述第二筛选子策略包括分别识别第一采集图像中的十位轮数字区域、百位轮数字区域以及千位轮数字区域中的若干第二清晰区域、若干第三清晰区域以及若干第四清晰区域；将若干第二清晰区域分别与第一预设区域进行比对，并将能够完全放入第一预设区域的若干第二清晰区域设定为若干第二待定区域，再将若干第二待定区域中面积最大的区域划定为第二最小识别区域；将若干第三清晰区域分别与第一预设区域进行比对，并将能够完全放入第一预设区域的若干第三清晰区域设定为若干第三待定区域，再将若干第三待定区域中面积最大的区域划定为第三最小识别区域；将若干第四清晰区域分别与第一预设区域进行比对，并将能够完全放入第一预设区域的若干第四清晰区域设定为若干第四待定区域，再将若干第四待定区域中面积最大的区域划定为第四最小识别区域；

所述参数获取子策略包括获取第二最小识别区域的中心与十位轮数字区域的中心之间的距离并标记为第一距离，获取第三最小识别区域的中心与百位轮数字区域的中心之间的距离并标记为第二距离，获取第四最小识别区域的中心与千位轮数字区域的中心之间的距离并标记为第三距离；

所述执行子策略配置有第一算法、第二算法以及第三算法，所述第一算法根据第一间距和第一距离计算得到第一角度，所述第二算法根据第一间距和第二距离计算得到第二角度，所述第三算法根据第一间距和第三距离计算得到第三角度；

所述执行子策略包括控制平移组件带动摄像头移动至第二最小识别区域中心的上方，再控制旋转组件带动摄像头朝向十位轮数字区域的中心旋转第一角度，然后拍摄得到第二最小识别区域内的十位轮图像；控制平移组件带动摄像头移动至第三最小识别区域中心的上方，再控制旋转组件带动摄像头朝向百位轮数字区域的中心旋转第二角度，然后拍摄得到第三最小识别区域内的百位轮图像；控制平移组件带动摄像头移动至第四最小识别区域中心的上方，再控制旋转组件带动摄像头朝向千位轮数字区域的中心旋转第三角度，然后拍摄得到第四最小识别区域内的千位轮图像。

进一步地，所述第一算法配置为所述第二算法配置为所述第三算法配置为其中r1为第一角度，k1为第一预设系数，v1为第一距离，s为第一间距，r2为第三角度，v2为第三距离，r3为第三角度，v3为第三距离。

进一步地，所述第二识别处理策略还包括比例设定子策略、第四算法、第五算法以及第六算法，所述第四算法根据第一距离计算得到第一缩放比例，所述第五算法根据第二距离计算得到第二缩放比例，所述第六算法根据第三距离计算得到第三缩放比例，所述比例设定子策略包括将十位轮图像按照第一缩放比例进行缩放，将百位轮图像按照第二缩放比例进行缩放，将千位轮图像按照第三缩放比例进行缩放。

进一步地，所述第四算法配置为b1＝k2v1×100％，所述第五算法配置为b2＝k2v2×100％，所述第六算法配置为b3＝k2v3×100％，其中，b1为第一缩放比例，k2为第二预设系数，b2为第二缩放比例，b3为第三缩放比例。

进一步地，所述终端服务器还包括预警模块，所述预警模块配置有预警策略，所述预警策略包括当个位轮图像中不存在第一清晰区域、若干第二清晰区域均不能放入第一预设区域、若干第三清晰区域均不能放入第一预设区域或若干第四清晰区域均不能放入第一预设区域时，生成第一维修信息，并将第一维修信息以及该水表的用户位置信息发送至管理者终端；

所述第一维修信息反映水表的显示框区域存在严重污染。

进一步地，所述图像采集机构还包括密封罩，所述密封罩固定在数字计码器顶部，所述摄像头设置在密封罩内部上侧。

进一步地，所述密封罩一侧设置有通风干燥组件，所述通风干燥组件包括微型风扇以及换气口，所述微型风扇与控制器相连接，所述微型风扇一侧以及换气口内部分别设置有过滤层，所述过滤层包括双层过滤网，所述双层过滤网内部设置有干燥剂。

进一步地，所述识别处理模块还配置有清理策略，所述清理策略包括当预警模块生成第一维修信息后控制微型风扇进行运作。

本发明的有益效果：本发明通过图像采集机构能够获取水表的图像，通过对图像的识别处理能够得到水表的实时流量，提高了查抄水表的便捷性；

本发明通过在个位轮的十个数字框上分别设置对应的图案，该设计能够在个位轮进行数字跳转过程中精确进行识别，以提高对于个位轮识别的准确度，在水表上存在污染物时，通过获取清晰区域，可以通过调整摄像头的位置和拍摄角度来提高对数字计码器上的数字框拍摄的准确度，避免在污染较轻的情况下也需要管理人员进行维修的问题，一方面提高了对水表数识别的准确度，另一方面降低了维修率，从而提高了监控分析的有效性；

本发明通过添加了预警模块能够在污染物影响到数字识别时进行预警，同时执行模块能够控制微型风扇进行通风运作，微型风扇通风运作能够对显示框表面存在的污染物进行清除，提高了污染物清理的便捷性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的连接原理图；

图2为水表的结构示意图；

图3为图像采集机构的剖视图；

图4为过滤层的剖视图；

图5为数字计码器的俯视图；

图6为个位轮的结构示意图；

图7为终端服务器的原理框图。

图中：1、水表；11、图像采集机构；111、控制器；112、密封罩；113、通风干燥组件；1131、微型风扇；1132、换气口；1133、过滤层；1134、双层过滤网；1135、干燥剂；114、摄像头；115、平移组件；116、旋转组件；12、数字计码器；121、显示框；122、千位轮；123、百位轮；124、十位轮；125、个位轮；126、数字框；2、终端服务器；21、存储模块；22、识别处理模块；23、预警模块。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

请参阅图1-图3，一种水表自动识别监控系统，包括若干水表1以及终端服务器2，水表1上设置有数字计码器12，数字计码器12上方设置有显示框121，数字计码器12顶部设置有图像采集机构11，图像采集机构11与终端服务器2电连接，图像采集机构11正对数字计码器12，能够实时拍摄数字计码器12的图片，拍摄的图片传输至终端服务器2，能够替代原有的人工抄表的方式，提高了抄表的效率。

请参阅图3，图像采集机构11包括摄像头114以及控制器111，控制器111与终端服务器2电连接，摄像头114与控制器111电连接；图像采集机构11还包括平移组件115以及旋转组件116，平移组件115用于带动摄像头114在与显示框121相平行的平面上进行横向和纵向的移动，旋转组件116用于调整摄像头114的拍摄角度；

在数字计码器12上方存在污染物遮挡时，平移组件115能够带动摄像头114实现在与显示框121相平行的平面上移动至任意位置，通过旋转组件116能够调整摄像头114的拍摄角度，从而实现调整摄像头114在规避障碍物之后应该移动到的位置，有助于提高数字识别的准确度。

请参阅图5和图6，数字计码器12包括千位轮122、百位轮123、十位轮124以及个位轮125，千位轮122、百位轮123、十位轮124以及个位轮125分别设置有数字0至数字9的十个数字框126，千位轮122、百位轮123、十位轮124以及个位轮125分别显示用水量的千位数、百位数、十位数以及个位数；个位轮125上的十个数字框126分别对应设置有十种纹理图案；

数字计码器12的个位轮125是根据用水量的变化进行转动的，因此在实际拍摄过程中会出现个位轮125的两个相邻的数字框126均有一部分转动到显示框区域内的情况，因此对个位轮125的数字识别采用匹配对应纹理图案的识别方式，能够提高对个位轮数字识别的准确性。而十位轮124、百位轮123以及千位轮122在转动时会直接跳转至下一相邻的数字框126，因此不会同时在显示框121的位置出现两个数字框126的问题，所采用的识别方案也不同于对个位轮125所使用的识别方案。

显示框121与数字计码器12之间存在第一间距，显示框121的宽度与数字框126的长度相同，该设计会使显示框121内的十位轮124、百位轮123以及千位轮122的数字框126只会出现一个，使个位轮125的数字框126最多同时出现两个，能够有效降低识别的误差。

请参阅图5和图7，终端服务器2包括存储模块21以及识别处理模块22；

存储模块21存储有数字对应的显示框区域、第一最小识别区域、第二最小识别区域、十种纹理图案对应的数字0至数字9的数字信息、数字0至数字9的图像信息，显示框区域包括个位轮数字区域、十位轮数字区域、百位轮数字区域以及千位轮数字区域；

识别处理模块22配置有第一获取策略、第一识别处理策略、第二识别处理策略以及第一转换策略，第一获取策略包括控制摄像头114每隔第一时间获取一次显示框区域内的第一采集图像；

污染物的最主要来源为粉尘颗粒物以及水雾两种，这两种污染物都会对显示框121造成遮挡，影响最终拍照的清晰度。

第一识别处理策略包括获取第一采集图像中的个位轮数字区域内的第一最小识别区域，再通过摄像头114获取第一最小识别区域内的个位轮图像，将个位轮图像中的纹理图案与预存的十种纹理图案进行比对后得到对应的个位轮数字；

第一识别处理策略还包括当获取的个位轮图像中存在两种纹理图案时，计算两种纹理图案对应的两组个位轮数字的平均数并将平均数作为个位轮数字；

第一识别处理策略还包括第一筛选子策略，第一筛选子策略包括识别第一采集图像中的个位轮数字区域内的若干第一清晰区域，并将面积最大的第一清晰区域设定为第一最小识别区域；

第二识别处理策略包括分别获取第一采集图像中的十位轮数字区域、百位轮数字区域以及千位轮数字区域内的第二最小识别区域、第三最小识别区域以及第四最小识别区域，再根据第二最小识别区域、第三最小识别区域以及第四最小识别区域的位置调整摄像头114的拍摄位置和拍摄角度，并分别获取第二最小识别区域、第三最小识别区域以及第四最小识别区域内的十位轮图像、百位轮图像以及千位轮图像，然后将十位轮图像、百位轮图像以及千位轮图像分别与预存的数字0至数字9的图像信息进行比对后得到对应的十位轮数字、百位轮数字以及千位轮数字；

第二识别处理策略还包括第二筛选子策略、参数获取子策略以及执行子策略，第二筛选子策略包括分别识别第一采集图像中的十位轮数字区域、百位轮数字区域以及千位轮数字区域中的若干第二清晰区域、若干第三清晰区域以及若干第四清晰区域；将若干第二清晰区域分别与第一预设区域进行比对，并将能够完全放入第一预设区域的若干第二清晰区域设定为若干第二待定区域，再将若干第二待定区域中面积最大的区域划定为第二最小识别区域；将若干第三清晰区域分别与第一预设区域进行比对，并将能够完全放入第一预设区域的若干第三清晰区域设定为若干第三待定区域，再将若干第三待定区域中面积最大的区域划定为第三最小识别区域；将若干第四清晰区域分别与第一预设区域进行比对，并将能够完全放入第一预设区域的若干第四清晰区域设定为若干第四待定区域，再将若干第四待定区域中面积最大的区域划定为第四最小识别区域；

参数获取子策略包括获取第二最小识别区域的中心与十位轮数字区域的中心之间的距离并标记为第一距离，获取第三最小识别区域的中心与百位轮数字区域的中心之间的距离并标记为第二距离，获取第四最小识别区域的中心与千位轮数字区域的中心之间的距离并标记为第三距离；

执行子策略配置有第一算法、第二算法以及第三算法，第一算法根据第一间距和第一距离计算得到第一角度，第二算法根据第一间距和第二距离计算得到第二角度，第三算法根据第一间距和第三距离计算得到第三角度；

执行子策略包括控制平移组件115带动摄像头114移动至第二最小识别区域中心的上方，再控制旋转组件116带动摄像头114朝向十位轮数字区域的中心旋转第一角度，然后拍摄得到第二最小识别区域内的十位轮图像；控制平移组件115带动摄像头114移动至第三最小识别区域中心的上方，再控制旋转组件116带动摄像头114朝向百位轮数字区域的中心旋转第二角度，然后拍摄得到第三最小识别区域内的百位轮图像；控制平移组件115带动摄像头114移动至第四最小识别区域中心的上方，再控制旋转组件116带动摄像头114朝向千位轮数字区域的中心旋转第三角度，然后拍摄得到第四最小识别区域内的千位轮图像。

在没有污染的情况下，摄像头114保持垂直于显示框121的方向进行拍摄，此时不需要调整拍摄角度，在需要将摄像头114移动第一距离后，此时数字不处于摄像头114的拍摄路径上，因此需要对摄像头114的角度进行调整，第一距离越长，摄像头114需要调整的角度越大。

第一转换策略包括将个位轮数字、十位轮数字、百位轮数字以及千位轮数字分别对应到个位数、十位数、百位数以及千位数后得到对应的水表数；

存储模块21还存储有用户位置信息以及管理者终端信息，终端处理器还包括发送模块，发送模块用于将用户位置信息以及该用户水的水表数发送至管理者终端。

第一算法配置为第二算法配置为第三算法配置为其中r1为第一角度，k1为第一预设系数，v1为第一距离，s为第一间距，r2为第三角度，v2为第三距离，r3为第三角度，v3为第三距离。

在第一算法、第二算法以及第三算法中，第一距离、第二距离以及第三距离分别表示摄像头114所要移动路径的距离，将第一距离、第二距离以及第三距离的长度当做移动路径时，可以分别将第一距离、第二距离以及第三距离放入直角三角形中且作为直角三角形的一条边，将第一间距作为直角三角形的另一条边，摄像头114所要转动的角度与第一间距与直角三角形斜边的夹角相同，当第一距离、第二距离以及第三距离增大时，第一间距与直角三角形斜边的夹角也在增大，因此摄像头114所要调整的角度也在增大，设置第一距离、第二距离以及第三距离除以第一间距，并匹配第一预设系数进行角度转换，能够得到摄像头114的调整角度分别与第一距离、第二距离以及第三距离之间变化的关系。

第二识别处理策略还包括比例设定子策略、第四算法、第五算法以及第六算法，第四算法根据第一距离计算得到第一缩放比例，第五算法根据第二距离计算得到第二缩放比例，第六算法根据第三距离计算得到第三缩放比例，比例设定子策略包括将十位轮图像按照第一缩放比例进行缩放，将百位轮图像按照第二缩放比例进行缩放，将千位轮图像按照第三缩放比例进行缩放。在摄像头114移开正向下的拍摄位置后，拍摄角度和拍摄的距离都发生了变化，因此拍摄出来的图片显示的数字也会产生一定的比例变化，在经过比例缩放后，能够使拍照后展现出来的数字与预存的数字图像在匹配时更加贴合，有助于提高匹配的准确度。

第四算法配置为b1＝k2v1×100％，第五算法配置为b2＝k2v2×100％，第六算法配置为b3＝k2v3×100％，其中，b1为第一缩放比例，k2为第二预设系数，b2为第二缩放比例，b3为第三缩放比例。在第一距离、第二距离以及第三距离改变后，对应的第一缩放比例、第二缩放比例以及第三缩放比例也会改变，通过对第一距离、第二距离以及第三距离分别匹配第二预设系数，能够得到拍摄后的图像需要缩放的比例，将拍摄后的图像按计算出比例进行缩放后再进行比对，能够提高水表数识别的准确度。

终端服务器2还包括预警模块23，预警模块23配置有预警策略，预警策略包括当个位轮图像中不存在第一清晰区域、若干第二清晰区域均不能放入第一预设区域、若干第三清晰区域均不能放入第一预设区域或若干第四清晰区域均不能放入第一预设区域时，生成第一维修信息，并将第一维修信息以及该水表1的用户位置信息发送至管理者终端；

第一维修信息反映水表1的显示框区域存在严重污染。在对个位轮125的污染情况进行判断时，基于是否出现最少一处的第一清晰区域，只要出现一处第一清晰区域即可对个位轮数字框126的纹理图案进行识别，因此就可以对应出个位轮125的数字。

在对十位轮124、百位轮123以及千位轮122进行污染情况的判断时，基于第二清晰区域、第三清晰区域以及第四清晰区域内是否存在一处能够放入第一预设区域的区域，因为第一预设区域是能够拍摄到十位轮124、百位轮123以及千位轮122的数字的最小面积单位，如果不存在那么将无法进行识别。

图像采集机构11还包括密封罩112，密封罩112固定在数字计码器12顶部，摄像头114设置在密封罩112内部上侧。

密封罩112一侧设置有通风干燥组件113，通风干燥组件113包括微型风扇1131以及换气口1132，微型风扇1131与控制器111相连接，微型风扇1131一侧以及换气口1132内部分别设置有过滤层1133，过滤层1133包括双层过滤网1134，双层过滤网1134内部设置有干燥剂1135。微型风扇1131在运作时能够对密封罩112内进行通风干燥。

识别处理模块22还配置有清理策略，清理策略包括当预警模块23生成第一维修信息后控制微型风扇1131进行运作。在污染情况严重时，可以通过控制微型风扇1131运作对密封罩112内进行通风，对于水雾以及颗粒物污染物都会有很好的消除效果。

工作原理：实际应用过程中，摄像头114进行定期正常拍照，获取第一采集图像中的个位轮数字区域内的第一最小识别区域，存在至少一处第一最小识别区域即可拍摄到个位轮125的数字框126内的纹理图案，从而对应出个位轮125的数字，获取第一采集图像中的十位轮数字区域、百位轮数字区域以及千位轮数字区域内的第二最小识别区域、第三最小识别区域以及第四最小识别区域，再通过平移组件115带动摄像头114进行水平位置的移动，在摄像头114的水平位置调整好后，通过计算出的转动角度调整摄像头114的拍照角度，能够拍摄到十位轮124、百位轮123以及千位轮122上的数字图片，通过比对后能够得到准确的十位轮数字、百位轮数字以及千位轮数字，能够提高对水表数获取识别的准确度。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。