家用燃气表码盘自动识别系统设计与实现

发布时间：2020-05-14 04:21

【摘要】：随着我国城市规模不断扩大,城市居民天然气消费普及率也越来越高,机械式膜式燃气表被广泛应用于家庭用户天然气的计量。但是,抄表难的问题一直没有得到很好的解决。起初的抄表方式一般为人工上门抄表,存在人力资源浪费、抄表效率不高等缺点;另一种预付费方式的燃气表,虽然不需要进行人工抄表,但却存在可靠性低、充值方式繁琐等缺点。本文在分析了国内外常见的燃气表抄表系统优缺点的情况下,提出了一种基于机器视觉的家用燃气表码盘自动识别系统。本课题首先设计了燃气表码盘自动识别系统装置的机械结构,采用镜面反射原理,摄像头模块通过捕捉镜子中的码盘成像来进行码盘识别,不仅缩小了装置的体积,也使得用户在使用装置的同时仍然可以查看燃气表码盘。考虑到本课题所设计的燃气表码盘自动识别系统需要应用到千家万户,低功耗、低成本成为了必然考虑的因素。因此,本课题选择了低成本的OV7670作为图像采集模块的核心传感器,低功耗的STM32L476作为核心处理器,所有图像数据的处理均在此单片机中完成,最终的识别结果通过无线模块发送到用户终端以及燃气公司用于燃气的计费。其中,系统的核心技术在于创新的基于单片机平台的图像处理算法。数字区域自动定位算法可以找到燃气表码盘中的数字区域,然后在数字区域中使用数字字符自动分割算法对单个数字进行提取,在得到单个数字之后通过基于整体行均值滤波的自适应阈值分割算法对图像进行降噪处理,最后通过模板匹配算法与形态学分析算法,可以准确识别出燃气表码盘中的字轮示数。本系统还可以将采集到的图片在单片机中进行JPEG格式的图像压缩处理,大大减小了图片数据量,可以直接通过无线模块发送给用户以及燃气公司。经过一年的开发与调试,本课题设计的系统已经实现了基本功能,良好的机械结构与光源设计可以有效的避免外界环境光对图像采集的影响,并且可以随时接收用户发送的抄表指令,在5秒内完成系统的启动、图像的采集与处理、识别结果的发送,识别准确率可达99.96%,具有良好的用户体验与较高的抄表效率与准确率。
【图文】：

天然气消费,总量,天然气

200天然气消费总量(亿立方米)毒有害气体，对人民的生活和身体健康造成了严费结构中[4]，煤炭的占比只有 20%左右，然而天然国的 5 倍以上。由此可见，以清洁能源为主的能源5-6]。因此，为了治理大气污染，提升能源利用效率源的清洁低碳化利用是中国实现可持续发展的必革政策，激励低碳清洁能源的利用，而天然气作为，消费占比的逐年提高成为了必然。不断推进，同时响应国家能源革命的号召，天然气，天然气的使用量逐年提高，如图 1.1 所示。近几然气，与此同时，一些较早建设的老旧小区也逐步了天然气的普及使用之后，燃气公司对千家万户中增长的燃气表用户数量之下，传统的人工入户抄表已经不适应时代的发展。

燃气表,市场需求量,抄表

费时费力的问题[14-15]。以燃气表自动抄表技术为例，已经得动抄表技术的发展和自动抄表设备的研发生产已经成为了一表设备生产商组成了“自动读表协会”，简称 AMR，目的是广和发展。反观我国目前的燃气表抄表方式，大部分还是以工抄表、计费、收费、催费的天然气管理方式不仅浪费大量出现抄表错误，抄表效率较为低下。而且，一般住户白天都家也会出现不方便开门的情况，给燃气公司的抄表员抄表收费的生活品质的追求不断地提高，这种传统的抄表员挨家挨户代的发展与人们的生活。与此同时，，日益增长的燃气用户数燃气公司对燃气信息的管理。因此，人们对高水平智能化生技术提供了巨大的市场需求[16]，城市化的不断推进也为其提 1.2 所示），计算机技术、嵌入式技术、微电子技术和互联网动抄表技术提供了技术支持与保障。0002011-2016年我国燃气表市场需求量(万台)
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH81

【参考文献】