一种基于GSM网络的智能远传抄表装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种基于GSM网络的智能远传抄表装置，以解决传统人工抄表方式效率低下的问题，尤其是解决现有远传抄表系统存在的改造成本高、系统复杂、稳定性差的问题。该装置包括图像传感器、图像处理识别系统、无线传输模块以及外部封装；图像传感器部分包括OV7670摄像头模组、LED灯和TF卡，主要用于图像采集和存储；图像处理识别系统包括稳压电路、ARM‑Cortex M3内核微处理器和外扩SRAM，主要用于图像的处理运算与水数读数的识别；无线传输模块包括GPRS A6模块、用户手机两部分，主要用于识别后数据的无线传输，并经由GSM网络传达到用户手机。本实用新型专利技术安装方便，不用改造水表，能够准确识别出水表所显示的数据，并利用覆盖区域广、信号稳定的GSM网络进行数据的无线传输，大大提高工业、民生等领域水表抄表的安全性和便利性，有效提高效率并减少人力成本。

Intelligent remote meter reading device based on GSM network

The utility model relates to an intelligent remote meter reading device based on GSM network, the traditional manual meter reading method to solve the problem of low efficiency, especially to solve the cost of renovation of existing remote meter reading system, the complex system, the problem of poor stability. The device includes an image sensor, image processing and recognition system, wireless transmission module and the external package; the image sensor includes OV7670 camera module, LED lamp and TF card, mainly used for image acquisition and storage; image processing and recognition system which comprises a voltage stabilizing circuit, ARM Cortex M3 microprocessor and SRAM expansion, mainly used for image recognition processing the number of operations and water readings; wireless transmission module consists of two parts: GPRS A6 module, mobile phone users, mainly used for wireless transmission of identification data, and communicated to the user via the mobile phone network GSM. The utility model has the advantages of convenient installation, without rebuilding the water meter, can accurately identify the water table of the displayed data, and wireless data transmission with wide coverage, stable signal of GSM network, greatly improve the people's livelihood, industrial water meter reading safety and convenience, improve efficiency and reduce labor costs.

【技术实现步骤摘要】
一种基于GSM网络的智能远传抄表装置
本技术涉及仪表类读数智能识别
，特别涉及一种基于GSM网络的智能远传抄表装置。
技术介绍
水表是一种运用广泛的测量水流量的仪表，大多数应用于家庭用水的累计流量测量，也有部分应用于大型工业设备。目前，收集水表数据均采用人工入户抄表的方式。但随着住宅数量大幅度增加,水表抄表员面临如下问题：(1)工作量急剧增加;(2)家中经常无人;(3)住户担心骗子假冒抄表员而拒绝入户。因而传统的人工入户抄表方式难以满足社会发展的需要。目前市场上推行的有IC卡预付费水表（CN202422270U）和家用水表改造成远程抄表（CN2783279Y），这两种技术方案都利用脉冲信号来收集数据。基于脉冲计数的水表数据远传系统需要实时供电,否则将丢失数据。即使能够保证稳定的供电,也会由于长期工作存在累计误差,导致检测结果出现偏差。另外，基于脉冲计数的远传系统需要对既有水表的机械装置进行改造，增加了改造难度和成本，难以实施。另外，也有学者提出了通过图像的方式进行水表读数的采集。比如无线图像远传抄表系统（专利公开号CN202306802U），通过终端采集器采集图像，经无线收发装置将图像发送至图像识别处理中心进行处理获取水表的读数，但这种方式发送数据量较大，容易造成数据缺失，而且采用的是局域无线网络，传输距离受限，系统复杂，可靠性较差。沈阳工业大学公布了一种流量计费表数字远传图像自动识别方法及数字远传抄表系统（公开号CN101000652）,该系统先对图像进行处理和字符识别，获取水表读数，然后通过局域网进行无线传输，实现远传抄表。同样由于采用的是局域网，传输距离有限，系统复杂，成本高。
技术实现思路
本技术的目的在于提出一种基于GSM网络的智能远传抄表装置，以解决传统人工抄表方式效率低下的问题，尤其是解决现有远传抄表系统存在的改造成本高、系统复杂、稳定性差的问题。该装置安装方便，直接盖在水表表盘上方，通过离水表数字盘一定距离的摄像头来摄取数字表盘的图像,然后运用单片机中存储的图像处理算法对字符进行智能识别提取。为保证识别系统稳定且不受外界干扰，装置用LED进行补光，确保光照稳定。最后识别出的数据即为水表所测得的数据，再通过无线模块经GSM网络传输到指定用户手机上，从而实现水表的智能远传抄表功能。本技术采用如下技术方案：一种基于GSM网络的智能远传抄表装置，该装置由图像传感器、图像处理识别系统、无线传输模块、外部封装组成。其中图像传感器、图像处理识别系统和无线传输模块通过接口电路依次连接，构成电路板硬件；电路板硬件与外部封装通过螺栓连接。所述的图像传感器部分主要由OV7670摄像头模组及外围电路、LED灯和TF卡组成，三部分通过贴片方式焊接在电路板上。OV7670摄像头模组离水表数字盘的距离满足拍摄范围的需要，由外部封装进行固定。摄像头对水表数字盘进行图像采集，并同时打开和OV7670摄像头模组在同一面的LED灯进行补光，采集到的数字图片存入TF卡中。所述的图像处理识别系统主要由稳压电路、ARM-CortexM3内核微处理器和外扩SRAM三部分组成。系统稳压电路采用DCDC电路芯片为系统提供稳定电源。ARM-CortexM3内核微处理器具有flash、SRAM以及LQFP144封装，便于后期功能扩展。为满足图像处理算法对RAM的需求，外扩SRAM芯片，并在程序中添加内存管理代码，实现片内片外的内存申请和释放，做到内存占用实时管理。图像处理识别系统关键在于图像的处理和识别，装置前端摄取的图片数据被传输到单片机中，由内部程序控制进行图像预处理，如图像分割、图像灰度化、图像增强处理、二值化、字符分割、字符大小调整、字符识别等，其中图像预处理的效果直接影响后续字符识别。为保证系统稳定性，不受外界干扰，系统用LED灯进行补光，确保光照稳定，使系统更好的识别字符。所述无线传输模块主要由GPRSA6模块、用户手机两部分组成。GPRSA6模块利用GSM网络进行数据的无线传输，不受地域限制，信号好，通过串行口实现与单片机的通信，单片机主要控制其相关引脚便实现短信收发功能。单片机将识别后得到的数据通过GPRSA6模块发送到指定用户手机完成数据的无线传输。所述的外部封装主要由外部封装主体和盖子两部分组成，两者通过螺纹配合相连接。外部封装一方面可以安装固定电路板硬件，另一方面消除外界环境对电路板硬件上的电子元器件的影响以及满足采集图像的环境条件要求。为了方便人眼直接查看水表数字盘，以及调节摄像头使其拍摄时图像的截取框正对水表数字盘，在电路板上确定位置设置一个接近水表数字表盘大小的视孔。由于在安装时视孔与水表数字表盘会在对齐上会有一定的角度差，因此在外部封装主体内部放置电路板的环形薄板上开了4段均匀布置的圆弧孔，其圆心角为30°，并用塑料M3型号的螺母螺栓把电路板固定在外部封装主体内部的环形薄板上，利用螺栓在圆弧孔内的移动来调节视孔与水表数字表盘的对齐。本技术所提出的远传抄表系统，由图像传感器、图像处理识别系统、无线传输模块以及外部封装四大部分组成，由无线传输模块向指定手机发送短信来通知用户当前水表所显示的数据情况，从而实现远程抄表的功能。此系统可有效降低传统抄表方式的人力成本，并提高住宅的安全性；另外此系统采集得到的数字信息可直接为智慧城市的建设提供基础数据，通过大数据分析为城市居民提供更好的服务。本技术与现有技术相比具有如下优点：（1）装置的外部封装是利用下部圆柱筒内壁的三个间隔120°的凸起实体与水表上盖外壁过盈配合起到卡紧固定的作用，该装置与水表是相互独立的。相比于其他方法，安装拆卸方便，无需对水表进行改造，因此具有一定的优势。（2）该装置图像的采集、分析处理及识别在内核微控制器内部完成，从而大大减少了无线传输的数据量，增强系统的可靠性；同时，由于传输数据量的减少，也使得系统扩展简单方便。（3）该装置采用GPRSA6模块通过GSM网络进行远程传输，具有不受地域限制、信号稳定等优点，同时无线传输硬件系统简单，可靠性好。附图说明图1为本技术的智能远传抄表装置系统图。图2为本技术的智能远传抄表装置结构图。其中图（a）为智能远传抄表装置的整体结构图，图（b-1）为外部封装主体的俯视图，图（b-2）为外部封装主体的剖视图，图（c-1）为电路板正面布置图，图（c-2）为电路板背面布置图。图3为本技术装置的图像处理识别系统结构图。图4为本技术装置的无线传输模块结构图。图5为本技术装置的整体程序流程图。图中：1为图像传感器；2为图像处理识别系统；3为无线传输模块；4为外部封装；1-1为OV7670摄像头模组；1-2为LED灯；1-3为TF卡；2-1为ARM-CortexM3内核微处理器；2-2为外扩SRAM;2-3为稳压电路；3-1为GPRSA6模块；3-2为用户手机；4-1为盖子；4-2为外部封装主体。具体实施方式以下结合附图对本技术的具体实施方式做进一步的说明。如附图1所示，该装置系统主要由图像传感器（1）、图像处理识别系统（2）、无线传输模块（3）三大部分组成。其中图像传感器（1）和无线传输模块（3）分别通过电路与ARM-CortexM3内核微处理器（2-1）连接。如附本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于GSM网络的智能远传抄表装置，其包括图像传感器、图像处理识别系统、无线传输模块以及外部封装四部分，其特征在于：所述的图像传感器部分主要由OV7670摄像头模组及外围电路、LED灯和TF卡组成，三部分通过贴片方式焊接在电路板上，所述的OV7670摄像头模组离水表数字盘的距离满足拍摄范围的需要，由外部封装进行固定，所述的LED灯与OV7670摄像头模组都焊接在电路板背面，用于摄像头拍摄图像时进行补光，确保字符更好的识别，所述的TF卡用于存储OV7670摄像头模组拍摄的数字图片；所述的图像处理识别系统主要由稳压电路、ARM‑Cortex M3内核微处理器和外扩SRAM三部分组成，所述的稳压电路采用DCDC电路芯片为系统提供电源，所述的ARM‑Cortex M3内核微处理器具有flash、SRAM以及LQFP144封装，与图像传感器通过I/O口连接，获取拍摄的数字图片，并进行运算处理及识别，所述的外扩SRAM采用较大容量的 SRAM芯片，以满足图像处理算法对RAM的需求；所述无线传输模块主要由GPRS A6模块、用户手机两部分组成，所述的GPRS A6模块利用GSM网络进行数据的无线传输，不受地域限制，信号稳定，所述的用户手机用于接收GPRS A6模块发送出来的信息；所述的外部封装主要由外部封装主体和盖子两部分组成，所述的外部封装主体内部设计了开有圆弧孔的环形薄板，用于安装固定电路板硬件，并且下部与水表上盖外壁配合，将整个智能远传抄表装置固定于水表上，所述的盖子与外部封装主体通过螺纹连接并密封，用以消除外界环境对电路板的上器件的影响以及满足采集图像的环境条件要求。...

【技术特征摘要】
1.一种基于GSM网络的智能远传抄表装置，其包括图像传感器、图像处理识别系统、无线传输模块以及外部封装四部分，其特征在于：所述的图像传感器部分主要由OV7670摄像头模组及外围电路、LED灯和TF卡组成，三部分通过贴片方式焊接在电路板上，所述的OV7670摄像头模组离水表数字盘的距离满足拍摄范围的需要，由外部封装进行固定，所述的LED灯与OV7670摄像头模组都焊接在电路板背面，用于摄像头拍摄图像时进行补光，确保字符更好的识别，所述的TF卡用于存储OV7670摄像头模组拍摄的数字图片；所述的图像处理识别系统主要由稳压电路、ARM-CortexM3内核微处理器和外扩SRAM三部分组成，所述的稳压电路采用DCDC电路芯片为系统提供电源，所述的ARM-CortexM3内核微处理器具有flash、SRAM以及LQFP144封装，与图像传感器通过I/O口连接，获取拍摄的数字图片，并进行运算处理及识别，所述的外扩SRAM采用较大容量的SRAM芯片，以满足图像处理算法对RAM的需求；所述无线传输模块主要由GPRSA6模块、用户手机两部分组成，所述的GPRSA6模块利用GSM网络进行数据的无线传输，不受地域限制，信号稳定，所述的用户手机用于接收GPRSA6模块发送出来的信息；所述的外部封装主要由外部封装主体和盖子两部...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海涛，刘平安，隆时荣，陈玲茜，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：新型
国别省市：江西,36