一种基于物联网架构的云识别抄表系统技术方案

本发明专利技术公开了图像识别领域中的一种基于物联网架构的云识别抄表系统，包括图像采集系统和云识别服务器，二者相互配合共同完成本系统的功能，图像采集系统包括图像采集器、中继器、集中器以及移动采集终端，其完成现场仪表图像的采集和上传，云识别服务器包括数据接口模块、鉴权接入模块、数据处理及识别服务模块、数据存储模块以及云识别纠错模块，其完成仪表图像数据的接入、服务请求分发、数据处理与识别、数据存储、云识别纠错。本发明专利技术具有成本低廉、可扩展性好、数据客观准确等特点，同时，保存于云识别服务器的大规模读数数据，也方便进行数据分析与挖掘，可以用于数据监管以及提供个性化服务中。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网架构的云识别抄表系统
本专利技术涉及图像识别领域，具体的说，是涉及一种基于物联网架构的云识别抄表系统。
技术介绍
仪表读数的采集（抄表）在各种测量和监测系统中具有广泛的应用。例如水电气热的抄表计费应用中，需要定期读取仪表读数。在监测系统中，也需要定期地读取仪表读数，以实现对系统的监测与管理。目前，仪表读数的获取主要有以下几种方式：（1）在一些应用领域中，仪表读数还主要采用人工读取的方式，例如水电气热数据的人工抄表。这种方式费时费力，抄表数据缺乏客观凭证，容易出现人为因素造成的数据误差；同时，人工抄表数据也不方便历史数据的查询，以及后续的大数据分析与数据挖掘。（2）仪表读数的自动获取可以通过对测量仪表数字化改造，以直接获取数字化读数。然而这种方式需要较大的成本投入，例如对现有水表进行数字化改造，需要拆卸管道并更换数字化水表，投入较大，也给用户带来不便；另外，在一些领域，机械表具有数字化表难以替代的优势，例如机械水表具有成本低，测量准确，无需电源等优势。上述缺陷，值得解决。
技术实现思路
为了克服现有的技术的不足，本专利技术提供一种基于物联网架构的云识别抄表系统，解决了人工抄表中存在的问题，以及测量仪表数字化改造成本高的不足，利用图像采集系统拍照获取仪表读数图像，然后上传至云识别服务器进行自动识别，获取仪表读数。本专利技术技术方案如下所述：一种基于物联网架构的云识别抄表系统，其特征在于，包括图像采集系统和云识别服务器；所述图像采集系统包括图像采集器、中继器、集中器以及移动采集终端：所述图像采集器完成仪表读数图像的采集，并通过有线或者无线传输方式，将图像上传到所述云识别服务器，所述中继器完成采集图像数据的转发、载波无线信号转换等功能，所述集中器负责接收现场图像采集数据，并上传至所述云识别服务器，所述移动采集终实现仪表读数图像的采集、上传及识别结果显示；所述云识别服务器包括数据接口模块、鉴权接入模块、数据处理及识别服务模块、数据存储模块以及云识别纠错模块：所述数据接口模块接收仪表图像后，提交给所述云识别服务器的鉴权接入模块进行服务验证及请求分发，所述鉴权接入模块提供基于签名的鉴权方法，实现对服务请求的预先处理，所述数据处理及识别服务模块提供仪表图像的读数区域检测与识别服务，所述数据存储模块完成上传的仪表图像、识别结果的存储，并实现数据的同步、定时备份，所述云识别纠错模块实现仪表读数识别错误的人工纠错。根据上述方案的本专利技术，其特征在于，所述图像采集器包括CMOS摄像头模块、DSP模块、采集器无线射频模块、采集器串口模块、采集器电力线载波模块以及采集器嵌入式处理器：所述CMOS摄像头模块完成图像采集；所述DSP模块实现快速地解析处理CMOS摄像头传出的图像信号；所述采集器无线射频模块实现采集图像的无线传输；所述采集器串口模块和所述采集器电力线载波模块实现采集图像的有线方式传输；采集器嵌入式处理器实现数据运算和传输控制。根据上述方案的本专利技术，其特征在于，所述中继器包括中继器无线射频模块、中继器串口模块、中继器电力线载波模块、中继器4G模块、中继器以太网接口模块、中继器嵌入式处理器。根据上述方案的本专利技术，其特征在于，所述移动采集终端的处理过程包括：S11：所述移动采集终端拍照获取仪表图像数据；S12：对仪表图像进行旋转矫正；S13：将仪表图像上传至云识别服务器进行识别，并接收服务器返回的识别结果，显示到屏幕上。根据上述方案的本专利技术，其特征在于，所述数据接口模块包括移动客户端接口、硬件客户端接口以及网页客户端接口：所述移动客户端接口接收所述移动采集终端上传的仪表图像；所述硬件客户端接口接收所述图像采集器、所述中继器、所述集中器上传的仪表图像；所述网页客户端接口接收通过浏览器上传的仪表图像。根据上述方案的本专利技术，其特征在于，所述数据处理及识别服务模块的处理过程包括：S21：采用基于卷积神经网络的检测模型，对上传的仪表图像进行读数区域的检测，如果检测不到读数区域，则返回false，表示输入图像无效；S22：根据步骤S21的检测结果，将读数区域图像输入读数识别模型进行读数识别，然后将识别结果及仪表图像输入所述数据存储模块，进行数据存储。进一步的，在所述步骤S21中，所述检测模型的处理步骤如下：S211：对采集的仪表图像进行裁剪、缩放处理：S212：对仪表图像进行标记label的制作；S213：构建深度卷积神经网络模型；S214：训练检测网络模型。进一步的，在所述步骤S22中，所述读数识别模型的处理步骤如下：S221：对仪表图像进行标记label的制作；S222：构建深度网络模型，并进行模型训练；S223：仪表读数识别。根据上述方案的本专利技术，其特征在于，所述云识别纠错模块采用服务器-客户端结构，纠错客户端以远程访问的方式接入所述云识别服务器，对所述数据处理及识别服务模块中出现的定位和识别结果错误进行实时地人工纠错，纠错内容包括读数定位区域、读数识别结果。进一步的，所述云识别纠错的处理过程具体包括：S31：所述云识别纠错模块构建一个纠错仪表信息表，所述纠错仪表信息表的一条信息对应一块仪表，并将所述纠错仪表信息表初始化为空；S32：对于所述数据处理及识别服务模块给出的仪表图像定位及识别结果进行如下处理：（1）如果该仪表ID未在所述纠错仪表信息表中，则根据定位及识别置信度计算结果置信度，连同仪表图像信息插入到所述纠错仪表信息表中；（2）如果该仪表ID已经存在于所述纠错仪表信息表中，且当前读数识别结果存在明显错误，则根据定位及识别置信度计算结果置信度，连同仪表图像信息更新所述纠错仪表信息表中该仪表的信息；（3）如果该仪表ID已经存在于所述纠错仪表信息表中，且当前读数识别结果无法判断存在明显错误，则根据定位及识别置信度、历史日平均读数差计算结果置信度，连同仪表图像信息更新所述纠错仪表信息表中该仪表的信息；S33：对于所述纠错仪表信息表中的仪表读数信息，根据结果置信度进行从小到大排序，依次发送到纠错客户端，进行人工纠错，并将纠错后的结果更新到所述云识别服务器的存储结果中。根据上述方案的本专利技术，其有益效果在于：1、相对于现有的人工抄表方式，本专利技术可以节约人力物力投入，避免出现人为因素造成的数据误差，减少深入千家万户可能带来的安全隐患，提高数据采集的自动化水平。2、相对于通过计量仪表数字化改造实现自动抄表，本专利技术具有成本低廉、即装即用、无需更换现有计量表等特点，可以避免拆卸管道及更换数字化仪表的不足；同时，在一些机械表具有数字化表难以替代优势的领域，例如水务领域的机械水表具有成本低，测量准确，无需电源等优势，本专利技术可以更有效地利用已有计量表的优势。3、本专利技术可以在一个系统中实现不同规格仪表的数据采集，现场图像采集设备采用相同规范，读数识别在云识别服务器完成。因此，具有可扩展性好，方便不同计量表的接入，也具有维护和升级管理方便等特点。4、本专利技术包含了基于置信度的人工纠错模块，理论上可以达到100%的读数识别正确率。5、本专利技术采用云识别服务器的仪表图像处理与识别模式，历史图像数据方便备查，保存于服务器的大规模读数数据，也方便进行数据分析与挖掘，可以用于数据监管以及提供个性化服务中。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术中云识别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于物联网架构的云识别抄表系统，其特征在于，包括图像采集系统和云识别服务器；所述图像采集系统包括图像采集器、中继器、集中器以及移动采集终端：所述图像采集器完成仪表读数图像的采集，并通过有线或者无线传输方式，将图像上传到所述云识别服务器，所述中继器完成采集图像数据的转发、载波无线信号转换的功能，所述集中器负责接收现场图像采集数据，并上传至所述云识别服务器，所述移动采集终实现仪表读数图像的采集、上传及识别结果显示；所述云识别服务器包括数据接口模块、鉴权接入模块、数据处理及识别服务模块、数据存储模块以及云识别纠错模块：所述数据接口模块接收仪表图像后，提交给所述鉴权接入模块进行服务验证及请求分发，所述鉴权接入模块提供基于签名的鉴权方法，实现对服务请求的预先处理，所述数据处理及识别服务模块提供仪表图像的读数区域检测与识别服务，所述数据存储模块完成上传的仪表图像、识别结果的存储，并实现数据的同步、定时备份，所述云识别纠错模块实现仪表读数识别错误的人工纠错。

【技术特征摘要】
1.一种基于物联网架构的云识别抄表系统，其特征在于，包括图像采集系统和云识别服务器；所述图像采集系统包括图像采集器、中继器、集中器以及移动采集终端：所述图像采集器完成仪表读数图像的采集，并通过有线或者无线传输方式，将图像上传到所述云识别服务器，所述中继器完成采集图像数据的转发、载波无线信号转换的功能，所述集中器负责接收现场图像采集数据，并上传至所述云识别服务器，所述移动采集终实现仪表读数图像的采集、上传及识别结果显示；所述云识别服务器包括数据接口模块、鉴权接入模块、数据处理及识别服务模块、数据存储模块以及云识别纠错模块：所述数据接口模块接收仪表图像后，提交给所述鉴权接入模块进行服务验证及请求分发，所述鉴权接入模块提供基于签名的鉴权方法，实现对服务请求的预先处理，所述数据处理及识别服务模块提供仪表图像的读数区域检测与识别服务，所述数据存储模块完成上传的仪表图像、识别结果的存储，并实现数据的同步、定时备份，所述云识别纠错模块实现仪表读数识别错误的人工纠错。2.根据权利要求1所述的基于物联网架构的云识别抄表系统，其特征在于，所述图像采集器包括CMOS摄像头模块、DSP模块、采集器无线射频模块、采集器串口模块、采集器电力线载波模块以及采集器嵌入式处理器：所述CMOS摄像头模块完成图像采集；所述DSP模块实现快速地解析处理所述CMOS摄像头模块传出的图像信号；所述采集器无线射频模块实现采集图像的无线传输；所述采集器串口模块和所述采集器电力线载波模块实现采集图像的有线方式传输；采集器嵌入式处理器实现数据运算和传输控制。3.根据权利要求1所述的基于物联网架构的云识别抄表系统，其特征在于，所述中继器包括中继器无线射频模块、中继器串口模块、中继器电力线载波模块、中继器4G模块、中继器以太网接口模块、中继器嵌入式处理器。4.根据权利要求1所述的基于物联网架构的云识别抄表系统，其特征在于，所述移动采集终端的处理过程包括：S11：所述移动采集终端拍照获取仪表图像数据；S12：对仪表图像进行旋转矫正；S13：将仪表图像上传至云识别服务器进行识别，并接收服务器返回的识别结果，显示到屏幕上。5.根据权利要求1所述的基于物联网架构的云识别抄表系统，其特征在于，所述数据接口模块包括移动客户端接口、硬件客户端接口以及网页客户端接口：所述移动客户端接口接收所述移动采集终端上传的仪表图像；所述硬件客户端接口接收所述图像采集器、所述中继器、所述集中器上传的仪表图像；所述网页客户端接口接收通过浏览器上传的仪表图像。6.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：金连文，高学，杨帆，
申请(专利权)人：深圳市云识科技有限公司，华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44