基于图像处理的远程抄表系统设计与实现

这是一篇关于远程抄表,图像处理,数字识别,树莓派,Linux的论文, 主要内容为远程抄表系统作为现代化管理系统的重要组成部分在其中发挥着相当重要的作用,当前的远程抄表方式种类繁多,常用的方式是485总线和载波抄表等,但这些方式在实际应用的过程中会有一定的局限性,比如仪表无通信能力、通信模块故障或通讯接口不能对外开放等。为了解决上述问题,本课题设计并实现了一种基于图像处理技术的远程抄表系统,系统首先通过摄像头采集仪表的图像,在树莓派Linux终端对仪表图像进行图像处理和数字识别,最后将识别的结果通过Wi-Fi模块传输至远程中心实现数据的存储和监测。本课题完成的重点工作内容主要包括:(1)在系统的结构设计中,针对大部分抄表系统中需要将图像传输至控制中心而造成的流量和空间浪费等问题,设计了一种由抄表终端直接识别仪表图像的系统结构,以树莓派3代B+作为终端控制器,以树莓派专用摄像头作为拍照装置,将其设置在封闭环境下,增设两侧补光灯降低光线等因素的干扰,利用树莓派板载的Wi-Fi模块进行通讯传输,实验证明了此结构的可靠性。(2)在图像处理算法设计中,针对液晶屏初步定位问题,分析了其他定位算法如基于边缘或基于纹理的定位算法存在的不足,通过分析市面上各类液晶屏的颜色特征,提出了一种基于颜色特征的液晶屏定位算法,实验证明该算法能适应市面上的绝大多数液晶屏,并且定位效果可观;针对二值化分割问题,对比了现存的主流二值化算法,结合了全局阈值法和局部阈值法的优点,设计了一种改进版Bernsen算法和OTSU算法相结合的二值化算法,在有效的克服光照不均的基础上,大大的提升了处理速度。(3)在远程中心的开发设计中,对C#.NET技术和JAVA WEB以及SSM框架技术进行了研究,设计了基于C#的数据收发后台程序作为数据传输层,设计了基于SSM框架的数据监测中心网站作为数据监测层,并以MySQL作为储存数据库,实现了数据的传输、监测和持久化存储。通过实验和现场测试表明:系统安装便捷,运行稳定可靠,成本相对低廉,且本文的图像处理算法针对各类仪表都具有良好的识别效果,在其他一些远程抄表技术实施不通或有其他局限的情况下,该系统不失为一项很好的选择,此外,该系统也可以作为独立的计量器具应用在工业控制、远程监控等诸多领域,具有广阔的市场和应用前景。

集中式电能表测控软件设计与实现

这是一篇关于智能电表,NB-IoT,远程抄表,485总线,射频卡,电量预测的论文, 主要内容为智能电表是智能电网数据采集的基本设备之一,承担着原始电能数据采集、计量和传输的任务,是实现信息集成、分析优化和信息展现的基础,在智能电网建设中扮演着不可取代的角色。智能电表及其管理系统的开发已经从控制生产用电深入到加强用电管理、提升用户体验,并对其功能性、安全性和实时性都有了更高的要求。目前电表管理系统存在功能性不足、难以扩展、兼容性低等问题。设计一套功能完备的智能电表管理系统不仅可以实现对电表的管理及功能扩展,保证电表的安全性,还能满足用户的多样化需求,在一定程度上推动了智能电网建设和社会发展。本文从智能电表管理系统的发展现状出发,结合企业的实际需求,设计了一个具有数据自动采集、用户信息管理、用电数据分析和用电数据预测等功能的集中式电能表测控软件系统。企业可以远程实时监控、评估电表的健康状态,并采取适当措施防止窃电、供电中断和电能质量扰动。本文的主要研究工作如下:基于QT平台完成上位机开发,实现了对集中式电能表的控制和数据存储及可视化分析,为企业解决了基础信息管理和数据分析难题。利用信息编码技术设计通信协议实现了物联网智能电表的多种通信方式及双向通信。采用NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)技术,利用有人云物联网平台,实现上位机对集中式电能表的无线控制。编写Web服务程序,结合Spring Boot和Mybatis框架,实现用电数据自动采集并保存到My Sql数据库中,完成了远程抄表。使用基于LSTM(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络的模型,完成对用电数据的预测。企业可以根据电量预测调整电能供需,实现资源的优化配置。本文最后对集中式电能表测控软件和集中式电能表进行联调,对系统功能和稳定性进行测试。测试结果表明:测控软件系统运行稳定可靠;能够兼容多种通信方式实现对电表的控制;能够在计算资源有限的情况下,对用电量作出良好的预测。该系统满足了企业的基本要求,与现有系统相比,功能更加完备,系统更加安全。

远程抄表系统的数据服务器软件设计

这是一篇关于远程抄表,服务器,数据库,工厂模式,B/S架构的论文, 主要内容为近年来,远程抄表系统发展十分迅速。在国家的大力推广下,电表、水表、燃气表、热量表等家用仪表逐渐实现了抄表自动化、远程化。用户的计量数据经过电子抄读式仪表采集后,由采集器抄读并进行数据远传,最终将数据汇集到数据中心服务器。作为远程抄表系统的数据服务核心,现有服务器的功能和性能己经无法满足用户的需求。本文针对当前远程抄表系统的服务器设计中软件架构设计不科学、扩展能力和升级空间有限,通信协议兼容性差,数据库设计、管理混乱,服务器安全性、可靠性低,运维难度大等缺陷,做了全面的分析并提出了新的服务器软件设计方案。 首先,本文针对当前远程抄表系统的技术方案,阐述了以数据中心服务器为核心的树形层式结构的远程抄表系统的工作原理和方案优势,并以此为基础,对服务器系统进行了全面而详细的需求分析。随后,根据远程抄表系统服务器的需求分析,本文对服务器软件系统进行了合理的模块划分,并通过科学的架构设计,给出了服务器软件系统的整体设计框架。 然后,本文详细论述了服务器软件的设计方案。服务器软件以网络管理子系统和数据处理子系统为核心模块,遵循三线程的基本设计结构,确保了各个子系统独立运行,提高了系统整体稳定性。网络子系统设计方案中,着重介绍了网络连接管理、网络通信协议、心跳机制等设计内容；数据处理子系统设计方案中,着重介绍了以Factory设计模式完成的解析器设计,同时对数据的加密、解密设计以及算法实现进行了深入的论述；文件管理子系统的设计方案则重点论述了日志文件、系统配置文件输出的基本原理和算法实现；数据库子系统设计方案中,主要介绍了数据库表格设计、Qt对数据库的操作、Excel文件导入导出功能设计；线程管理子系统设计方案中,重点介绍了Qt的多线程技术和线程间通信方案设计。在完成软件系统详细设计的基础上,本文基于B/S的应用架构,又对服务器软件进行了扩展设计,使软件具备为WEB浏览器提供数据服务的功能,该扩展设计验证了本课题设计的服务器软件具有的良好扩展性。 最后,本文给出了服务器系统的部署、测试过程,展示并分析了测试结果。同时,本文对课题的研究成果进行综合与客观的评价,对后续的研究工作和相关领域的发展进行了总结与展望。

低压电力用户远程集中抄表系统的设计与实现

这是一篇关于集中抄表,远程抄表,电能计量,载波通信,数据库管理的论文, 主要内容为传统的点对点人工抄表方式具有很大的局限性:劳动强度大、漏抄误抄率高、抄表不到位且容易掺杂人为因素、由于无法做到同一时间或零点抄表而不能准确反映实际线损、用户电力负荷预测及控制工作难以完成等。本文正是针对这一问题,设计开发了上行信道采用电话线、下行信道采用电力线传输的低压电力用户远程集中抄表系统。 (1)经过对集抄系统技术的研究,分析并指出现阶段我国电能计量系统状况及存在的问题,阐述了上行信道采用电话线、下行信道采用电力线传输的远程集中抄表系统的应用优势。 (2)根据集抄系统的设计要求,提出低压电力用户远程集中抄表系统总体解决方案。论述了电子式单相载波表、一拖N采集器以及集中器组成原理和设计实现方法,分析了主站抄表管理平台的功能需求。 (3)设计开发了载波表功能模块及集中器功能模块,给出了载波表电能计量模块、载波通信模块、集中器主控模块、集中器电力线通信模块、集中器M0dem通信模块硬件及软件设计与实现方法,分析了其他相关功能模块,并在此基础上构造了利用表中继技术的网络拓扑抄表模型。 (4)针对课题所阐述的集抄系统设计了一种切实可行的抄表管理软件,给出了数据库设计、利用PSTN与集中器通信设计以及其他相关功能模块的设计与实现方法,给出了代码实现及相应的程序运行结果。 (5)阐述了系统各模块的调试环境,对调试过程中遇到的困难给出了相应的解决方案,给出了系统运行结果及分析。 试运行情况表明:上行信道采用电话线、下行信道采用电力线传输的低压电力用户远程集中抄表系统实现了电能计量、载波通信、数据抄读、数据汇总、数据浏览、查询、电费计算等功能,达到了预期的设计要求。

物联网燃气表系统的设计与实现

这是一篇关于远程抄表,LoRa,GPRS,无线自组网,MSP430的论文, 主要内容为历经数年发展,燃气抄表已经由人工入户抄表过渡到远程抄表。市场上的远程抄表主要包括手持终端式抄表和自动化抄表两种方式。手持终端式抄表要求抄表人员携带抄表终端到现场采集气表数据,这种方式需要耗费大量的人力资源。自动化抄表涉及到布线问题,这种方式成本较高,很难被大规模推广。近两年,基于无线传输技术的远程抄表系统逐渐成为研究热点。但是,这类远程抄表系统的技术方案存在明显缺陷,在实际应用中表现得差强人意。本文首先对远程抄表系统的国内外发展现状进行研究,总结现有远程抄表系统中的不足。其次分析远程抄表系统的功能需求,结合最新的技术手段提出总体设计方案。再次对基于LoRa的数据传输关键技术进行研究,对燃气表终端和集中器的硬件和软件进行设计。然后从功能角度对管理中心软件进行分析。最后对燃气远程抄表系统进行性能测试和总结,展望系统设计的下一步工作。首先,结合计算机和通信领域最新技术成果,本文提出一种基于LoRa自组网和GPRS无线通信网络相结合的远程抄表系统。该系统由智能燃气表终端、通信系统和管理中心组成。燃气表终端选用低功耗处理器MSP430进行智能设计,完成气表数据采集和上传等操作。该系统选用E32通信模块进行LoRa自组网。集中器通过M6311模块和管理中心进行数据交互。E32通信模块采用基于线性跳频扩频的LoRa技术。集中器和管理中心通过GPRS无线通信网络实现数据传输。管理中心软件基于B/S架构,对接收到的数据进行解析、管理和存储。然后,对上述燃气表系统进行设计与实现。智能燃气表终端加装燃气流量计量模块。燃气表终端将数据通过LoRa自组网发送至集中器,集中器再通过GPRS移动通信网络上传至管理中心。燃气表终端设计低压数据保护、上传流量余额、燃气泄漏应急处理、请求充值等功能。管理中心设计注册绑定、预存缴费、上传监测、燃气调价等功能。本系统通过LoRa自组网进行底层通信,数据传输更加稳定可靠,同时降低通信成本。采用低功耗设计模式,延长供电电池的寿命。设计功能完善、用户友好的管理中心软件,提升用户体验。最后,对设计的燃气计量及收费系统进行性能测试。首先搭建由智能燃气表终端、集中器、调试主机、管理中心主机、服务器以及外置通信模块组成的硬件测试平台。然后对智能燃气表终端和管理中心的所有目标功能进行性能测试和结果分析。

集中式电能表测控软件设计与实现

这是一篇关于智能电表,NB-IoT,远程抄表,485总线,射频卡,电量预测的论文, 主要内容为智能电表是智能电网数据采集的基本设备之一,承担着原始电能数据采集、计量和传输的任务,是实现信息集成、分析优化和信息展现的基础,在智能电网建设中扮演着不可取代的角色。智能电表及其管理系统的开发已经从控制生产用电深入到加强用电管理、提升用户体验,并对其功能性、安全性和实时性都有了更高的要求。目前电表管理系统存在功能性不足、难以扩展、兼容性低等问题。设计一套功能完备的智能电表管理系统不仅可以实现对电表的管理及功能扩展,保证电表的安全性,还能满足用户的多样化需求,在一定程度上推动了智能电网建设和社会发展。本文从智能电表管理系统的发展现状出发,结合企业的实际需求,设计了一个具有数据自动采集、用户信息管理、用电数据分析和用电数据预测等功能的集中式电能表测控软件系统。企业可以远程实时监控、评估电表的健康状态,并采取适当措施防止窃电、供电中断和电能质量扰动。本文的主要研究工作如下:基于QT平台完成上位机开发,实现了对集中式电能表的控制和数据存储及可视化分析,为企业解决了基础信息管理和数据分析难题。利用信息编码技术设计通信协议实现了物联网智能电表的多种通信方式及双向通信。采用NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)技术,利用有人云物联网平台,实现上位机对集中式电能表的无线控制。编写Web服务程序,结合Spring Boot和Mybatis框架,实现用电数据自动采集并保存到My Sql数据库中,完成了远程抄表。使用基于LSTM(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络的模型,完成对用电数据的预测。企业可以根据电量预测调整电能供需,实现资源的优化配置。本文最后对集中式电能表测控软件和集中式电能表进行联调,对系统功能和稳定性进行测试。测试结果表明:测控软件系统运行稳定可靠;能够兼容多种通信方式实现对电表的控制;能够在计算资源有限的情况下,对用电量作出良好的预测。该系统满足了企业的基本要求,与现有系统相比,功能更加完备,系统更加安全。

物联网燃气表系统的设计与实现

这是一篇关于远程抄表,LoRa,GPRS,无线自组网,MSP430的论文, 主要内容为历经数年发展,燃气抄表已经由人工入户抄表过渡到远程抄表。市场上的远程抄表主要包括手持终端式抄表和自动化抄表两种方式。手持终端式抄表要求抄表人员携带抄表终端到现场采集气表数据,这种方式需要耗费大量的人力资源。自动化抄表涉及到布线问题,这种方式成本较高,很难被大规模推广。近两年,基于无线传输技术的远程抄表系统逐渐成为研究热点。但是,这类远程抄表系统的技术方案存在明显缺陷,在实际应用中表现得差强人意。本文首先对远程抄表系统的国内外发展现状进行研究,总结现有远程抄表系统中的不足。其次分析远程抄表系统的功能需求,结合最新的技术手段提出总体设计方案。再次对基于LoRa的数据传输关键技术进行研究,对燃气表终端和集中器的硬件和软件进行设计。然后从功能角度对管理中心软件进行分析。最后对燃气远程抄表系统进行性能测试和总结,展望系统设计的下一步工作。首先,结合计算机和通信领域最新技术成果,本文提出一种基于LoRa自组网和GPRS无线通信网络相结合的远程抄表系统。该系统由智能燃气表终端、通信系统和管理中心组成。燃气表终端选用低功耗处理器MSP430进行智能设计,完成气表数据采集和上传等操作。该系统选用E32通信模块进行LoRa自组网。集中器通过M6311模块和管理中心进行数据交互。E32通信模块采用基于线性跳频扩频的LoRa技术。集中器和管理中心通过GPRS无线通信网络实现数据传输。管理中心软件基于B/S架构,对接收到的数据进行解析、管理和存储。然后,对上述燃气表系统进行设计与实现。智能燃气表终端加装燃气流量计量模块。燃气表终端将数据通过LoRa自组网发送至集中器,集中器再通过GPRS移动通信网络上传至管理中心。燃气表终端设计低压数据保护、上传流量余额、燃气泄漏应急处理、请求充值等功能。管理中心设计注册绑定、预存缴费、上传监测、燃气调价等功能。本系统通过LoRa自组网进行底层通信,数据传输更加稳定可靠,同时降低通信成本。采用低功耗设计模式,延长供电电池的寿命。设计功能完善、用户友好的管理中心软件,提升用户体验。最后,对设计的燃气计量及收费系统进行性能测试。首先搭建由智能燃气表终端、集中器、调试主机、管理中心主机、服务器以及外置通信模块组成的硬件测试平台。然后对智能燃气表终端和管理中心的所有目标功能进行性能测试和结果分析。

基于MQTT远程抄表系统设计与实现

这是一篇关于远程抄表,GPRS,MQTT,蓝牙通讯,随机验证算法的论文, 主要内容为随着物联网技术的发展,远程抄表系统可以取代传统的抄表方式,解决传统抄表存在数据收集不及时,不准确,不可靠,不安全等问题。远程抄表系统利用现代化信息技术可以做到实时准确不受时间限制的采集用户的水电数据,当出现异常时,可以远程及时关闭水阀等开关,切断供水将损失降到最低。基于MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)远程抄表系统设计了两层通讯结构设计,底层通讯是采集器到通讯终端的通讯,该通讯为短距离通讯,使用蓝牙通讯方案。上层通讯是通讯终端到服务器的通讯,该通讯为长距离通讯,使用的通讯方案为GPRS(General packet radio service)。设计了适用于物联网的消息中间件,消息中间件可以缓存底层通讯的数据,选择合适的时候将数据刷到上层服务器的数据库中,上层服务器也可以传送命令给消息中间件,消息中间件来缓存命令,合适的时间点传送给通讯终端。远程抄表系统开发了B/S架构和C/S架构,用户既可以通过浏览器登录系统,也可以通过手机App登录系统,用户可以通过手机App连接蓝牙电表和水表。为了保证手机App终端和蓝牙设备终端的连接是安全的,设计了随机验证算法来进行双向验证,确保连接蓝牙设备的app终端不是伪造的App终端,App终端连接的也不是伪造的蓝牙设备。

集中式电能表测控软件设计与实现

这是一篇关于智能电表,NB-IoT,远程抄表,485总线,射频卡,电量预测的论文, 主要内容为智能电表是智能电网数据采集的基本设备之一,承担着原始电能数据采集、计量和传输的任务,是实现信息集成、分析优化和信息展现的基础,在智能电网建设中扮演着不可取代的角色。智能电表及其管理系统的开发已经从控制生产用电深入到加强用电管理、提升用户体验,并对其功能性、安全性和实时性都有了更高的要求。目前电表管理系统存在功能性不足、难以扩展、兼容性低等问题。设计一套功能完备的智能电表管理系统不仅可以实现对电表的管理及功能扩展,保证电表的安全性,还能满足用户的多样化需求,在一定程度上推动了智能电网建设和社会发展。本文从智能电表管理系统的发展现状出发,结合企业的实际需求,设计了一个具有数据自动采集、用户信息管理、用电数据分析和用电数据预测等功能的集中式电能表测控软件系统。企业可以远程实时监控、评估电表的健康状态,并采取适当措施防止窃电、供电中断和电能质量扰动。本文的主要研究工作如下:基于QT平台完成上位机开发,实现了对集中式电能表的控制和数据存储及可视化分析,为企业解决了基础信息管理和数据分析难题。利用信息编码技术设计通信协议实现了物联网智能电表的多种通信方式及双向通信。采用NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,NB-IoT)技术,利用有人云物联网平台,实现上位机对集中式电能表的无线控制。编写Web服务程序,结合Spring Boot和Mybatis框架,实现用电数据自动采集并保存到My Sql数据库中,完成了远程抄表。使用基于LSTM(Long Short-Term Memory,LSTM)神经网络的模型,完成对用电数据的预测。企业可以根据电量预测调整电能供需,实现资源的优化配置。本文最后对集中式电能表测控软件和集中式电能表进行联调,对系统功能和稳定性进行测试。测试结果表明:测控软件系统运行稳定可靠;能够兼容多种通信方式实现对电表的控制;能够在计算资源有限的情况下,对用电量作出良好的预测。该系统满足了企业的基本要求,与现有系统相比,功能更加完备,系统更加安全。

基于图像处理的远程抄表系统设计与实现

这是一篇关于远程抄表,图像处理,数字识别,树莓派,Linux的论文, 主要内容为远程抄表系统作为现代化管理系统的重要组成部分在其中发挥着相当重要的作用,当前的远程抄表方式种类繁多,常用的方式是485总线和载波抄表等,但这些方式在实际应用的过程中会有一定的局限性,比如仪表无通信能力、通信模块故障或通讯接口不能对外开放等。为了解决上述问题,本课题设计并实现了一种基于图像处理技术的远程抄表系统,系统首先通过摄像头采集仪表的图像,在树莓派Linux终端对仪表图像进行图像处理和数字识别,最后将识别的结果通过Wi-Fi模块传输至远程中心实现数据的存储和监测。本课题完成的重点工作内容主要包括:(1)在系统的结构设计中,针对大部分抄表系统中需要将图像传输至控制中心而造成的流量和空间浪费等问题,设计了一种由抄表终端直接识别仪表图像的系统结构,以树莓派3代B+作为终端控制器,以树莓派专用摄像头作为拍照装置,将其设置在封闭环境下,增设两侧补光灯降低光线等因素的干扰,利用树莓派板载的Wi-Fi模块进行通讯传输,实验证明了此结构的可靠性。(2)在图像处理算法设计中,针对液晶屏初步定位问题,分析了其他定位算法如基于边缘或基于纹理的定位算法存在的不足,通过分析市面上各类液晶屏的颜色特征,提出了一种基于颜色特征的液晶屏定位算法,实验证明该算法能适应市面上的绝大多数液晶屏,并且定位效果可观;针对二值化分割问题,对比了现存的主流二值化算法,结合了全局阈值法和局部阈值法的优点,设计了一种改进版Bernsen算法和OTSU算法相结合的二值化算法,在有效的克服光照不均的基础上,大大的提升了处理速度。(3)在远程中心的开发设计中,对C#.NET技术和JAVA WEB以及SSM框架技术进行了研究,设计了基于C#的数据收发后台程序作为数据传输层,设计了基于SSM框架的数据监测中心网站作为数据监测层,并以MySQL作为储存数据库,实现了数据的传输、监测和持久化存储。通过实验和现场测试表明:系统安装便捷,运行稳定可靠,成本相对低廉,且本文的图像处理算法针对各类仪表都具有良好的识别效果,在其他一些远程抄表技术实施不通或有其他局限的情况下,该系统不失为一项很好的选择,此外,该系统也可以作为独立的计量器具应用在工业控制、远程监控等诸多领域,具有广阔的市场和应用前景。

低压电力用户远程集中抄表系统的设计与实现

这是一篇关于集中抄表,远程抄表,电能计量,载波通信,数据库管理的论文, 主要内容为传统的点对点人工抄表方式具有很大的局限性:劳动强度大、漏抄误抄率高、抄表不到位且容易掺杂人为因素、由于无法做到同一时间或零点抄表而不能准确反映实际线损、用户电力负荷预测及控制工作难以完成等。本文正是针对这一问题,设计开发了上行信道采用电话线、下行信道采用电力线传输的低压电力用户远程集中抄表系统。 (1)经过对集抄系统技术的研究,分析并指出现阶段我国电能计量系统状况及存在的问题,阐述了上行信道采用电话线、下行信道采用电力线传输的远程集中抄表系统的应用优势。 (2)根据集抄系统的设计要求,提出低压电力用户远程集中抄表系统总体解决方案。论述了电子式单相载波表、一拖N采集器以及集中器组成原理和设计实现方法,分析了主站抄表管理平台的功能需求。 (3)设计开发了载波表功能模块及集中器功能模块,给出了载波表电能计量模块、载波通信模块、集中器主控模块、集中器电力线通信模块、集中器M0dem通信模块硬件及软件设计与实现方法,分析了其他相关功能模块,并在此基础上构造了利用表中继技术的网络拓扑抄表模型。 (4)针对课题所阐述的集抄系统设计了一种切实可行的抄表管理软件,给出了数据库设计、利用PSTN与集中器通信设计以及其他相关功能模块的设计与实现方法,给出了代码实现及相应的程序运行结果。 (5)阐述了系统各模块的调试环境,对调试过程中遇到的困难给出了相应的解决方案,给出了系统运行结果及分析。 试运行情况表明:上行信道采用电话线、下行信道采用电力线传输的低压电力用户远程集中抄表系统实现了电能计量、载波通信、数据抄读、数据汇总、数据浏览、查询、电费计算等功能,达到了预期的设计要求。