基于移动互联网的电力营配业务信息采集与处理终端关键技术分析

陈璇 马威 雷海军

摘要：針对基于移动互联网的电力营配业务信息采集与处理终端设备研究，笔者对研究的关键技术进行了分析。研究技术关键技术包括：电力营配现场工作流程优化、电能表图像识别与定位问题、业务数据的集中存储和管理平台设计问题。为相关技术研究提供了方向

关键词：电力营销;信息采集;管理平台

湖南省教育厅课题《基于移动互联网的电力营销信息采集与管理》编号：14C0742

一、研究意义

基于GIS系统的信息平台、营配一体化的营销平台结合智能化手持设备正被应用到我国电网业务中，以实现营配信息共享和营配业务闭环管理。不断革新的信息和监控技术的应用推进着我国电网向信息化、智能化和自动化方向发展1。

我国电力营配现场作业管理中如果以纸质工单的形式记录和管理作业过程，存在以下问题2：

◆数据安全隐患：现场工作人员的漏抄、错抄、书写不规范及录入人员的疏忽等可能会导致数据错误，在批量业务处理时误差概率更高。对于这些错误，有的可以发觉，通过返工形式解决，但返工极大降低了工作人员的工作效率;有的难以发觉，如电表电量抄写出错，这些错误有时会给电力公司带来安全隐患，严重时甚至造成营业事故。

◆ 现场业务数据管理及操作流程不完善：现有现场业务操作流程不规范，缺乏有效的数据处理平台与现场作业终端通信，导致现场业务信息无法实时上传。因此需对现有系统技术提升，充分利用宽带无线通信和互联网技术，构建电力业务数据库和相应的管理系统，加快现场业务的信息化进程。

◆工作效率低：工单的打印、分发以及现场数据抄录均为手工完成，自动化程度低，如果涉及到电表等仪器的批量新装或更换，工作人员需面对成百上千的表盘业务处理，效率极低，且长时间重复性工作增加了错误产生概率。

◆管理上存在漏洞：由于多个环节均由人工来完成，因而现场数据的错误可能有两个方面的原因，一是员工疏忽，二是存在人情表的可能，用户与工作人员串通合作，来篡改某些信息，且这两种原因难以界定，给营销工作管理带来困难。

传统供电公司在营配现场作业上存在的问题，使其对移动数据采集终端和现场业务数据管理系统存在较大需求。拟利用图像处理技术、模式识别技术及当今发展较为成熟的红外、RS485、条码扫描、GPS定位、图片采集等数据采集技术，设计出一款高性能移动数据采集终端。手持终端除数据采集模块外，还具备GPS位置信息和现场图片采集功能。另一方面，通过现有工作流程分析，对电力营配现场的业务工作项目和工作单进行合理设计，可形成一高效标准的办公流程，并通过开发一套完整的数据处理和业务管理平台来集中管理，实现对现场业务的任务派发、接收、人员管理和数据处理等功能。

二、拟解决的关键技术问题

电力营配现场的作业目前主要采用人工完成，流程不规范，效率也很低，需解决的关键技术包括以下三方面：

（一）电力营配现场的工作流程规范化和业务处理自动化问题

通过项目组长期以来对供电业务的现场调研，发现电力现场业务主要分为营销现场业务和配网现场业务。电力营配现场工作单及流程的固化工作的输出为一份需求报告以及在此基础上形成的现场作业指导书。该项研究内容的难点在于数据的统计与分析，需从大量的数据及流程中归纳出一个合理的工作流程。

（二）电能表图像识别与定位问题

（1）示数区自动定位算法

由于电表种类繁多，加之各电表生产厂家所生产的电表在表盘布局上各具特点，因此对电表读数区进行自动定位是一个十分具有挑战性的问题。从电表读数显示特点来说，电表大致可分为机械式电表和数字式电表两大类，机械式电表的读数区由一组标有数字0～9的机械圆盘构成，其底色通常为黑色，并与周围的背景构成一个深色条状区域。而数字式电表的读数区则由一块矩形液晶屏构成，其背景通常为灰色或浅绿色。可综合采用基于颜色特征的定位方法与基于数学形态学的定位方法实现电表读数区的自动定位。

（2）液晶屏图像的二值化方法

数字式电表采用液晶屏显示电表读数。由于液晶屏的显示特点，当将其转化为灰度图后，其背景与前景总体亮度偏暗，灰度级相差不大，易受到外部光照的干扰。在实际抄表环境中，外部光照分布很难十分均匀，这使得图像在液晶屏的部分区域前景与背景灰度级相差很小，使其难以区分，采用一般的二值化方法难以得到较好的效果。根据液晶屏的这一特点，可采用亮度补偿法或滤波法结合局部自适应二值化方法来消除光照不均匀的影响以得到良好的二值化效果。

（3）数字字符分割算法

在对电表读数区域进行识别之前，要把读数的字符串图像分割成一个个数字字符，以便于进行字符识别。由于噪声的存在，经二值化后数字字符间可能存在相互粘连的现象。如何把图像中电表读数的每个数字字符分割成单个字符图像至关重要。可通过研究字符的分割算法，去掉粘连的噪声，得到较好效果的单个数字字符。

（4）铭牌字符分割算法

相比于电量读数，铭牌在图像所处的位置更显的杂乱无章，针对不同类型、不同厂家的电表，所处的位置基本囊括了整幅电表图像。因而铭牌字符的分割需与识别相结合，通过图像识别及语义分析的方式来判断表盘上字符的含义，进一步确认是否是所要采集的有效信息。同时，表盘上的铭牌的大小、排序、字体都没有统一的标准，还会出现中英文交叉排版的现象，给字符的定位带来较大困难。整个表盘铭牌的识别及语义分析是一个需要长期研究的课题，可将这一课题进行深入的研究，从图像预处理出发，研究字符的定位、分割及识别技术，同时，尝试解决不同字体、不同方向、不同文字对字符分割的影响，并尝试将研究成果扩展至其余应用领域。

（三）业务数据的集中存储和管理问题

数据管理平台为整个项目的核心，实际上是一套运行于服务器上的数据管理软件，主要负责对现场业务数据进行有效的管理，所包括的数据主要包括用户信息、现场作业员工信息、表计信息、用电信息、手持机信息等，主要实现的功能包括工作业务工单的下发/接收，用户管理、表计管理、日志管理、PDA管理等功能。平台的开发主要涉及到两个方面的内容，一是后台服务器数据库软件的设计及B/S、C/S架构的用户层软件的设计，二是数据管理平台与营销系统、生产管理系统以及手持移动数据采集终端的通信接口设计。数据库软件的设计是一个对现场业务数据表的合理关联及管理的过程，涉及到用户关系表、计量装置信息表、人员表、手持终端表等多个内容。客户端软件主要是对数据库进行合理的操作，便于展开现场业务，有B/S和C/S两种架构模式，项目设计完成后，可通过客户端软件实现任务的下发、任务管理、人员管理、PDA管理等工作。

参考文献：

[1]谢利生，关于有关电力配网改造的分析与探讨，黑龙江科技信息，2015，12，95

[2]杨冬云，论配网巡视的移动信息化应用，科技创新导报，2015.12，26-27

[3]杜扎峰，营配一体化系统及其信息集成平台.开发案例，现代计算机 2010.11，92-95

[4]杨张，复杂背景中条码图像识别关键算法的研究[J].湖南工程学院学报：自然科学版，2012.3期，42-45

[5]张海波，段会川，谢术富等.一种数字仪表显示值识别的预处理算法[J]. 计算机应用研究， 2005.02，240-242.