摄像式远传水表管理系统的设计与开发研究

滕旭 大连市自来水集团水表有限公司

传统的水表管理系统逐渐表现出一些缺点，不仅容易出错，而且还会造成资源的浪费。对此，有必要在网络技术和摄像设备的支持下设计并开发出新型的水表管理系统，以此适应社会经济发展需要。

一、系统原理

采用集中器对摄像头进行定时控制，以此采集水表所有图像数据，并对其进行临时存储，再在网络上将图像数据实施传输至上位机；系统中，服务器主要负责对图像信息进行接收，同时识别图像数据，再将水表的具体读数临时存储至数据库当中，此外，和水表有关的所有数据信息都存储于数据库，采用数据库进行集中管理；系统的客户端可以为客户提供操作简便的平台，实现对信息的提取与查看等功能。

二、系统架构

该系统是将C/S模式作为基础实现的，也就是基本的客户端与服务器基本模式。这一结构的优势在于：系统的服务器仅负责提供数据源，则系统的客户端可实现数据处理与显示，在计算机上安装不同的客户端软件，无须重复和频繁的安装。基于此，采用一个服务器即可在相同的时间和多个客户端实现通信，使系统达到快速响应与实时更新。

客户端和服务器之间根据通信协议实现通信，而数据库被放置在服务器的后端，用于对数据进行存储和管理。服务器一方面和集中器实现通信进行水表抄表，而另一方面则以客户端请求为依据和数据库进行交互，同时将相应的数据实时返回至客户端。这样一来，能防止数据库与网络之间直接相连，提高了数据库自身的安全性。

系统的采集终端主要由摄像头与水表两部分构成，其中，摄像头采用RS485总线和集中器相连。对于集中器，主要包含以下几个部分：一，单片机与GPRS模块；二，存储器；三，实时时钟。其中，单片机在RS485总线支持下对摄像头进行控制，能实时获取所有图片数据，数据通过GPRS模块进入网络，并传输到服务器中。系统的服务器能对数据进行解析与识别，然后存储到数据库当中。系统的操作人员可通过客户端发出对数据进行访问的请求，继而完成各类应用，只要发出请求，系统的服务器就会响应和接收，按照需求提供相应的数据。在结构划分方面，系统可以分成以下四个部分：第一部分为水表图像采集部分；第二部分为集中器；第三部分为服务器；第四部分为客户端。

表1 测试结果

三、系统组成与原理

（1）该系统的硬件主要包括三部分，即集中器、水表和摄像头。其中，水表主要负责对水量数据进行采集，然后采用表面数字形式对水量数据进行回显；系统的摄像头能对所有水表实施拍照，对某个时间对应的图像信息进行采集，然后在RS485总线支持下和集中器之间实现通信；而集中器实质上是数据传输与通信主要中转站，它主要具有以下两个方面的功能：其一，在RS485总线的支持下和采集端实现通信，根据预先设定对摄像头所有图像数据进行采集；其二，在GPRS网络的支持下和服务器之间实现通信，以此将采集到的所有图像信息都上传至服务器。从以上集中器需要实现的功能可知，需要设计一个以单片机为核心与基础的信息处理单元，单片机的型号可以采用ATmega128，并配置f lash存储器、ME3000型GPRS模块、实时时钟芯片、RS485接口电路，在此基础上设置好供电电源。

（2）系统的服务器主要包括两个部分，即应用服务器与数据库。首先，服务器能接收在集中器进行上传的所有图片数据，同时在图像识别模块作用下将完成识别的数据都存储至数据库当中；其次，服务器能和客户端之间实现通信，根据通信协议进行解析，并能和数据库实现交互，实现对数据的存储与读取，在必要的条件下还能返回至系统客户端。对于系统的数据库，能对包含交费、水表和人员等在内的所有信息进行存储，并能供客户端随时访问。

（3）系统的客户端可以根据相关通信协议与服务器之间实现通信，为系统的操作人员提供一个人机交互界面。客户端还能对操作人员及用户基本信息进行管理，在交费和报表统计的基础会上实现系统管理。

四、系统测试

在完成系统设计与开发后，应立即对其进行测试，包括图像识别率测试、软件功能测试和容错性测试等。对于系统图像识别模块，其识别结果是抄表与水费收取重要依据，识别结果是否准确非常重要，由于可能采集到的图像有很多，所以有必要对输入图像进行测试，具体的测试结果如表1所示。

从表1结果可知，基于现有条件采集到的所有图片，都可以使用该系统准确识别，实际的识别率能达到100%，和预期要求完全一致，验证了该系统算法的可行性、稳定性及可靠性。软件功能测试指的是对系统软件具有的功能进行测试，确定能否达到预期要求。在实际的测试会过程中，需要针对不同的模块，按照具体功能需要来逐个测试，并通过多次的修改与测试，使软件功能满足设计要求。容错性测试主要目的在于对用户输入和边界与极端状态进行检验测试，确定软件能否给出正确的错误提示，同时照常运行，避免产生实际与异常退出。

五、结语

综上所述，以上管理系统在无线网络的支持下能对水表数据进行实时传输，在远程对水表系统进行管理，进而在正常收取水费的基础上减少成本，提高公式实际工作效率，表现出良好应用与发展前景。