[发明专利]一种摄像识别与脉冲计量相结合的智能水表及系统

说明书

本发明公开了一种摄像识别与脉冲计量相结合的智能水表及系统，包括表端与平台，表端包括脉冲感应模块、摄像模块、控制模块、通讯模块，控制模块分别与脉冲感应模块、摄像模块、通讯模块连接，脉冲感应模块用于实时记录脉冲信号，计算脉冲用水量；摄像模块用于间隔性拍摄水表字轮数据，得到字轮图像；控制模块用于在设定时间点同时摄取脉冲用水量与字轮图像数据，识别字轮图像，将字轮数据与脉冲用水数据比较诊断，通讯模块用于表端与平台之间的数据传输。平台接收表端发送的数据，采用深度学习神经网络，对字轮图像进行训练与识别，建立优化字轮图像识别模型，自适应地关联在线数据与模型数据，两者相互配合，提高用水计量的精度。

技术领域

本发明涉及智能水表技术领域，尤其是涉及一种摄像识别与脉冲计量相结合的智能水表及系统。

背景技术

目前，在居民用水的计量领域，有脉冲水表和摄像水表等全电子水表。其中摄像水表采用摄像识别技术，脉冲水表将水流量转换成脉冲数字进行计量，无磁水表属于脉冲水表的一种。

摄像识别技术的原理是由摄像头拍摄基表字轮盘的图片，如果在表端对该图片运用表端识别算法进行识别，然后识别数据和（或）图片一起上传至抄表管理平台，称为表端识别技术；如果将拍摄的图片上传至抄表管理平台，运用平台识别算法识别，称为平台识别技术。

表端识别技术的缺点是计算资源有限，往往不能进行高复杂度、高精度的计算，导致识别率不够高。平台识别虽然可以达到更高的识别精度，但是也无法实现100%识别率。无论数据审核还是训练模型，都需要大量的人工介入，人工成本较高、工作效率较低，投入产出处于较低水平。

脉冲水表按照所安装的机电转换结构和原理，分为干簧管式、霍尔元器件式、红外光脉冲式、电感阻尼振荡式、线圈耦合感应式等种类。它们的共同特点是通过某种物理原理，将水表内机械部件的运动转化为电脉冲讯号，从而可以通过对电脉冲的累加和记忆来判断机械部件（如字轮或指针）的位置，来得出用水的计量值。

在抗静磁场能力方面，干簧管式和霍尔元器件式都是静磁场本身驱动的，它们的抗磁能力最弱。电感阻尼式由于其工作原理也牵涉磁场，其抗磁能力较弱。红外光脉冲式和线圈耦合感应式，基本上不受磁场影响，但是前者只能用在干式表内，功耗较高，机芯寿命较短，而后者的抗电磁波能力较弱，结合NB-IOT或LoRa通讯技术的无磁表，存在受其自身通讯电磁波影响的几率。这些都会造成机电转换误差，影响计量精度。

无磁水表采用的无磁传感技术，也叫线圈耦合感应式技术或电涡流传感技术，是近年来比较热门的水表计量技术。其运用傅科电涡流原理，在水表指针上加装金属片，当其随着指针转动时就形成封闭涡旋回路形状的感应电流。水表指针的作用距离和位置改变对电涡流产生影响，位于其上方的电子感应模块可以检测到影响量，从而将水表指针旋转量或示数盘上读数转换成脉冲或增量编码电信号，完成机电转换。

单纯的摄像水表图片识别，无论表端识别或平台识别，都不能使识别率达到100%，且越接近100%越难以提高识别率；摄像水表的图片识别采用机器学习算法时，其模型训练必须由人工输入正确读数，投入产出水平较低；而无磁水表乃至一般的脉冲水表，由于技术原因，普遍存在机电转换误差，随着使用时间增长部件逐步老化，这种误差发生的机率越来越高。

因此，设计一种能够精确计量用水量的智能水表，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种摄像识别与脉冲计量相结合的智能水表及系统，将摄像识别原理与脉冲计量原理同时应用到水表系统中，用摄像识别的数据校准脉冲计量数据，实现对脉冲计量数据的自诊断；利用脉冲计量数据训练与优化图像识别模型，提高图像识别精确度，实现图像识别模型的自学习；充分利用图像识别与脉冲计量各自的优势，提高用水计量的精度。

第一方面，本发明的上述发明目的通过以下技术方案得以实现：