基于摄像头定时触发拍照的传统机械水电燃气表数据采集抄表方案

数采物联在这里从摄像直读抄表技术的原理说起。顾名思义，这是一种通过摄像拍照技术获得表盘图像，然后通过图像处理技术得到读数的技术。即摄像头作为输入，图像处理作为计算，读数作为输出。显而易见，该技术具有对存量机械表智能化改造的天然优势。有以下诸多优点：
1、不用拆装旧仪表，不用返厂进行专业改造。
2、不区分仪表类型，很好的实现多表合一。
3、机电分离，方便独立维护和更新。
4、有图为证，同时可以发现基表故障。

正因为其在存量仪表改造上的独有优势，所以适合于存量仪表改造。下面从不同维度分析一下摄像直读抄表技术的长期共存性。
1技术维度
以日常中最常见的水电气表来分析一下，摄像直读抄表产品不仅不是过渡产品，而且还是一个很好的仪表智能化的手段，与其它技术的智能表长期共存，各有优劣。所谓智能远传仪表主要有三个功能构成：计量、数字化、通信。由于通信技术是共有的开放技术，所以，各类智能仪表都可以使用。在此文中不做讨论，我们主要讨论计量和数字化部分。摄像头定时唤醒触发拍照直读仪表图像识别技术正是重要的数字化手段。由于有的计量和数字化是一体的，所以，有时会合二为一一起讨论。
上海数采物联网科技以水表采集为例，按智能纬度分类，可分为机械表和智能表两类：
1、机械水表
分为湿式表、干式表、液封表和半液封表。
（1）湿式表
计数器浸入水中，计量与计数器的传动是直接齿轮联动。优点是工艺简单，计量准确。缺点也显而易见，计数器的显示字轮受水泡、水中杂质、微生物等污染，容易出现发黄、变黑、水雾、水珠等各种影响抄读现象。且在低温地区使用，容易冻裂表层玻璃。

旋翼湿式水表
（2）干式表
表盘内部无水通过，依靠磁感应使得计量和计数器相联系，采用分离设计。优点就是显示的字轮没有水流，不受水泡、水杂质、微生物等污染，长期保持清晰可见。缺点就是有丢数现象，计量准确性相比湿式表低。始动流量大。容易受外磁干扰而失去计量功能。

旋翼干式水表
（3）液封表
将显示字轮或者整个计数器全部用一定浓度的甘油等配制液体密封。密封隔离的显示字轮清晰度不受外部水质影响，其余性能与湿式表相同。工艺相对复杂，成本高。
全液封水表
2、智能水表
按远传和非远传可分为远传智能表和IC卡表；按计量和数字化方式又可分为光电直读表、脉冲表、电磁水表、超声波水表、无磁水表、摄像头定时唤醒触发拍照直读仪表图像识别水表。其中，脉冲表常见的又分为两类：干簧管型（单干簧管和双干簧管）和霍尔型。
（1）光电直读水表
主要是指透射式无源光电直读水表，靠光穿透和不穿透字轮侧面的穿透槽来进行编码，将光信号转化成电信号，不对计量和计数的机械部分造成阻碍。最大的缺点是光电模块长时间可靠性低，因为大部分光电模块处于液封的字轮盒中，字轮盒中充满如甘油、变压器油、纯净水等不导电液体。随着时间推移，自来水与密封液体部分交换，自来水就会使光电模块因漏电短路等原因而失去作用。相对稳定的是把编码的字轮和光电模块置于用透明材料做成的两个不同腔体内，光电模块被密封在不接触自来水的腔体内。

光电直读水表传感器
（2）脉冲式水表
在机械水表表盘位置安装一个看上去像“听诊器”一样的装置，记录指针转的圈数。一般是用干簧管或霍尔等传感器元件进行采样，将指针旋转的圈数转化为电信号，通过 MCU 运算单元累计计算获得用水量并写在存储单元。其优点是原理简单、不影响机械部分运转。缺点是干簧管等采样元件容易受强磁场或管道抖动丢数或增加数字，抄表结果和字轮显示不一致，运行一段时间后需要人工校准。另外，脉冲式工作方式一直需要 MCU 等电子器件参与计算、存储，对内置电池高度依赖。
脉冲式远传水表
（3）超声波水表
通过检测超声波声束在水中顺流逆流传播时因速度发生变化而产生的时差，分析处理得出水的流速从而进一步计算出水的流量。其优点是全电子化设计，无机械运动部件而造成的磨损，所以不存在磨损导致的计量不准问题。能实现更低的始动流量，较宽的量程比（R400 以上）。无阻流件设计，管道压力损失小。任意角度安装。其缺点也很明显，安装地域约束大，易受气泡、水垢、水温影响。

超声波流量计
（4）电磁水表/流量计
电磁水表/流量计是一种根据法拉第电磁感应定律进行流量测量的流量计，民用少见，造价昂贵。其优点同超声波水表，是全电子化设计，不存在磨损导致的计量不准问题。相比超声波可以做到更大的量程比（R800 以上）。无阻流件设计，管道压力损失小。任意角度安装。另外，相比超声波更大的优点是流场敏感度不高，可测量电导率≥5μs/cm的酸、碱、盐溶液、水、污水、腐蚀性液体以及泥浆、矿浆、纸浆等的流体流量。但不能测量气体、蒸汽以及纯净水流量。其缺点是功耗很高，基本需要外接电源供电。防电磁干扰能力弱。
口径为DN200的电磁流量计
（5）无磁水表
无磁水表是最近几年刚刚起步的新型水表，基本原理是利用 LC 振荡电路实现。
当对LC电路充电后，MCU通过检测电容 C 的电压，可以获得LC振荡电路中的正弦波。当电感线圈处于金属区，会形成电感涡流，导致更大的电能消耗，正弦波衰减速度更快；当电感线圈处于非金属区，基本不存在涡流，正弦波衰减速度相对较慢。通过MCU来检测正弦波衰减的快慢，可以准确识别出表盘转子处于哪个区域，进而判断表盘位置及圈数，达到水表计量的目的。其优点是基于无磁的原理，可以排除之前脉冲式水表的磁干扰影响。
圆盘代表水表的表盘转子，深色区域表示金属表盘区，白色区域表示为非金属表盘区，L为固定的电感线圈。
无磁水表通过检测该正弦波衰减过程来实现水表计量。缺点是需要持续供电，断电后计数容易丢失。
无磁水表
（6）摄像直读水表
摄像直读水表是直读表的一种，基本原理是通过对字轮拍照采样，通过图像识别算法，直接识别字轮读数。其优点是直读水表不丢数或增数，完全保持和字轮显示一致。计量期间不需要任何电子器件参与，电路部分负责实现采样和远传功能。因此，功耗低和电池没电计量可以继续。完全机电分离模块化设计，机械计量部分相对可靠稳定，电子部分独立运行。结构的相对独立可以做到更高等级的防水，适应更加复杂和恶劣的安装环境。可以独立更换，使用维护成本降低，是实现水表智能化最快速的手段。其需要解决的难题是成像质量与图像识别准确性间的平衡。机械部分采用液封表可以很好解决成像问题。如果本地识别，成本和识别准确率相对低。云端识别传输图像数据量相对大。这个通过提高算法在低分辨率下识别准确率来弥补。当然，云端识别的另一大好处就是有照片留痕，便于审计与解决纠纷。

通过加装外挂式的摄像直读模块，无论是机械表、非远传IC卡表，还是远传电子表，均可以实现仪表节点在线化，恢复故障表的远传功能，解决用能方和监管方的数据采集问题。
以上主要分析了水表智能化的几种主要手段。相比于水表，电表智能化进程从技术角度而言要快的多，主要原因在于本身有电，解决了供电与信号传输问题。燃气表由于不会像自来水一样入口食用，同时不影响电量部分短路，数字化技术难度相对低，影响其改造的阻力在于其他因素，例如停气影响生产生活，换表容易引发安全事故，经济效益等。

在工商业燃气表上加装摄像直读抄表模块
2运营模式维度
从运营模式看，数采物联推出的微低功耗电池供电摄像头定时唤醒触发拍照直读仪表图像识别抄表技术。智能电表技术很成熟。如果单从技术角度看，没有摄像直读抄表的价值。但是，从运营模式和产权维度看就不一样了。智能电表的数据是定向传输的，一般都传到了产权所有者平台上。往往关心这个数据的不单单是产权所有方。比如，居民家里装的电网公司的智能表，电网公司轻松获得用电数据，可是居民还得依靠直接看电表。办公楼里物业公司装了智能电表，物业公司的抄表服务器可以看到用电量，各个租户也还得依靠直接看电表。这种模式很多很多。解决办法只能再串联一块智能电表，数据发给自己看。
有些时候即使不考虑串联一块智能电表成本，但不允许停电安装。摄像直读抄表不改造、不更换基表，不停电非接触安装就可以很好解决多方获取数据问题。扩展开来，水表、燃气表等也都存在这个现象。例如，在某个地区的所有工厂排污口上被不同单位串联过至少三块水表，其中涉及环保监管部门、工业管理部门、污水处理厂等。由于各个仪表之间存在一定计量差异，串联的表之间数据也有差异。例如，某节能减排公司因为串联了一个压力表来获得读数，与客户在数据不一致上产生严重纠纷。因此，从仪表运营模式这个层面看，摄像直读抄表解决方案的优势明显。其巧妙解决了多方数据共享难的问题，因而具有和智能表计长期共存的空间和优势。
3场景维度
从使用场景角度分析，多表合一的设计思路契合实际使用需求。这里的多表合一有双层含义：一是不同种类、不同品牌、不同型号的仪表数据汇集到同一平台；二是不同协议的仪表数据汇集到同一平台。从时间轴上看，比如单看一个物业的电表，经过长期经营累计，就有少则十几种多则几十种。一个自来水公司，水表种类、品牌、型号更多。再从某个时间点看，一个工厂拥有各种计量仪表，种类、品牌、型号更是形形色色。还有一些设备上集成的不可更换的仪表。解决这些仪表数据汇集，即使都是智能表，通过兼容各类协议，投入也非常巨大。所以，现阶段有很多数据孤岛的存在。有的物业有几种甚至十几种抄表系统。通过视觉的手段，最快速度的获取各类数据，是摄像直读抄表方案天然优势，可以很好解决仪表数据孤岛问题。
4市场增量维度
每年有近亿支机械水表和非远传压力表出货，这一有待智能化改造的市场一直在扩大，并没有因智能表的出现，而出现明显下降。其中原因较多，如更换成本问题、产品可靠性问题、频繁抄表需求不强烈、没有找到合适智能表用以替换等。不难看出，这部分市场也将陆续转化为仪表后装市场庞大的改造基数，通过更加轻量、简单、快捷的手段实现智能化升级。
5结论
通过从技术、运营模式、使用场景、非远传表增量市场这四个维度分析，不难看出，上海厂家数采物联网科技出的电池供电摄像头拍照直读无线抄表产品不仅在技术上具有独特优势，同时能够支撑起更为多元化的运营模式、满足多表合一的实际应用场景需求，且在后装存量市场中具备巨大的价值空间。这一不止于“表”的产品形态，将作为仪表智能化进程中的重要手段，长期与优秀的智能表计技术共存，扬长避短，发挥各自优势，持续完善仪表网络在线化数据，沉淀出基于仪表数据的核心价值。