指针式仪表识别技术的应用

 

1. 引言

非电子式仪表在工业生产和生活日用中有着广泛的应用，按计量原理可分为字轮式和指针式两大类。字轮式仪表常用于观测值需累加的场合，如用水量和用气量等。指针式仪表常用于观测值为瞬时值的场合，如压力、速度、液位、电阻等。指针式仪表包含至少一个指针和与该指针对应的刻度盘，通过人为判断指针与该指针对应刻度盘的交点，结合交点处刻度盘的标识来进行读数。

随着工业技术的快速发展，越来越多的指针式仪表被应用于生产和生活，且多个仪表趋向于集成在一起或集中安装于同一区域，以便于观测记录。传统的人工观测会出现人为误差和视觉误差，且效率极为低下。使用摄像头对仪表图像实时采用，并应用图像处理与模式识别技术，用计算机代替人工对仪表进行实时监控已成为可能，也正成为主流趋势。

本团队主要来源于清华大学智能技术与系统国家重点实验室，经过多年研究及实践，研制成功了指针式仪表识别关键技术，相关技术已投入实际生产与应用。

1. 关键技术简介

• 高精度自动定位，能适应恶劣光照、倾斜角度、画面污损等极端场景；
• 支持手动定位；依次用鼠标在界面上标定圆心，由起始指针至结束指针的边界点；

 

 

• 支持刻度线示数字自动标识语人工校正；

 

 

• 支持仪表类型库设置

 

 

 

 

 

1. 变电站中的应用

在变电站，需要对仪表进行实时监控，以防止一些参数超标而引发意外。指针式仪表在变电站的日常生产中得到了大量和广泛的应用。出于保护投资的原因，这些仪表不可能短期改造为电子式仪表。同时在很多场合，电子式的仪表会给变电站的线路和设备造成潜在的安全隐患。

视频监控已在一些现代化的变电站中全面实施，控制中心可实时观测到生产现场的实时状况，包括仪表图像。但仪表图像的自动识别技术尚处于起步阶段。

 

 

图1 500KV变压器前后侧仪表图像

 

 

图2 继保设备仪表图像

 

 

图3 调压控制箱仪表图像

1. 化工生产中的应用

化工生产中，需要对流速和压力等一系列物理量进行观测，以实现精确控制和安全保障。由于化工现场的特殊性，如工作环境带有腐蚀性或存在易爆物质，电子式的仪表并不适用。利用摄像头远程监控这类仪表，并自动识别出仪表的读数，将是提高化工行业生产效率的有效途径。

 

 

图4 温度指针仪表

 

 

图5 油位指针仪表

 

 

图6 压力指针仪表

1. 仪表检定中的应用

压力表在石油开采、燃气开采、化工等行业有广泛的应用，因此压力表的检定也是一个巨大的市场。下图为一款基于图像识别的检定装置结构图。

 

图7 基于图像识别的压力表检定装置

由于图像识别技术的运用，该装置真正实现了压力全自动检定。用户只需在计算机上设置好量程范围、检定点数、正反行程等参数，系统可实现自动加压、减压、稳压、读数判别、误差计算等工作。

 

 

图8 用于检定的压力表图像