攝像技術直讀式遠傳系統
　　中美合資北京北保電器有限公司總 國家發明獎獲得者 梁志伸
三表遠傳采集抄表自動交費系統是智能化小區很重要的體現部分，是目前擺在我們面前zui迫切又不好解決的任務之一，它比安防、寬帶接入更迫切又難做得多，從國外三表四表收費也是很難的事，因為是每家每戶都要去抄去收，并且和錢打交道一點不能馬虎，要準確無誤又便捷，要求投入又少，要做好這幾個要求是比較難的，實際上都動用了當今的科技成就才易辦到，每個環節的解決都是用到當今的技術來解決，用到的領域很寬。北保電器公司就是按“一步到位”——即現時的行列的理念來做的，我們始終努力做到這點。無論題目的大小，大家可以看出，我們公司每個項目提出的理念會有更新的感覺，如果讀者有這點感覺，將是對我們極大的支持了。希望讀者提出寶貴意見，不斷完善，我們的成就含有您一份十分寶貴東西——支持。 

一、 直讀式遠傳三表數據的提出 

　　過去和現在大多數做三表遠傳的都是用表具字輪某位數通過磁珠先把計量數字變成電脈沖數量，再累加，傳到上位計算機進行遠傳抄收。是通過三步來完成傳送：①傳感器變換；②暫存累計；③通訊傳到遠方。一個計量數據，通過上述三個過程都可能產生差錯，結果造成不準確。zui后得到的數據和表具面上指示數不一致，人們十幾年的努力還是沒有完*，上述三個環節每個環節都可能出錯，特別是第①步和第②步，錯的機會較多。而且一旦有錯就無法糾錯，所以為了解決脈沖累積方法造成的差錯，改為即讀即傳送把累計環節去掉，少了一個環節，就成了即讀式儀表遠傳系統，也有稱“直讀式遠傳系統”。特征是每表每字輪每位有代碼，平時不工作，只需讀數據時，才給表具傳感器加電，發光管發光把每位數據相應數編碼，并按所編碼形按位取樣后通過雙音頻或BCD碼傳到上位機，上位機看到的數據還是每位數的代碼，把代碼對應的數字，以某種通訊協議方式例如雙音頻通訊方式，傳到上位機之后，把雙音頻所代的碼譯成數字再顯示出來，所顯示的數字是通過取樣、傳輸、譯碼等環節，一旦有所干擾雙音頻就不譯碼，就無法顯數字或“丟位”。也稱誤碼范疇，這種方法比原來略有好處，但到現在，92年開始聞世以來，約十年的努力，大力改善，但還沒做到人們想要看到的數據和表具的表面上的數字一樣，一點都不差錯，要想一點都不差，那只能用攝像機把當時的顯示數字攝錄下來，再把圖像傳送到上位機顯示圖像，只有這樣做才是真正直讀式抄表系統。相對而言，代碼即時傳輸方式只能稱為準直讀式或偽直讀式，圖像傳輸才能真正直讀式遠傳系統。 

二、 圖像傳輸三表遠傳有什么*性 

　　特點：真正直讀，一目了然，準確無誤，用戶和收費管理雙方放心，具有法律效果，我廠曾做了準直讀式或偽直讀式，多年來都沒真正解決，一旦高位出錯，如百位或千位出錯，就相當成百上千出錯，因為三個環節都會有誤碼存在，這是客觀規律，只不過是10-2～10-9之間變化而已，之所以人們過去幾年對三表遠傳有看法是因為錯數多，結論是：不夠準確還很難改進，當然，原因很多不在此述。因此，圖像傳輸三表遠傳其*性顯而易見：就是準確無誤。長久以來人們追求的就是“準確”二字，余下的問題都好安排。此外，可在強干擾環境中工作，如電力線載波無線電傳輸等更能顯出其*性。 

三、 系統的構成： 

　　1.實時攝錄圖像；2.傳輸圖像；3.存儲圖像；4.圖像處理；5.物業管理平臺。 

　　構成簡述： 

　　1．每個表具有一個類攝像系統，利用電視行幀掃描成像原理，把表具顯示的數字攝錄下來，并經過圖像信息予處理或多次壓縮以便于滿足傳輸要求，在1㎝寬，長4㎝的5位數字，壓成適當點陣后傳輸。 

　　2． 傳輸圖像 

　　攝像后，以圖像幀傳輸，即一幀是有很多行組成，每行有很多點組成，每點以象素組成，每象素以“0”“1”比特組成，是以串行“0”“1”數據流傳輸的。目前已做到1㎝×4㎝面積有2K象素已夠清晰，同手機顯示屏象素差不多，傳輸根據需要可以有線傳輸和無線傳輸兩大類。在新的小區用有線傳輸較合理，實際上每個城市新建的小區戶數只占百分之幾，而城市90%以上目前還是入戶人工抄表計費，如果用這套系統無線傳輸，就可以為自來水公司和燃氣公司滿周期更換表具時，換裝有此系統的表，將為一個城市具有遠傳抄表，而且很準確的并可實現銀行劃拔費用功能創造條件，將準確的數據交銀行，按戶劃拔費用，這是個方向。 

　　ⅰ.有線傳輸：
表具得到上位機指令“讀數”之后，表具攝像機即工作并同時上傳2K比特數據（一幀圖像）一般為5位數，即每表占用2Kb的圖像空間?？梢悦吭虏杉淮位蛉齻€月采集一次，分別另存在上位機上。 

　?、?無線傳輸：
這種方式在新建小區應少用，主要用于城區改造不便再鋪設線纜的地方或沒有裝遠傳而現在想裝遠傳的新樓和分散型別墅，例如水表，水表本身裝有無線電發射裝置，每噸水向樓外發一次圖像數據。樓層有一個接收存儲器，每走一噸水發信號一次，都把原先圖像復蓋一次，即把上次發的圖像信號復蓋。當抄表時，只對樓層發出收集信號指令，每層依次向收集機發信號，收集機可為手持式，也可車載式，抄表人員駕車到樓前即可收集到數據，收集到數據之后，回到本部再裝收集到的數據轉入物業計算機或者收集者可用網從樓層收數據，如果無線電互聯網逐步普及實用，也可通過無線互聯網收數存儲起來，備計算管理收費等等。如果是高層樓可在樓頂上裝一個小型雙工無線發射接收機，把全樓的數據都收集到樓頂，待收集員來收集。 

　?、?、無線收發是需要電源的，樓層可用戶外電源供電，平時只耗5mA6V，相當30mW。
水表、氣表都自發電，裝有一個超微型發電機，如同人動電能手表自發電的道理一樣，氣表用字輪轉動發電，氣表精度不受影響；水表，用水流過表本身葉輪轉動時磁力線切割線圈發電，平時發電存放在一個電容和一個扣式充電電池里。每用1噸水所發的電能，足夠發射所需的電，用1/4電能就可發射，所以每噸水余下3/4的電能儲備，要想作水表無線遠傳，水表自發電是必須的。用電池不僅不實用，也維護不起，幾十萬戶，電池就無法更換，進戶換電池都是問題，因此自發電的自來水表是無線遠傳的基礎，也是*的。 

　　各種傳輸協議原則上都可以，我們認為用IP聯網傳輸，符合建設部的要求，也符合互聯網的要求。 

　　3.存儲圖像 

　?、? 樓層存儲器
由于無線遠傳只是戶內先傳到戶外樓層，等待抄表員或主機通過互聯網來收數，所以要設圖像暫存器。每個表按2Kb來分配，每層zui多8戶，每戶三表，即24×2Kb=48Kb，其他信息在內64Kb就夠用。存儲器上附有萬年歷時鐘，都記下zui后一次對應的時間。所以除圖像數據之外還有兩個重要的附加信息，一個是表號，另一個是時間。有了這三個參數就基本上可對一個小區進行準確收集。
　　
　?、? 計算機存儲器
對于一個小區或一片，表號是*的。可設四位數（一萬戶以內）如果再大可設6位數（一百萬以下等等）或7位數。計算機有較大的空間，就圖像而言，每戶一表2Kb，100萬戶才用2G，而目前普通計算機硬盤都在40G～100G之間，足夠存幾年的數據。 

　　4.圖像處理 

　　從用戶收集到的是含有數據的圖像。圖像處理就是把數據從圖像中取出來。這是整套系統的核心。其實大家對這種圖像處并不陌生，是有十分成熟實用的軟件。大家寄信信封左上角有六位郵政編碼，是手寫填入的，當郵信件自動分選時，飛快而過。就知道信件發到省、市、地區。首先，飛過之時，攝下圖像立即判斷，每格內的數字寫的是什么，既使手寫千姿百態，計算機對阿拉伯字碼神速判斷，準確分選。而現在是十分規整的印刷字體，就更沒問題了。這種技術也常用在“商務通”手寫錄入數字、字體、連筆等都能準確判別后錄入數據庫。錄入數據庫后就完成整個遠傳數據過程。為什么要用這樣的轉換過程，是因為這種技術有*的抗干擾性是其他編碼無法比的，用圖像傳輸數據，已經是智能的體現，在傳輸圖像時，只是一行行黑白點，并不代表任何約定的編碼可言，即使同樣的字，比如“2”字，字體可瘦可肥，可長可短，可斜可歪，用人眼判斷就是相同的“2”字，這是一個判斷是沒錯的，如果“2”字是由50個小點組成的，在傳輸過程中少了十幾個黑點，結果“2”字有幾個處為白點不連續，其實看上去就是 。還是2字這就是說傳輸比特誤碼率為10-1或0.3，如果均勻分布0.5誤碼還能正確提出數據，這樣大的誤碼還能提出準確的數據，過去沒聽說過，這是不可想象的，這就是本文的創新和核心之處，如果常規代碼傳輸，10-3作為數據，就不能用，只能反復多次糾錯重發而有的無法糾錯的場合就造成誤字。這種奇強的智能糾錯，使“真正直讀式”有很強的生命力，也許今后有發展前途。在多表遠傳的領域特別是用無線遠傳和電力線載波，在易受干擾的場合，就特別有用。這種技術，用在城市干擾特大的環境中顯出其極大的*性。 

　　5.物業管理平臺 

　　是處理日常操作規程，是管理領域，數據遠傳采集成功后，打印票據、收費通知，有管理軟件所支配，由于技術不斷進步。從物業平臺與銀行約定對用戶劃拔收費成為可能，如用戶有意見，即可從計算機上調出本月圖像，有年月日及表號，提供法律依據，我們將努力做得盡可能好一點。