基于移動互聯網的電力營配業務信息采集與處理終端關鍵技術分析

陳璇 馬威 雷海軍

摘要：針對基于移動互聯網的電力營配業務信息采集與處理終端設備研究，筆者對研究的關鍵技術進行了分析。研究技術關鍵技術包括：電力營配現場工作流程優化、電能表圖像識別與定位問題、業務數據的集中存儲和管理平臺設計問題。為相關技術研究提供了方向

關鍵詞：電力營銷;信息采集;管理平臺

湖南省教育廳課題《基于移動互聯網的電力營銷信息采集與管理》編號：14C0742

一、研究意義

基于GIS系統的信息平臺、營配一體化的營銷平臺結合智能化手持設備正被應用到我國電網業務中，以實現營配信息共享和營配業務閉環管理。不斷革新的信息和監控技術的應用推進著我國電網向信息化、智能化和自動化方向發展1。

我國電力營配現場作業管理中如果以紙質工單的形式記錄和管理作業過程，存在以下問題2：

◆數據安全隱患：現場工作人員的漏抄、錯抄、書寫不規范及錄入人員的疏忽等可能會導致數據錯誤，在批量業務處理時誤差概率更高。對于這些錯誤，有的可以發覺，通過返工形式解決，但返工極大降低了工作人員的工作效率;有的難以發覺，如電表電量抄寫出錯，這些錯誤有時會給電力公司帶來安全隱患，嚴重時甚至造成營業事故。

◆ 現場業務數據管理及操作流程不完善：現有現場業務操作流程不規范，缺乏有效的數據處理平臺與現場作業終端通信，導致現場業務信息無法實時上傳。因此需對現有系統技術提升，充分利用寬帶無線通信和互聯網技術，構建電力業務數據庫和相應的管理系統，加快現場業務的信息化進程。

◆工作效率低：工單的打印、分發以及現場數據抄錄均為手工完成，自動化程度低，如果涉及到電表等儀器的批量新裝或更換，工作人員需面對成百上千的表盤業務處理，效率極低，且長時間重復性工作增加了錯誤產生概率。

◆管理上存在漏洞：由于多個環節均由人工來完成，因而現場數據的錯誤可能有兩個方面的原因，一是員工疏忽，二是存在人情表的可能，用戶與工作人員串通合作，來篡改某些信息，且這兩種原因難以界定，給營銷工作管理帶來困難。

傳統供電公司在營配現場作業上存在的問題，使其對移動數據采集終端和現場業務數據管理系統存在較大需求。擬利用圖像處理技術、模式識別技術及當今發展較為成熟的紅外、RS485、條碼掃描、GPS定位、圖片采集等數據采集技術，設計出一款高性能移動數據采集終端。手持終端除數據采集模塊外，還具備GPS位置信息和現場圖片采集功能。另一方面，通過現有工作流程分析，對電力營配現場的業務工作項目和工作單進行合理設計，可形成一高效標準的辦公流程，并通過開發一套完整的數據處理和業務管理平臺來集中管理，實現對現場業務的任務派發、接收、人員管理和數據處理等功能。

二、擬解決的關鍵技術問題

電力營配現場的作業目前主要采用人工完成，流程不規范，效率也很低，需解決的關鍵技術包括以下三方面：

（一）電力營配現場的工作流程規范化和業務處理自動化問題

通過項目組長期以來對供電業務的現場調研，發現電力現場業務主要分為營銷現場業務和配網現場業務。電力營配現場工作單及流程的固化工作的輸出為一份需求報告以及在此基礎上形成的現場作業指導書。該項研究內容的難點在于數據的統計與分析，需從大量的數據及流程中歸納出一個合理的工作流程。

（二）電能表圖像識別與定位問題

（1）示數區自動定位算法

由于電表種類繁多，加之各電表生產廠家所生產的電表在表盤布局上各具特點，因此對電表讀數區進行自動定位是一個十分具有挑戰性的問題。從電表讀數顯示特點來說，電表大致可分為機械式電表和數字式電表兩大類，機械式電表的讀數區由一組標有數字0～9的機械圓盤構成，其底色通常為黑色，并與周圍的背景構成一個深色條狀區域。而數字式電表的讀數區則由一塊矩形液晶屏構成，其背景通常為灰色或淺綠色。可綜合采用基于顏色特征的定位方法與基于數學形態學的定位方法實現電表讀數區的自動定位。

（2）液晶屏圖像的二值化方法

數字式電表采用液晶屏顯示電表讀數。由于液晶屏的顯示特點，當將其轉化為灰度圖后，其背景與前景總體亮度偏暗，灰度級相差不大，易受到外部光照的干擾。在實際抄表環境中，外部光照分布很難十分均勻，這使得圖像在液晶屏的部分區域前景與背景灰度級相差很小，使其難以區分，采用一般的二值化方法難以得到較好的效果。根據液晶屏的這一特點，可采用亮度補償法或濾波法結合局部自適應二值化方法來消除光照不均勻的影響以得到良好的二值化效果。

（3）數字字符分割算法

在對電表讀數區域進行識別之前，要把讀數的字符串圖像分割成一個個數字字符，以便于進行字符識別。由于噪聲的存在，經二值化后數字字符間可能存在相互粘連的現象。如何把圖像中電表讀數的每個數字字符分割成單個字符圖像至關重要。可通過研究字符的分割算法，去掉粘連的噪聲，得到較好效果的單個數字字符。

（4）銘牌字符分割算法

相比于電量讀數，銘牌在圖像所處的位置更顯的雜亂無章，針對不同類型、不同廠家的電表，所處的位置基本囊括了整幅電表圖像。因而銘牌字符的分割需與識別相結合，通過圖像識別及語義分析的方式來判斷表盤上字符的含義，進一步確認是否是所要采集的有效信息。同時，表盤上的銘牌的大小、排序、字體都沒有統一的標準，還會出現中英文交叉排版的現象，給字符的定位帶來較大困難。整個表盤銘牌的識別及語義分析是一個需要長期研究的課題，可將這一課題進行深入的研究，從圖像預處理出發，研究字符的定位、分割及識別技術，同時，嘗試解決不同字體、不同方向、不同文字對字符分割的影響，并嘗試將研究成果擴展至其余應用領域。

（三）業務數據的集中存儲和管理問題

數據管理平臺為整個項目的核心，實際上是一套運行于服務器上的數據管理軟件，主要負責對現場業務數據進行有效的管理，所包括的數據主要包括用戶信息、現場作業員工信息、表計信息、用電信息、手持機信息等，主要實現的功能包括工作業務工單的下發/接收，用戶管理、表計管理、日志管理、PDA管理等功能。平臺的開發主要涉及到兩個方面的內容，一是后臺服務器數據庫軟件的設計及B/S、C/S架構的用戶層軟件的設計，二是數據管理平臺與營銷系統、生產管理系統以及手持移動數據采集終端的通信接口設計。數據庫軟件的設計是一個對現場業務數據表的合理關聯及管理的過程，涉及到用戶關系表、計量裝置信息表、人員表、手持終端表等多個內容。客戶端軟件主要是對數據庫進行合理的操作，便于展開現場業務，有B/S和C/S兩種架構模式，項目設計完成后，可通過客戶端軟件實現任務的下發、任務管理、人員管理、PDA管理等工作。

參考文獻：

[1]謝利生，關于有關電力配網改造的分析與探討，黑龍江科技信息，2015，12，95

[2]楊冬云，論配網巡視的移動信息化應用，科技創新導報，2015.12，26-27

[3]杜扎峰，營配一體化系統及其信息集成平臺.開發案例，現代計算機 2010.11，92-95

[4]楊張，復雜背景中條碼圖像識別關鍵算法的研究[J].湖南工程學院學報：自然科學版，2012.3期，42-45

[5]張海波，段會川，謝術富等.一種數字儀表顯示值識別的預處理算法[J]. 計算機應用研究， 2005.02，240-242.