1系统概述

基于机器学习的迷你数字仪表远程监控系统由硬件和软件两部分结构组成。硬件结构包括树莓派硬件主平台、图像采集模块，以及数据转换与传输模块，可实现数字仪表从图像到数字并传送到云端的功能;软件系统以机器学习为核心，实现数字仪表从图像到数字并传送到云端的功能。迷你数字仪表远程监控系统优势明显，其结构简单、体积较小，可满足既有建筑和管道的改造需求;具有更好的普适性、灵活性，安装便捷、使用方便，无需对现有仪表的安装方式进行调整，可以根据需要随时移动或拆装。初投资小、运行经济、维护成本低，可满足大范围、多节点使用需求;运行稳定、采集数据精准，并适用于多种传输方式。基于该系统的诸多特点，其可加装在既有建筑和管道上的水表、电表、燃气表和其他数字仪表上，实现水、电、热等能耗数据的全面监测，为能源管理的可测量化、数据化和准确化提供重要的数据依据。

2系统工作原理及组成

2．1系统工作原理

建筑资质合作数字仪表远程监控系统总体设计方案由下向上包括图像采集层、数据分析层、网络传输层，以及远程监控应用层，总体方案。1)图像采集层:采用小型化的图像采集器安装在不同环境下，可以实时采集包括水表、电表、燃气表等各类数字仪表图像信息，通过图像采集器内置的高速缓存上传到数据分析层。2)数据分析层:主要完成由图像信息向读数结果的转换，是整个系统的核心部分。数据分析主要包括图像预处理、机器学习模型和模板库训练、图像识别和数字判读三个主要阶段。

2．2系统硬件结构

该监控系统硬件结构包括树莓派硬件主平台、图像采集模块，以及数据转换与传输模块。系统采用树莓派4作为主平台，在此基础上搭载图像采集模块、数据转换与传输模块，尽可能提高整个系统硬件结构的小型化和整体性。这种以主平台为载体，根据不同需求选择搭配不同可配置模块的方式能够很好地应对多种场景的应用。

2．3系统软件结构

软件系统以机器学习为核心，该部分需要实现仪表盘实时/定时拍照、图像预处理、数字部分自动截取、字符分割、数字识别、结果输出写寄存器等主要功能，从而实现数字仪表从图像到数字并传送到云端。

3应用效果

3．1安装效果

迷你数字仪表远程监控系统可实时采集并监控包括水表、电表、燃气表等各类数字仪表读数，其采集间隔可根据需要适时调整。目前样机已加装在某燃气管道的燃气表上实时监控采集燃气读数，并上传至某能源管理公司采集器，为该地区能源科学调配和运行策略调整提供基础数据。

3．2数字识别和传输效果

迷你数字仪表远程监控系统于2020年4月底建筑安装并投入使用，运行一个月无故障。通过运行一个月内采集的数据与人工读数比对结果，数据读取准确率高，识别误差小，并且传输时间短。说明系统数字识别和传输效果良好，完全可以满足工程要求。

4数字仪表的应用前景

4．1直接经济效益

迷你数字仪表远程监控系统的直接经济效益主要包括两部分:降低仪表监控成本和节省改造费用。在系统仅需远程监控功能时，迷你数字仪表远程监控系统与普通数字仪表可取代高价的智能化仪表，极大的降低初投资。系统成本计算过程见表1，一套完整的迷你数字仪表远程监控系统成本约为400元，与近万元的智能化仪表相比，大范围、多节点推广可产生很大的直接经济效益。另一方面，迷你数字仪表远程监控系统可直接外挂在管道上，不需要原有管道系统停运，节省了管道改造过程的原材料费用和人工成本，并且可极大地缩短施工工期，产生很大的直接经济效益。

4．2节能减排效益

迷你数字仪表远程监控系统的远程监控功能，主要用于为能源管理的可测量化、数据化和准确化提供重要的数据。其监控结果直接影响到后续能源管理工作数据的准确性，进而影响运行策略的合理性，关系到能源是否科学调配和合理利用。因此，迷你数字仪表远程监控系统的推广应用具备一定的节能减排效益。

4．3社会效益

迷你数字仪表远程监控系统成本较低，可在民用建筑和既有公用建筑中大量推广，让广大用户可实时监控个人行为对能耗的影响，从而提高用户自主用热、用电、用水、用气等节能意识，达到良好的社会效益。另一方面，系统节约的能源可用于发展新的产业，并可以较大地缓解近年来新增的能耗压力，对企业、对社会都会产生良好的效益。