武星宇

（山西世紀(jì)中試電力科學(xué)技術(shù)有限公司，山西 太原 030001）

引言

在自動控制以及圖像處理技術(shù)不斷發(fā)展的時代背景之下，電氣設(shè)備是否能夠準(zhǔn)確、迅速地進(jìn)行故障診斷也成為日常生活以及工作之中必不可少的一個部分。在電氣設(shè)備發(fā)生故障之前，如果能夠借助于診斷系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)其所存在的故障，就能夠有效地減少電力系統(tǒng)出現(xiàn)損壞或者是崩潰的可能性，要想實現(xiàn)這一目的，圖像處理技術(shù)在其中的有效應(yīng)用就顯得尤為的重要，而本文也是基于此進(jìn)行了相關(guān)概述和研究。

1 電氣設(shè)備故障診斷基本流程

現(xiàn)如今市場上所存在的紅外熱成像設(shè)備，大多已經(jīng)具備較為完善的軟件系統(tǒng)，但在應(yīng)用這些設(shè)備進(jìn)行電氣設(shè)備故障診斷的過程中，依然離不開人工操作。如果要對大型電力系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測的話，其電氣設(shè)備數(shù)量會很多，能夠達(dá)到數(shù)百種左右，這個時候檢測的過程也就會變得十分復(fù)雜，不僅需要較多的技術(shù)人員來進(jìn)行辨別診斷，還需要花費較長的時間才能真正有效地完成整個檢測過程[1]。為此，要想得到較為準(zhǔn)確且及時的檢測結(jié)果，就必然要對電氣設(shè)備故障診斷系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，而基于圖像處理技術(shù)的電氣設(shè)備故障診斷方式通常情況下有三個步驟：第一步，先借助于圖像分割技術(shù)在已有的紅外圖像之中尋找到可能會出現(xiàn)的故障區(qū)域，然后將圖像之中的前景區(qū)域以及背景區(qū)域有效地分割開來；第二步，在獲得可能會出現(xiàn)故障的區(qū)域之后，操作人員可以提取熱點區(qū)域相關(guān)信息，同時對這類信息進(jìn)行對比，像是環(huán)境溫度、參照點溫度等等；第三步，將所獲得的熱點區(qū)域信息進(jìn)行分類處理，利用已給定的標(biāo)準(zhǔn)將獲得設(shè)備的故障等級進(jìn)行合理的劃分，假設(shè)設(shè)備檢測結(jié)果優(yōu)先級相對較高的話，相關(guān)技術(shù)也就會發(fā)揮警報，以此來告知檢修人員需要及時進(jìn)行維護(hù)和處理（詳情如圖1所示）。

圖1 故障診斷流程圖

2 圖像處理技術(shù)在電氣設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用

圖像處理技術(shù)主要指的是借助于計算機(jī)對圖像進(jìn)行分析處理，以此來實現(xiàn)所需要達(dá)到的結(jié)果，一般情況下還可以將其稱之為影像處理技術(shù)。圖像處理也就是指數(shù)字圖像處理，而數(shù)字圖像則是指用數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、掃描儀等設(shè)備經(jīng)過采樣、數(shù)字化得到一個大的二維數(shù)組，而且這個數(shù)組的元素則可以將其稱之為像素，其值則稱之為一整數(shù)，也就是灰度值。圖像處理技術(shù)通常情況下內(nèi)容就是包括了圖像壓縮、復(fù)原、增強、描述以及匹配、識別等部分，而常見的圖像處理則包括了圖像數(shù)字化、圖像增強、圖像編碼等方面，而為了能夠更好地發(fā)揮出圖像處理技術(shù)在電氣設(shè)備故障診斷中的價值，基于此進(jìn)行了以下的分析。

2.1 1CCD圖像獲取技術(shù)在故障診斷中的應(yīng)用

有相關(guān)研究學(xué)者設(shè)計出了一套火車故障檢測系統(tǒng)，底箱內(nèi)部還安裝了數(shù)字?jǐn)z像機(jī)以及補償光源，其主要的價值就是用于抓拍車輛底部圖像，然后借助于圖像處理技術(shù)對圖像進(jìn)行預(yù)處理，對其進(jìn)行灰度矯正、圖像恢復(fù)、自適應(yīng)閥值分割以及邊緣提取等一系列操作，以此來為之后的故障診斷做好準(zhǔn)備。CCD圖像獲取技術(shù)在電氣設(shè)備故障診斷之中的應(yīng)用，主要是借助于CCD來獲取油濾磨屑數(shù)字圖像，借助于二維最大的遺傳算法對磨屑圖像進(jìn)行閾值分割，之后再提取其特征量，然后將圖像所獲得的特征量和反映鐵磁性磨屑當(dāng)量質(zhì)量進(jìn)行規(guī)避，以此來對發(fā)動機(jī)內(nèi)部磨損情況進(jìn)行明確，進(jìn)而也就能夠有效地掌握該電氣設(shè)備所存在的問題。此外，CCD圖像獲取技術(shù)還能夠有效的獲取齒輪缺陷圖像，這樣就能更好地明確設(shè)備齒輪所存在的缺陷，對其進(jìn)行及時且有效的鑒別，最終能夠?qū)﹄姎庠O(shè)備故障進(jìn)行及時的診斷和處理[2]。

2.2 譜圖像在電氣設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用

振動譜圖也屬于圖像處理技術(shù)中的一種，主要指的是基于現(xiàn)代譜分析技術(shù)生成的一種能夠反映出振動信號頻率分布情況的頻譜圖。振動譜圖像識別技術(shù)本身就是借助于提取振動譜圖特征向量，借助一定的量度來對所獲得到的圖像特征進(jìn)行向量歸類，以此來實現(xiàn)對電氣設(shè)備的故障診斷。在應(yīng)用該技術(shù)進(jìn)行電氣設(shè)備故障處理的過程中，通常情況下有兩個關(guān)鍵步驟，首先需要準(zhǔn)確地提取故障特征；其次，則需要對故障特征進(jìn)行準(zhǔn)確的分類識別，在提取特征的過程中，一旦出現(xiàn)故障，所采集到的振動信號通常情況下都會表現(xiàn)出較強的非高斯性、非線性以及非平穩(wěn)性等特征，所以必須要對相應(yīng)的振動信號處理方式及時進(jìn)行考慮，以此來生成能夠反映出電氣設(shè)備振動特性的譜圖，進(jìn)而有效地發(fā)揮出該圖像處理技術(shù)在電氣設(shè)備故障診斷之中的價值。

2.3 圖像增強技術(shù)在電氣設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用

圖像增強技術(shù)主要指的是促使圖像清晰，或者是將圖像轉(zhuǎn)換成更適合的人亦或者是機(jī)器能夠分析的形式，在獲取圖像的時候，會受多方面因素所影響，圖像質(zhì)量也會受到較為顯著的影響，很有可能會出現(xiàn)退化的現(xiàn)象，而圖像增強技術(shù)的應(yīng)用主要的價值就是為了能在最大程度上改善圖像視覺效果，提高所獲得圖像的清晰度。圖像增強的過程中，其方法主要有兩種，分別是頻域處理法以及空域處理法。圖像增強技術(shù)并沒有要求其真實地反映出原始圖像，只要比所獲得到的失真圖像更加清晰就足夠了，一般情況下，在對圖像進(jìn)行增強的過程中，可以使用灰度等級直方圖處理技術(shù)來進(jìn)行處理，這樣就能夠促使加工之后的圖像能夠在某一灰度范圍之內(nèi)有著更為良好的對比度；干擾抑制這一方法的使用則是借助于低通濾波、多圖像平均等處理方式來實現(xiàn)抑制疊加，以此來在圖像上進(jìn)行隨機(jī)性的干擾；另外邊緣銳化也是圖像處理技術(shù)中較為常用的一種手段，主要是借助于高通濾波、差分運算或者是其他某一種變換的方式來促使圖形輪廓線得以顯著增強；最后，還有偽彩色處理也是圖像處理技術(shù)之中經(jīng)常會使用到的電氣設(shè)備故障診斷方式，主要是將黑白的圖像轉(zhuǎn)換成彩色的圖像，這樣在對故障進(jìn)行診斷的過程中也會更加直觀且清晰[3]。圖像處理方式可以按照頻域、空域的方式對其進(jìn)行分類，其中空域類的圖像增強技術(shù)主要有局部運算和點運算這兩種方式，而在局部運算之中又存在兩種運算，分別是平滑技術(shù)以及銳化技術(shù)；而在點原酸之中有四種運算，分別是原始灰值放大、自動灰度映射、二值化以及變化灰度映射。在頻域圖像增強技術(shù)之中主要有兩種方法，其分別是低通濾波以及高通濾波。在進(jìn)行電氣設(shè)備故障診斷的過程中，圖像增強技術(shù)能夠有效地應(yīng)用在電器設(shè)備熱圖像預(yù)處理過程之中，借助于圖像增強技術(shù)能夠及時有效地對電氣設(shè)備熱圖像之中所存在的噪聲以及干擾進(jìn)行清除，而在電氣設(shè)備故障診斷的時候還是缺乏一定的針對性，這也是弊端之一。

3 結(jié)語

在社會不斷發(fā)展過程中，電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測以及實時維護(hù)工作也成為日常生活過程中較為重要的一點，人們對于日常生活品質(zhì)追求的不斷提升也越發(fā)顯得圖像處理技術(shù)更加重要，因為在現(xiàn)如今生活與工作之中電氣設(shè)備是不可或缺的，而基于圖像處理技術(shù)對電氣設(shè)備進(jìn)行故障診斷，則能最大程度保障電氣設(shè)備運行質(zhì)量和效率。