毛一凡 徐興

電力信息化建設(shè)對(duì)提高我國(guó)電力行業(yè)管理水平，促進(jìn)電力行業(yè)健康發(fā)展，確保電力安全有著非常重要的意義。圖像智能識(shí)別技術(shù)是指借助于攝像頭實(shí)時(shí)視頻或抓拍圖片，通過(guò)提取進(jìn)行人工智能識(shí)別，研判出電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)提升電力設(shè)備安全運(yùn)行管理水平有著重要的作用。

一、引言

電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行直接影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民群眾的生活。將圖像識(shí)別技術(shù)應(yīng)用到電力信息化建設(shè)中，有助于電力信息化建設(shè)向著結(jié)構(gòu)化、規(guī)范化、科學(xué)化的方向發(fā)展，對(duì)電力信息化建設(shè)勢(shì)必起到極大的促進(jìn)作用。

二、圖像識(shí)別技術(shù)概述

圖像識(shí)別技術(shù)是基于圖像識(shí)別算法對(duì)圖像進(jìn)行識(shí)別并提取出圖像有效信息的技術(shù)。借助于圖像識(shí)別技術(shù)能夠提升識(shí)別效率與準(zhǔn)確度，并在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。為了使圖像識(shí)別的精度得到保障，必須要規(guī)范圖像識(shí)別的流程。

準(zhǔn)備工作。獲取圖像是圖像識(shí)別的前提，為了確保獲取高質(zhì)量、畫質(zhì)清晰的圖像，需要通過(guò)攝像機(jī)或?qū)I(yè)相機(jī)進(jìn)行拍攝；

對(duì)獲取的圖像信息特征進(jìn)行提取與分析。通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)圖像信息特征進(jìn)行分析，提取圖像的特征，從而為圖像識(shí)別提供依據(jù)。增強(qiáng)法、分隔法、變換法是常用的圖像特征歸納分析的方法。

預(yù)處理獲得的圖像。若獲取的圖像發(fā)生失真，為確保能夠建立準(zhǔn)確的圖像識(shí)別模型，需要預(yù)處理圖像，將噪聲等干擾去除。

構(gòu)建圖像識(shí)別模型。建立圖像識(shí)別模型包括模板匹配模型、原型匹配模型等方法，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的模型進(jìn)行圖像識(shí)別，從而確保圖像識(shí)別結(jié)果的準(zhǔn)確性。

三、電力設(shè)備檢測(cè)中圖像識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用

當(dāng)前，圖像識(shí)別技術(shù)已在電力中得到了大量的應(yīng)用，以電力設(shè)備檢測(cè)中的圖像識(shí)別技術(shù)作業(yè)應(yīng)用點(diǎn)進(jìn)行闡述介紹，著力說(shuō)明在電力設(shè)備檢測(cè)領(lǐng)域如何通過(guò)圖像識(shí)別技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息管控的智能化和自動(dòng)化。

（一）電力設(shè)備檢測(cè)中應(yīng)用圖像識(shí)別技術(shù)的方案

現(xiàn)階段電力行業(yè)中視頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)日益完善，借助于圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)與分析，能夠提高檢測(cè)效果。

圖1為電力設(shè)備檢測(cè)中應(yīng)用圖像識(shí)別技術(shù)框架示意圖。通過(guò)數(shù)字?jǐn)z像機(jī)傳感器的電力耦合元件對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)把獲取的信息向光信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后轉(zhuǎn)換的信號(hào)向監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行傳輸。監(jiān)控計(jì)算機(jī)是基于圖像識(shí)別技術(shù)的電力設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心，圖像識(shí)別、分析以及處理都需要借助于監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)對(duì)監(jiān)控圖像進(jìn)行采集，將圖像傳輸給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)利用圖像識(shí)別技術(shù)分析、處理采集的圖像，一旦電力信息系統(tǒng)中的設(shè)備存在異常，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)向計(jì)算機(jī)發(fā)出預(yù)警信息。

（二）電力設(shè)備檢測(cè)中應(yīng)用圖像識(shí)別技術(shù)的圖像識(shí)別流程

圖像識(shí)別在電力設(shè)備檢測(cè)中有著非常重要的應(yīng)用價(jià)值，圖像識(shí)別中的各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)影響著電力設(shè)備檢測(cè)的結(jié)果。

預(yù)處理圖像。數(shù)字?jǐn)z像機(jī)在對(duì)圖像采集過(guò)程中因?yàn)楣饩€、角度等各種情況，導(dǎo)致了采集的圖像存在一定的問(wèn)題。因此，如果直接使用不經(jīng)過(guò)預(yù)處理的圖像，無(wú)疑會(huì)對(duì)圖像識(shí)別的結(jié)果造成較大影響。首先要灰度化處理數(shù)字?jǐn)z像機(jī)采集的圖像，然后利用平滑濾波消除采集的圖像的噪聲干擾。為了確保平滑濾波處理的圖像質(zhì)量得到保障，可以使用加權(quán)系數(shù)平滑模版，再利用直方圖均衡處理手段使圖像質(zhì)量得到提高。

對(duì)圖像進(jìn)行分割。借助于圖像分割把采集到的圖像分成不同的具有獨(dú)特性質(zhì)的特定區(qū)域，從而對(duì)物理意義上的多聯(lián)通區(qū)域集合進(jìn)行構(gòu)建。圖像的分隔依據(jù)主要是顏色、幾何性質(zhì)、灰度等。通過(guò)對(duì)圖像的顏色、紋理等特征的分析，分隔圖像，從而提高圖像識(shí)別的準(zhǔn)確性。需要注意的是分隔的區(qū)域相互之間不相交，同時(shí)要求能夠使特定區(qū)域內(nèi)的一致性得到滿足。分隔圖像過(guò)程中在背景圖像中分離出不屬于該物體的要素和屬于該物體的要素，從而確保能夠?qū)D像進(jìn)行有效識(shí)別。

二值化閾值的選取。識(shí)別圖像對(duì)計(jì)算機(jī)性能的占用非常大，為了提升識(shí)別效率，需要對(duì)圖像識(shí)別的算法進(jìn)行優(yōu)化。借助于將圖像帶灰度數(shù)字信號(hào)向二值數(shù)字信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換的方式，有助于圖像識(shí)別、分析的速度與精度的提高。圖像二值化方法包括局部閾值、動(dòng)態(tài)閾值和全局閾值，基于實(shí)際情況合理選擇二值化閾值。

識(shí)別電力設(shè)備。通過(guò)對(duì)圖像的預(yù)處理和二值化閾值的選取有效提高了目標(biāo)圖像的質(zhì)量，確保了圖像識(shí)別與分析的要求得到滿足，在此基礎(chǔ)上，對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行識(shí)別。通過(guò)模版匹配模型的方法對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行識(shí)別效率較低，為了使電力設(shè)備檢測(cè)效率得到提高，需要基于序貫相似性檢測(cè)算法對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行識(shí)別，從而有效提高檢測(cè)效率。

分析并判斷電力設(shè)備的故障。通過(guò)圖像識(shí)別能夠?qū)﹄娏υO(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并依托于知識(shí)庫(kù)對(duì)設(shè)備故障類型進(jìn)行確定，為故障的排除提供依據(jù)。此外，還可以利用幀差法對(duì)比設(shè)備歷史圖像和當(dāng)前圖像，從而判斷電力設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)與存在的故障。如果電力設(shè)備出現(xiàn)故障，其圖像會(huì)存在突變等異常，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)故障發(fā)出預(yù)警。

四、圖像識(shí)別技術(shù)在電力設(shè)備檢測(cè)中應(yīng)用分析

在電力企業(yè)中將圖像識(shí)別技術(shù)應(yīng)用到對(duì)設(shè)備形態(tài)的檢測(cè)中，獲取電力設(shè)備運(yùn)行的動(dòng)態(tài)參數(shù)，通過(guò)預(yù)處理采集的圖像、提取圖像的輪廓特征，對(duì)判斷設(shè)備狀態(tài)有著重要的作用。

（一）借助于圖像識(shí)別技術(shù)識(shí)別開(kāi)關(guān)、壓板、刀閘以及指針儀表等的狀態(tài)與讀數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)智能化的管理

圖像識(shí)別在指針儀表中的應(yīng)用。通過(guò)二值化、灰度化處理CCD攝像機(jī)拍攝的照片，通過(guò)改進(jìn)的霍夫變換對(duì)圖像中的直線進(jìn)行提取，從而對(duì)指針角度、指針顯示的讀數(shù)等進(jìn)行計(jì)算，從而判斷儀表的指針指示是否正常。

圖像識(shí)別在開(kāi)關(guān)狀態(tài)判斷上的應(yīng)用。電力開(kāi)關(guān)的圖像特征比較顯著，因此，公司將模式識(shí)別技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)以及模式識(shí)別技術(shù)相結(jié)合，利用字符圖像識(shí)別以及顏色識(shí)別方法對(duì)于電力設(shè)備開(kāi)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別，識(shí)別的效果良好。

圖像識(shí)別技術(shù)在變電站變壓器狀態(tài)識(shí)別上的應(yīng)用。識(shí)別變壓器狀態(tài)，首先需要借助于CCD攝像機(jī)獲取圖像，然后識(shí)別變壓器的冷卻風(fēng)機(jī)的狀態(tài)；檢測(cè)變壓器的溫度異常情況；檢測(cè)變壓器是否漏油等。

（二）將圖像識(shí)別技術(shù)應(yīng)用到預(yù)防誤操作上

在穿戴式電力設(shè)備上應(yīng)用圖像識(shí)別技術(shù)，從而預(yù)防誤操作，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)的創(chuàng)新。利用采集穿戴式設(shè)備的標(biāo)牌與間隔名稱，借助于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將采集的圖像向計(jì)算機(jī)服務(wù)器進(jìn)行傳輸，計(jì)算機(jī)服務(wù)器識(shí)別采集的圖像，和操作票相結(jié)合對(duì)工作人員是否存在誤操作進(jìn)行判斷。

（三）將圖像識(shí)別技術(shù)應(yīng)用到消防安全方面

圖像識(shí)別技術(shù)在電力信息化建設(shè)中應(yīng)用到消防安全防護(hù)上，主要是借助于紅外線攝像頭對(duì)火焰的紅外輪廓進(jìn)行提取識(shí)別，基于對(duì)火焰亮度、火焰飽和度等特征，和形態(tài)學(xué)以及連通性相結(jié)合進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)識(shí)別靜態(tài)火焰的目的；借助于目標(biāo)圖像法識(shí)別動(dòng)態(tài)火焰，從而實(shí)現(xiàn)了預(yù)防火災(zāi)的目的，確保了電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

五、結(jié)語(yǔ)

電力為國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展提供能源保障，加快電力信息化建設(shè)是確保供電安全的重要保證。如何在電力信息化建設(shè)中應(yīng)用好圖像識(shí)別技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)分析、處理獲取的圖像信息并進(jìn)行深入挖掘，提高獲取信息的準(zhǔn)確性與及時(shí)性，為我國(guó)電力信息化建設(shè)提供新的動(dòng)力。

作者單位： 浙江大有實(shí)業(yè)有限公司杭州科技發(fā)展分公司