基于圖像識別技術(shù)的電力信息化建設(shè)探討

毛一凡 徐興

電力信息化建設(shè)對提高我國電力行業(yè)管理水平，促進電力行業(yè)健康發(fā)展，確保電力安全有著非常重要的意義。圖像智能識別技術(shù)是指借助于攝像頭實時視頻或抓拍圖片，通過提取進行人工智能識別，研判出電力設(shè)備的運行狀態(tài)，對提升電力設(shè)備安全運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)定運行直接影響著國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民群眾的生活。將圖像識別技術(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，對電力信息化建設(shè)勢必起到極大的促進作用。

二、圖像識別技術(shù)概述

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

準備工作。獲取圖像是圖像識別的前提，為了確保獲取高質(zhì)量、畫質(zhì)清晰的圖像，需要通過攝像機或?qū)I(yè)相機進行拍攝；

對獲取的圖像信息特征進行提取與分析。通過計算機對圖像信息特征進行分析，提取圖像的特征，從而為圖像識別提供依據(jù)。增強法、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，為確保能夠建立準確的圖像識別模型，需要預(yù)處理圖像，將噪聲等干擾去除。

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

三、電力設(shè)備檢測中圖像識別技術(shù)的應(yīng)用

當前，圖像識別技術(shù)已在電力中得到了大量的應(yīng)用，以電力設(shè)備檢測中的圖像識別技術(shù)作業(yè)應(yīng)用點進行闡述介紹，著力說明在電力設(shè)備檢測領(lǐng)域如何通過圖像識別技術(shù)來實現(xiàn)信息管控的智能化和自動化。

（一）電力設(shè)備檢測中應(yīng)用圖像識別技術(shù)的方案

現(xiàn)階段電力行業(yè)中視頻監(jiān)測系統(tǒng)日益完善，借助于圖像識別技術(shù)對電力設(shè)備進行檢測與分析，能夠提高檢測效果。

圖1為電力設(shè)備檢測中應(yīng)用圖像識別技術(shù)框架示意圖。通過數(shù)字攝像機傳感器的電力耦合元件對電力設(shè)備的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，同時把獲取的信息向光信號進行轉(zhuǎn)換，然后轉(zhuǎn)換的信號向監(jiān)控計算機進行傳輸。監(jiān)控計算機是基于圖像識別技術(shù)的電力設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)的核心，圖像識別、分析以及處理都需要借助于監(jiān)控計算機實現(xiàn)。數(shù)字攝像機對監(jiān)控圖像進行采集，將圖像傳輸給計算機，計算機利用圖像識別技術(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)向計算機發(fā)出預(yù)警信息。

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

圖像識別在電力設(shè)備檢測中有著非常重要的應(yīng)用價值，圖像識別中的各個環(huán)節(jié)都會影響著電力設(shè)備檢測的結(jié)果。

預(yù)處理圖像。數(shù)字攝像機在對圖像采集過程中因為光線、角度等各種情況，導(dǎo)致了采集的圖像存在一定的問題。因此，如果直接使用不經(jīng)過預(yù)處理的圖像，無疑會對圖像識別的結(jié)果造成較大影響。首先要灰度化處理數(shù)字攝像機采集的圖像，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。

對圖像進行分割。借助于圖像分割把采集到的圖像分成不同的具有獨特性質(zhì)的特定區(qū)域，從而對物理意義上的多聯(lián)通區(qū)域集合進行構(gòu)建。圖像的分隔依據(jù)主要是顏色、幾何性質(zhì)、灰度等。通過對圖像的顏色、紋理等特征的分析，分隔圖像，從而提高圖像識別的準確性。需要注意的是分隔的區(qū)域相互之間不相交，同時要求能夠使特定區(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像進行有效識別。

二值化閾值的選取。識別圖像對計算機性能的占用非常大，為了提升識別效率，需要對圖像識別的算法進行優(yōu)化。借助于將圖像帶灰度數(shù)字信號向二值數(shù)字信號進行轉(zhuǎn)換的方式，有助于圖像識別、分析的速度與精度的提高。圖像二值化方法包括局部閾值、動態(tài)閾值和全局閾值，基于實際情況合理選擇二值化閾值。

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

分析并判斷電力設(shè)備的故障。通過圖像識別能夠?qū)﹄娏υO(shè)備的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，并依托于知識庫對設(shè)備故障類型進行確定，為故障的排除提供依據(jù)。此外，還可以利用幀差法對比設(shè)備歷史圖像和當前圖像，從而判斷電力設(shè)備的運行狀態(tài)與存在的故障。如果電力設(shè)備出現(xiàn)故障，其圖像會存在突變等異常，計算機系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)故障發(fā)出預(yù)警。

四、圖像識別技術(shù)在電力設(shè)備檢測中應(yīng)用分析

在電力企業(yè)中將圖像識別技術(shù)應(yīng)用到對設(shè)備形態(tài)的檢測中，獲取電力設(shè)備運行的動態(tài)參數(shù)，通過預(yù)處理采集的圖像、提取圖像的輪廓特征，對判斷設(shè)備狀態(tài)有著重要的作用。

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

圖像識別在指針儀表中的應(yīng)用。通過二值化、灰度化處理CCD攝像機拍攝的照片，通過改進的霍夫變換對圖像中的直線進行提取，從而對指針角度、指針顯示的讀數(shù)等進行計算，從而判斷儀表的指針指示是否正常。

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

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

（二）將圖像識別技術(shù)應(yīng)用到預(yù)防誤操作上

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

（三）將圖像識別技術(shù)應(yīng)用到消防安全方面

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

五、結(jié)語

電力為國家經(jīng)濟建設(shè)和社會發(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)用好圖像識別技術(shù)，利用計算機分析、處理獲取的圖像信息并進行深入挖掘，提高獲取信息的準確性與及時性，為我國電力信息化建設(shè)提供新的動力。

作者單位： 浙江大有實業(yè)有限公司杭州科技發(fā)展分公司