基于圖片分析的線路消缺驗收及管理方法研究

蘇良智等

摘要：輸電線路消缺是輸電設備運維與管理中的重要環節，消缺的效果關乎輸電線路的本質安全和運維人員的驗收工作量。文章提出一種基于圖片分析技術的輸電線路消缺及驗收管理方法，解決線路受停電時間限制不能開展全面驗收的問題，提升了輸電線路安全防范能力，實現了線路消缺自動驗收，提高了輸電設備運維管理的效率和水平。

關鍵詞：圖片分析；輸電線路消缺；驗收管理；圖片采集；輸電設備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM732 文章編號：1009-2374（2016）06-0019-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.06.010

輸電線路消缺是一個有明確對象和目的的作業過程，是輸電設備運維與管理中非常重要的一個設備質量管控環節。因受線路停電時間、人力資源、天氣情況、所處地理環境諸多因素影響，所以線路消缺施工的質量關乎輸電線路的本質安全及運維人員開展驗收的工作量與工作強度。因此，有效加強施工質量管理和提高線路消缺驗收管理，對于提升輸電線路安全防范能力、提高輸電設備運維管理的效率和水平有著非常重要的作用。

1 圖像分析技術

20世紀60年代以來，在圖像分析方面已有眾多的研究成果，從針對具體問題和應用的圖像分析技術逐漸向建立一般理論的方向發展。圖像分析與圖像處理、計算機圖形學等研究內容密切相關，而且相互交叉重疊。圖像處理主要研究圖像傳輸、存儲、增強和復原；計算機圖形學主要研究點、線、面和體的表示方法以及視覺信息的顯示方法；圖像分析著重于構造圖像的描述方法，更多的是用符號表示各種圖像，利用各種有關知識進行推理，而不是對圖像本身進行運算，其研究內容包括但不局限于使用圖像處理的各種技術，它更傾向于對圖像內容的分析、解釋和識別，因而圖像分析和計算機科學領域中的模式識別、計算機視覺關系更為密切。

2 線路消缺驗收現狀

目前輸電線路消缺驗收和管理主要采用人工方式，其方法是：在人工登塔抽查驗收的基礎上，輔以人工對消缺前后拍攝圖片逐個進行檢查核實。這種方法的不足之處在于：一方面需要人工逐個圖片進行翻檢，工作量非常大，且消缺前后照片不能直觀展示，還容易發生視覺疲勞引起誤判，長久會對人的視力造成嚴重損害；另一方面需要人工手工填寫具體的消缺效果信息，其工作量仍然非常大，也不適應信息化管理的需求。同時，受線路停電時間的限制，對消缺現場進行的抽檢驗收和消缺圖片的檢查歷時較長，會導致實際工作中驗收的覆蓋面不全，可能會留下部分隱患，導致整條線路處于非穩定運行狀態。因此，需要運用計算機圖像處理技術替代簡單的人工“識圖”功能，在解放沉重的人工作業量的同時，提高輸電設備運維管理的效率和水平。

3 研究思路

針對目前線路檢修過程中開展的檢修全過程圖片拍攝現狀，提出一種基于“識圖”功能的輸電線路消缺驗收及管理方法，利用圖像分析處理的技術來分析底層特征和上層結構，提取具有一定智能性的信息，實現線路消缺智能自動驗收，大大減少人工參與的工作量，且有利于建立規范化的電子資料。

4 系統設計與實現

4.1 扎根理論方法

扎根理論（Grounded theory）作為定性研究方法中比較科學有效的一種方法，此理論最早由Galsser和Strauss兩位社會學者在1976年發展出來。所謂扎根理論，是指經由系統化的資料搜集與分析而發掘、發展，并已暫時地驗證過的理論，它在某一場合指代一種研究方法，在另一場合則指代基于該方法得出的研究結論。

扎根理論的研究方法是一個不斷比較、思考、分析、轉化資料成概念，最后建立理論的過程。這種重視資料、重視互動的方法特性，促使研究者借助與研究對象的連續、親密互動和貼近觀察來收集資料，并在互動中不斷提高提煉全新結論的理論敏感性，豐富其歸納提煉的研究結論。該研究方法的核心是資料收集與分析過程，該過程既包含理論演繹，又包含理論歸納。它將所搜集或轉譯的文字資料加以分解、指認現象、將現象概念化，再以適當方式將概念重新抽象、提升和綜合為范疇以及核心范疇的操作化過程。范疇間復雜交錯的本質關系就是研究所得的理論，其流程表述如圖1所示：

圖1 扎根理論研究的一般流程

4.2 系統設計

4.2.1 圖片信息分析。對線路檢修過程中拍攝的大量圖片進行系統性分析，通過分析圖片在文件名稱、像素數目、分辨率、文件大小、采集設備及時間、采集對象等方面具有的共性，確定批量圖片采集需要制定統一的圖片采集及管理標準和要求。

4.2.2 圖片采集管理。制定圖片拍攝設備參數設置、拍攝圖片數量及質量、圖片規范命名及存儲等規定，要求施工單位在消缺的同時，按照要求采集并管理消缺前后的圖片。

4.2.3 系統設計。基于Windows系統、.net Framework運行環境，針對缺陷圖片與消缺圖片在基本屬性及特征方面的共性與差異，采用Microsoft Visual Studio 2010構架開發批量圖片分析處理軟件，利用VBA工具及Office對象模型，分析并獲取若干類圖片對象中蘊涵的豐富信息以及這些對象的基本特征和屬性，利用圖像檢索技術和數據挖掘技術，提取過濾后分析對象的內容和信息，將這些屬性信息內容通過自動驗收系統進行展示，實現消缺前后圖片自動匹配、自動驗收、自動判斷消缺結論、自動統計消缺情況、自動生成消缺驗收報告。系統主要功能模塊及開發流程如圖2所示：

圖2 系統主要功能模塊及開發流程

4.3 系統運用

運用系統進行線路消缺驗收，用戶需要采用如下步驟進行操作：

步驟1：準備好具有Windows XP或Windows7系統、安裝有office軟件（主要是word和excel）、具有.net Framework 2.0及以上運行環境的計算機。

步驟2：準備好符合規定要求的全部缺陷清單和缺陷消除前后的圖片。

步驟3：啟動系統程序，選擇待驗收圖片路徑。如圖3所示：

圖3 系統程序啟動界面

步驟4：系統給出分析結果供用戶查看。用戶可以根據自己的側重點進一步細看。如圖4所示：

圖4 系統分析結果

其中，分析結果頁面是系統的重要部分，為確保更好的分析效果顯示，建議采用15寸以上顯示屏，用戶瀏覽起來視覺效果會更加直觀。

5 結語

針對具體對象的圖像分析技術已經應用在工業、檢測、遙感、計算機、軍事等技術中，圖像識別技術及三維圖像技術研究在計算機領域也取得重大突破。本文應用圖片的基本特征和屬性，在線路消缺驗收及管理方面取得了一定的成效，主要表現在：（1）減少了人工登塔驗收工作量，節約了運維成本，減少了線路停電時間，提高了線路可靠性；（2）實現了智能化數據處理驗收，改變了傳統模式，提高了工作效率；（3）在規范檢修資料的同時，提高了歸檔資料的規范性。

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作者簡介：蘇良智（1981-），男，國網浙江省電力公司檢修分公司工程師，碩士，研究方向：超高壓輸電線路管理；吳坤祥（1984-），男，國網浙江省電力公司檢修分公司工程師，研究方向：超高壓輸電線路管理；鄭琪（1985-），男，國網浙江省電力公司檢修分公司助理工程師，研究方向：超高壓輸電線路管理；江洪成（1976-），男，國網浙江省電力公司檢修分公司高級工程師，研究方向：超高壓輸電線路管理；許楊勇（1980-），男，國網浙江省電力公司檢修分公司工程師，研究方向：超高壓輸電線路管理。

（責任編輯：周 瓊）