電力系統中遠程數字視頻監控與圖像識別技術的應用與分析

陳煒

摘 要：文章首先簡要分析了遠程數字視頻監控與圖像識別技術，探討了其應用現狀及基本圖像識別過程；用圖像識別技術識別了指針位置、7段式數字、設備信號燈等，并對識別過程作了簡單介紹；最后指出了其在電力系統當中的未來應用前景。

關鍵詞：電力系統；視頻監控；圖像識別

中圖分類號：TM76 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）33-0174-02

Abstract： Firstly， this paper briefly analyzes remote digital video surveillance and image recognition technology， discusses its application status and basic image recognition process， and uses image recognition technology to identify pointer position， 7-segment digital signal lamp， equipment signal lamp and so on. The recognition process is introduced briefly， and the future application prospect in power system is given at the end of this paper.

Keywords： power system； video surveillance； image recognition

所謂遠程數字視頻監控與圖像識別系統（簡稱監控識別系統），從根本上來講，就是可以實時接收到來自遠程現場所采集到的各種數字視頻信號，并且能夠直接或有選擇性的向監控中心傳送，由監控中心對現場實施實時性、遠程化監控，除此之外，還能對遠程攝像機的動作進行有效控制，并能依據實際需要，分析、處理與識別數字視頻圖像。從基礎層面來分析，此系統主要包含兩部分，其一為數字圖像識別，其二是遠程數字視頻監控。為推動視頻監控系統功能的最大化，判斷并分析現場出現事故告警的主要原因，本文選用更加完善的遠程數字視頻監控與數字圖像識別系統，以此為事故檢測提供新思路、新途徑。

1 數字圖像識別技術

在整個監控識別系統當中，需以視頻流為對象，對其開展實時性的圖像截取，并將其保存下來，后開展各項圖像識別加工工作，如預處理圖像，提取圖像特征記憶對事件進行相應判決等。獲取圖像信息，從基礎層面來考量，就是從所接收到的全部視頻流當中，對所需要的視頻圖像信息進行準確截取，用3基色（紅、綠、藍）的8位亮度值，來表示所截取的彩色圖像，并將稱其之為R值、G值與B值。

之所以要進行圖像預處理，最終目的在于將所存在的差異、噪聲及干擾去除掉，把原始圖像轉變成或調整為與計算機特征提取相適應、相符合的形式，其包含圖像的濾波、變換等。所謂圖像變換，一般情況下，主要指利用哈達碼變換、余弦/正弦變換、小波變換及傅立葉變換等的特點與性質，把圖像向空域或頻域進行轉換，然后進行處理，以此來最大程度改善圖像的質量，此外，還有助于運算處理速度的提升；所謂圖像的增強，從基礎層面來分析，即為借助于各種變換手段與數學方法，最大化提升圖像當中人們比較感興趣部分的清晰度，將圖像當中部分信息突出出來，削弱或消除部分沒有價值的信息，包含噪聲去除、修整圖像灰度及圖像邊緣增強等。對于判決或分類而言，就是以閾值及特征量/參量為對象，對其開展全面化計算，從中進行比較與分析，判斷出圖像的本質或狀態，獲得輸出結果。

2 圖像識別內容

2.1 識別信號燈

針對設備的信號燈來講，其主要有三種顏色的燈，即黃、綠、紅燈；在實際識別信號燈時，從基礎層面來考量，就是對這三種顏色的信號燈進行識別，即區分各燈的亮與滅，可以根據實際需要，利用直方圖的方式，將信號燈所對應的顏色特征值給計算出來，包含均值差、差值平方、方差等。如果有紅燈處于亮的狀態時，針對其像素值來講，多分布在230～255區間內，最大像素點數為130；如果紅燈處于滅的狀態時，大多象素值均分布于70～185區間內，最大象素點數是18。依據此特征，借助于2種情況的象素值，以及其與象素點數之間所存在的差值平方，便可以比較簡單的對信號燈的亮與滅進行識別。

2.2 識別7段式數字

在整個電力系統自動化設備架構中，囊括有許多液晶數字，或7段式數字燈，用作各種數值的顯示，如溫度、電流及電壓等。借助于監控識別技術，能夠比較準確且全面的將處于被監視狀態的液晶數字或7段式數字燈的數值給識別出來。7段式數字的基本結構見圖1所示，針對液晶所顯示出的“53”圖像來講，其借助于24位真彩色圖，向閾值分割、8位灰度圖、形態膨脹與中值濾波預處理過程的處理結果轉變。

由此可知，經過圖像預處理操作后，7段式數字變得非常清晰，通過開展字符分割處理后，在相應段內，僅需對其是否存在黑色色素進行判斷，便可以將7段式數字的數值給識別出來。

2.3 識別指針位置

在整個電力系統當中，囊括有許多指針式的設備儀器，比如溫度表、氣壓表、電流表及電壓表等。在對指針位置進行識別時，可以采用如下方法：其一，利用比較常用的告警區域指針查找法，也就是先完成告警區域的劃分與設定，然后以目標圖像為基礎對象，對其坐標進行相應變換，將指針的圓心找出來，并對指針臨界告警斜率給予明確，如此一來，便能夠在所設定的告警區域范圍內，對是否有指針進行查找，如果經查找，從中發現存在指針，那么便會即刻發出告警，不然，會繼續進行監視，不會發出告警；其二，在對指針圓心給予明確后，識別指針，后將指針的角度計算出來，借助于所計算出的角度，以及事先設定好的告警角度值，進行對應性比較，從中便可以明確有無告警發出。

2.4 識別開關位置

無論是電力系統當中的二次設備，還是通信設備當中的供電電源設備，在其內部均設置有自動跳閘開關，用作控制各路輸出的直流電路，借助于圖像識別技術，便能對此開關的位置進行準確識別。在整個變電站自動化系統架構當中，需要結合實際情況及需要，以斷路器的開關為對象，就其處于分或合的狀態進行判斷?，F階段，多借助輔助結點對開關當前的位置以及運行狀態進行判斷，但需要指出的是，因會受到各種因素的影響，比如老化、磨損及腐蝕等，有時候會出現輔助開關難以切換到位的情況，難以對開關的真實位置進行正確判斷，因此，其在實際開展調度指揮時，為其提供了許多無價值或錯誤的信息，此時，需要以人工的方式，在施工現場開展針對性的觀測；另外，要想將故障排除，通常情況下，需要花費比較長的時間，因而給電網的正常、安全供電，帶來了許多弊端與隱患，嚴重時還需要大面積停電維修；但針對主開關來講，其均聯動1個分、合的指示牌，通過識別分合指示牌的圖像，能夠對開關位置所呈現出的變化進行識別。

2.5 變壓器油液面位置的識別

針對變壓器油液面的高度來講，其伴隨著變壓器內部溫度的增加而不斷升高。通常情況下，在變壓器的內部均會設置有溫度表，用作對變壓器溫度的檢測，而且還能把所檢測到的溫度數據，向變電站自動化系統進行實時傳送，但需要指出的是，經檢測所得到的溫度數據，較難準確、直觀且全面的反應出變壓器內部油液面升高的具體位置。另外，伴隨變壓器在具體的運行時間方面的持續增加，會出現不同程度的金屬腐蝕，而且密封材料也會出現不同程度的老化，因此，受此些不良因素的影響，變壓器油會出現泄漏情況。

3 識別結果處理

在開展圖像識別與視頻監控時，針對需要監視的目標，將預置位、告警閾值設置好之后，系統便可以根據實際需要，開展輪詢各監視目標，也就是按照事先設定好的具體預置位，依據一定順序，對識別目標逐個進行監控與識別；如果從中得知信號燈出現指針變化、亮或滅以及開關位置出現變化、7段數字大于既定范圍、變壓器在具體的油液面位置上超過既定范圍等，均能比較詳細且準確的顯示在操作界面中，發出聲音警報，并且把所發生事件的類型及時間，均準確的記錄在數據庫當中，而且還能將其中的圖像保存下來，使數據庫相關參數與圖像之間建立鏈接關系，以便后續查看。

4 結束語

綜上，針對監控識別系統而言，除了能夠監視、識別信號的功能之外，還具有遙視功能，因能夠查知或觀看到設備的當前實況，所以，可以及時、準確且全面的維護設備，并將所存在的故障給排除掉。因此，在電力系統中應用監控識別系統，應用價值高，前景廣闊。

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