圖像識別在電力信息化中的應用

張靖　郝宇星　薛曉茹　張永梅　路宇

摘 要：文章主要從電力信息化的角度來探討圖像識別技術在電力系統中應用的相關問題。首先對圖像識別技術進行概述，然后分析了我國電力信息化的現狀，最后探討了圖像識別在電力信息化中可能應用的領域。

關鍵詞：電力系統；圖像識別；信息化

電力是我國經濟發展的能源基礎，推動電力信息化對于我國的能源安全而言無疑是一個有效的保障。圖像識別是信息技術中的代表，如何在電力系統中應用圖像識別技術將是今后電力信息化需要思考的重要問題。

1 圖像識別技術概述

所謂圖像識別，就是通過計算機對于獲取的圖像進行分析、處理以及理解，從而分辨出不同模式下的目標的技術。隨著信息化進程的不斷加快，圖像識別在社會各個行業中的應用越來越深入，成為生產生活中的一種重要技術手段，尤其是對于人工智能的發展具有重要的支撐作用。在進行圖像識別之前首先必須獲取所需的圖像，主要通過攝影機、攝像機來獲得。由于在圖像獲取的過程中會受到儀器本身以及外部環境等因素的影響，需要對所獲取的圖像進行預處理，從而去除圖像中的干擾和噪聲，提高圖像的質量。之后還需要應用計算機圖像處理技術如變換、增強、分割等對于圖像的特征進行提取和分析，對圖像內的物體的特征進行描述。在圖像識別的過程中，圖像識別模型的構建是必不可少的環節，其中應用得較多的有模板匹配以及原型匹配模型兩種。利用模板匹配模型進行目標的識別必須只能分辨出與模板相一致的目標，而原型匹配模型在對目標物進行識別時只需要目標與原型模板存在相似性即可進行識別。

隨著我國經濟社會的不斷發展和進步，其對于電力的需求在不斷增加，如何安全高效地為社會發展提供充足的電能成為電力系統改革的重點目標。而通過應用計算機信息技術實現電力信息化無疑是一個重要的選項，作為計算機技術的一個重要分支，圖像識別相信可以在電力信息化的過程中發揮出重要的支撐作用[1]。

2 我國電力信息化的現狀

電力工業是一個涉及規劃設計、施工、生產、配送、營銷等多個環節的復雜信息，電力信息化就是通過計算機信息技術對電力工業的各個環節進行信息化改造，從而實現整個系統的現代化升級，將傳統的電力工業打造成高度集約化、知識化以及化工業的產業。實現電力信息化是不斷提高電力工業核心競爭力的必由之路，它主要涵蓋了管理信息化以及生產過程自動化這兩個大的方面。

我國的電力信息化發端于20世紀60年代，通過早期的信息技術初步實現了變電站以及發電廠的自動化控制和監測。到了20世紀90年代以后，計算機信息技術的發展一日千里，各種新技術手段不斷涌現，我國電力信息化的發展也呈現出了井噴的態勢。電力信息化改變了原來僅僅局限于單機和單項目的信息化局面，開始朝著整體性、網絡化以及綜合性的方向邁進，由局部應用延伸到了全局應用，由單機運行延伸到了網絡化運行，信息化水平大大提高。現如今，信息化已經成為所有電力企業經營、生產以及管理的重要戰略目標[2]。

3 圖像識別在電力信息化中的應用

圖像識別是計算機技術中的重要分支，它代表著未來技術發展的一個重要方向。在電力信息化的過程中，研究和應用圖像識別技術對于電力信息化的進程具有促進作用。

3.1 圖像識別在電力設備在線檢測中的應用

電力設備檢測是我國電力系統最早實現信息化的環節之一，圖像識別技術由于其具有高度智能化的優勢，在電力設備檢測中可以發揮重要的作用，進一步提高電力設備檢測的自動化和智能化水平。利用圖像識別技術來進行電力設備檢測不僅是必要的，而且也是可行的[3]。

3.1.1 基于圖像識別的電力設備檢測總體方案

許多發電廠和變電站都構建起了較為完善的視頻監測系統，以此為基礎可以實現通過圖像識別技術來檢測和分析電力設備的目的。數字攝像機是視頻監測系統中對于電力設備運行狀態進行監控的主要設備，它的傳感器是電荷耦合元件（Charge-Coupled Device，CCD），可以將獲得的信息轉換成光信號然后傳輸到監控計算機。在整個系統中，監控計算機是核心，圖像的處理、分析和識別都有賴于它來進行。在數字攝像機采集到監控圖像后，計算機就會通過圖像識別技術進行分析和處理，如果發現電力設備異常就會通過GPRS無線網絡向主站計算機發送報警，進行預警。

3.1.2 圖像識別的流程

圖像識別是一個至關重要的環節，在這個環節中包含著多個不同的步驟，每一個步驟對于識別的結果都有重要的影響，決定著電力設備檢測工作能否順利進行下去。

（1）進行圖像預處理。

受到各種因素的影響，通過數字攝像機采集的圖像存在著各種各樣的質量問題，如果沒有經過圖像預處理的環節就直接拿過來用就會對識別和分析的結果帶來極為不利的影響。在這個步驟中先要把采集的圖像進行灰度化處理，然后通過平滑濾波將圖像中的噪聲干擾進行消除，在通過平滑濾波處理圖像時可以采用引入加權系數的平滑模板來實現。在進行平滑處理后通過直方圖均衡處理來保障圖像的質量。

（2）選取二值化閾值。

在圖像識別過程中需要占用計算機內存，如果圖像的量大就會影響到計算和識別的速度，不利于保障電力設備檢測的實時性。除了提高硬件性能外還可以通過改進算法來提高處理的速度。通過把圖像帶灰度的數字信號轉換成二值數字信號可以為圖像分析提供更大的便利，提升計算和識別的速度。圖像二值化主要有全局閾值、動態閾值以及局部閾值這3種方法。

（3）識別電力設備。

在完成了以上兩個步驟后，目標圖像的質量已經可以滿足分析和識別的要求，開始進入了電力設備原件的識別階段。在識別電力設備時，如果采用模版匹配模型的識別方法無疑是極為低效的，不利于電力設備檢測能力的提升，因此，可以通過序貫相似性檢測算法來進行電力設備識別工作。

（4）故障分析和判斷。

進行電力設備檢測的目的除了監控設備的運行狀態以外，還包括找出出現故障的電力設備，并判斷故障類型，最終排除設備故障。為了實現電力設備運行狀態的判斷，就需要通過幀差法將當前的圖像與歷史圖像進行比對來判斷，要是設備存在異常狀態，圖像中就會出現突變、新增輪廓等。然后系統就可以發出報警信號，提醒相關人員進行故障排除。

3.2 圖像識別在電力營銷中的應用

電力營銷是電力工業系統中的一個重要環節，在供電企業業務中占據著核心的地位，電力營銷的質量決定著電力企業的生存和發展。隨著供電企業信息化建設的不斷推進，信息化的營銷管理系統已經得到了全面的推廣，并且促進了電力營銷服務質量的提高，但是其中還有一些問題沒有得到有效的解決，需要借助于新的技術手段進行進一步的改善。其中撤回電能表表數填寫就是其中較為突出的問題之一，由于需要操作員通過營銷管理系統進行手工錄入，很可能會出現誤操作影響到信息的準確性，給企業和客戶造成損失。若能將圖像識別技術應用到電力營銷中，撤回電能表表數填寫就能通過機器和程序自動完成，電能表型號、電能表表示數以及電能表條碼信息的準確性將會有大幅度的提升。

電力營銷圖像識別系統需要有一個固定的操作平臺，在平臺中把撤回電能表置于拍照區，計算機就會自主控制數碼相機進行圖像的采集，在采集完圖像后就可以通過圖像識別技術來識別電能表的型號、表示數以及條碼等。操作臺主要由工控主機、數碼相機、控制開關以及顯示器等設備構成，它是整個系統的核心。在采集完撤回表相關信息后還可以通過信息管理功能對于相關的信息進行管理，完成整理、分析、統計等相關工作。

4 結語

總之，圖像識別是一項先進的技術，將其應用于電力系統中可以有效推動電力信息化的進程，促進電力系統的技術升級。

[參考文獻]

[1]孫景明.電力信息化安全的重要性及構建[J].中國科技縱橫，2016（9）：164.

[2]馬青，管保安，張揚，等.基于圖像識別技術的電力系統在線監測[J].華電技術，2011（11）：31-34.

[3]胡博，劉國華，李偉，等.圖像識別技術在電力行業中的應用[C].南寧：電力行業信息化年會，2009.