計算機視覺技術及其在電力系統自動化中的應用

李顏，黃維宸

（國網武漢供電公司，武漢 430000）

1 引言

人工智能系統被譽為世界三大頂尖科技之一，并開始席卷各行各業。人工智能系統的核心科技之一就是計算機視覺技術，眾所周知，計算機視覺技術大體都是圖像信息組合而成，在電力系統中的自動化方面就需要這樣的圖片信息組合而成的視覺技術，從而代替工作人員在電網中的一些判斷、分析和操作，避免了人眼主觀性和易疲勞等方面的缺點。因此，計算機視覺技術在電力系統中可以發揮重要作用，人們對視覺技術中的圖文識別、三維技術也有了更高的要求，以更好地實現電力系統的自動化。

2 計算機視覺技術概述

計算機視覺技術，顧名思義就是一門用來“看”的技術，只不過它不是人類用眼去看，而是計算機去看，準確地說，計算機視覺技術就是讓計算機甚至是機器去“看”的科學。計算機視覺技術屬于計算機技術的一個分支，是通過使用攝影機、掃描儀、成像儀和電腦等儀器代替人眼，來對目標進行視覺的識別、分析、測量等行為。作為新興的、正在研究的技術，計算機視覺技術逐漸向人工智能方面發展，人們試圖從理論和相關技術中，將圖像和多維數據與人工系統相結合，用來處理信息、控制行為。如此一來，中國成語中的“眼見為實”就有可能在計算機中表現出來，不難想象，這項技術會在未來將會有更廣闊的發展前景。

3 計算機視覺技術的原理和作用

計算機視覺技術本質上就是利用現有的科技手段，將各種能夠成像的系統代替人類的視覺感官，成為另類的感官，再由計算機代替大腦進行信息的讀取處理。現在的計算機視覺技術已經擁有一定的智能系統，可以處理一些視覺信息和反饋上的一些問題，尤其是在圖像分類、對象檢測上已經很成熟，甚至在目標追蹤和語言分割上都有著不俗的表現。計算機視覺技術現階段的終極目標毫無疑問就是AI（人工智能）技術，達到讓計算機像人一樣觀察世界，并且具有適應生存環境的能力。計算機視覺技術在現實生活中應用的重要領域莫過于汽車的視覺導航系統，能夠規劃線路，顯示路面情況。但是到目前為止，車輛的識別系統還不能和人類的視覺相比，不能自主完成對路況和環境的識別和應變處理，因此還不能實現無人駕駛。所以，人們在汽車視覺技術上的研究方向是讓汽車在無人駕駛的情況下在高速公路上行駛。這需要視覺技術上很大的突破，確保在高速行駛時實現道路自動識別和道路車輛的識別，但是計算機代替人腦并不意味著計算機要實現人類視覺和思維的完美復制，計算機系統有著屬于自己的系統信息處理特點。

4 計算機視覺技術在電力系統自動化中的應用

4.1 計算機仿真技術在電力系統自動化中的應用

現階段，計算機仿真技術作為計算機視覺技術的先驅者，對我國電力系統自動化的發展起到不可估量的作用。基本上每一次計算機技術的進步，都帶來電力系統深刻改革和技術的完善。所以，將計算機仿真技術應用到電力系統中，為電力系統提供了極大的便利，也為電力系統的研究提供了良好基礎，計算機仿真技術通過模仿高電壓，大功率的電力系統實驗，節省了實驗的成本，還清晰直觀地呈現實驗數據，縮短了電力系統新技術的研發周期，為電力系統在后續的供電、傳輸和實際應用方面提供了有力的數據保障。仿真技術還可以應用電力系統的各個方面，檢測、掃描電氣設備的動態，也有力地支持了電力系統自動化在同步控制、安全檢測、故障檢修方面的進步和完善。

4.2 人工智能技術

人工智能技術作為計算機視覺技術的發展方向，早在2017年就得到了快速發展，提出的理論也越來越有依據，也越來越完善。我國的人工智能技術也在飛速發展。現階段，人工智能技術在電力系統的自動化方面有很強的實用性，能夠對機械設備，各路系統進行有效的故障檢測，從而減輕操作人員的負擔，畢竟人眼不是機器，不可能一直處于工作狀態，人工智能技術就把工作人員從崗位上解放出來。另外，我國在電力系統自動化中還實驗了全順控的操作系統，這又是人工智能在電氣自動化方面的一大嘗試，全順控的操作理念就是系統自動運行，設備自行運轉，并且人工智能系統會進行檢測和一定的排障，在有錯誤指令或者系統異常時能自行調整指令，甚至在控制不住的情況下，自行警告，自行切斷系統運行。全順控只是在電力系統自動化和計算機視覺技術相融合的一個大膽嘗試，日后會有更多的人工智能技術在電力系統自動化方面的應用。

4.3 圖像信息獲取

計算機視覺技術在現階段電力系統自動化方面最好的應用就是圖像的識別和信息的獲取。視覺技術能夠在現有的監控設備和遙視系統中加入圖像識別和信息掃描獲取，從而大幅度提升電力系統自動化的計算效率。所以視覺技術的加入，能在電力系統自動化方面起到一定的視覺智能作用。

4.4 電力系統自動化設備的紅外圖像識別

由于物體在紅外線成像儀上的圖像顯示與其自身的溫度有關，基于此，計算機視覺技術能對電力設備整體運行狀態進行掃描和分析，判斷其是否處于安全狀態，這是電氣設備故障檢測的最佳手段[1]。比如某種設備，因為某種原因造成過熱，此時其運行狀態與正常運行狀態就會不同，視覺技術會通過圖像信息的比對檢測出來，然后相關工作人員就可以排除故障，保證設備的安全運行。計算機視覺技術還可以用來判斷物體性能、節能情況以及電廠冷卻水布局等，但是由于所需要的計算太過于龐大，圖像的識別和信息的處理也過于復雜，所以在實際的應用中還存在一定的難度。

4.5 視覺技術在電力系統自動化三維重建中的應用

計算機視覺技術在電力系統自動化的三維重建技術可以實現對電力系統整個運行狀態、運行規律的識別和采集，設備具象化的安全方位衛士、視覺技術可以直接利用光學原理對于電力系統自動化運行狀態和整個場地進行掃描，然后通過信息的重現整合，組建三維模型。計算機視覺技術目前應用比較成熟的有激光掃描、結構光法等三維技術，不僅能顯示電力系統的自動化運行情況，還能在無人狀態下掃描工作場地，外人入侵、煙霧、水火等問題都能夠被其發現，從而保證電力系統自動化的安全運轉和工作場地的安全。

5 結語

計算機視覺技術在現在高標準，高強度的電網系統中，與電氣自動化相結合，簡化了整個電力系統的操作，也讓電力系統向智能化的發展道路前進，利用計算機視覺技術設計一種真實的適度的視覺系統，用來代替人工操作將成為未來的一種發展趨勢。但是，隨著計算機視覺技術的廣泛應用，對于信息的識別和分析，以及智能化的處理方式有了更高的要求，這就需要視覺技術實現更高更快速的運行，并實現更智能化的發展。因此，計算機視覺技術在電力系統自動化方面還有很長的路要走，相關工作人員也要加大對視覺技術的研究力度，讓計算機視覺技術在電力系統自動化方面得到更好地應用。