基于tesseract 訓(xùn)練的電力告警信號(hào)特征識(shí)別方法

陳東海，王 猛，吳昱浩，楊 淇

（國(guó)網(wǎng)寧波供電公司，浙江寧波 315000）

tesseract 訓(xùn)練引擎碼源由C#、C++兩種語(yǔ)言混編而成，在編譯過(guò)程中，所有接口函數(shù)直接存儲(chǔ)于baseapi.h 文件中。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)tesseract 訓(xùn)練引擎碼只能處理一類(lèi)Image 信息，且隨著應(yīng)用時(shí)間的延長(zhǎng)，已被讀取數(shù)據(jù)指標(biāo)會(huì)占據(jù)原信息文件的傳輸位置，不但會(huì)避免傳輸數(shù)據(jù)文件出現(xiàn)過(guò)量堆積情況，也可建立一個(gè)信息參量與另一個(gè)信息參量之間的函數(shù)連接，加強(qiáng)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系緊密性[1-2]。在智能電網(wǎng)、電力體系等應(yīng)用環(huán)境中，電壓信號(hào)、電流信號(hào)等特征指標(biāo)可作為tesseract 訓(xùn)練引擎的傳輸對(duì)象，且隨著數(shù)據(jù)讀取指令的執(zhí)行，這些文件信息可直接存儲(chǔ)于既定數(shù)據(jù)庫(kù)主機(jī)中，以供其他編譯碼源的調(diào)取與利用。

電力告警信號(hào)是指能夠描述錯(cuò)誤電信號(hào)傳輸行為的指標(biāo)參量，在智能配網(wǎng)環(huán)境中，電網(wǎng)主機(jī)對(duì)于告警信號(hào)特征的識(shí)別準(zhǔn)確性直接決定電網(wǎng)體系的應(yīng)用穩(wěn)定性。傳統(tǒng)多特征組合識(shí)別方法通過(guò)電力告警信號(hào)特征逐級(jí)分析的方式，建立核心信號(hào)標(biāo)記節(jié)點(diǎn)與下級(jí)信號(hào)標(biāo)記節(jié)點(diǎn)之間的物理連接關(guān)系，再借助已知編碼原則，確定特征信號(hào)參量的位數(shù)識(shí)別結(jié)果[3]。然而，與該方法匹配的電力告警信號(hào)峭度指標(biāo)極值差水平較高，不利于增強(qiáng)電網(wǎng)主機(jī)對(duì)于告警信號(hào)特征的識(shí)別準(zhǔn)確性。為解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)基于tesseract 訓(xùn)練的新型電力告警信號(hào)特征識(shí)別方法。

1 信號(hào)字符標(biāo)記

在tesseract 引擎支持下，電力告警信號(hào)的字符標(biāo)記主要由tesseract 訓(xùn)練環(huán)境布局、字符行區(qū)域識(shí)別、字符列區(qū)域識(shí)別三部分組成。

1.1 tesseract訓(xùn)練環(huán)境布局

訓(xùn)練環(huán)境布局是tesseract 引擎碼源設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可將既定電力告警信號(hào)特征聚集在同一數(shù)據(jù)信息存儲(chǔ)環(huán)節(jié)中，并可按照既定調(diào)用函數(shù)，將信息參量分割為多個(gè)應(yīng)用模式，一部分可供電力主機(jī)體系直接調(diào)取；另一部分則能夠?yàn)樾小⒘袇^(qū)域提供可識(shí)別的備選字符信息[4-5]。

規(guī)定第一個(gè)tesseract 引擎碼源的定義系數(shù)項(xiàng)為u1，第n個(gè)tesseract 引擎碼源的定義系數(shù)項(xiàng)為un，且標(biāo)記節(jié)點(diǎn)n的取值結(jié)果始終大于1。規(guī)定由式（1）決定的tesseract 引擎標(biāo)記行為恒成立，則認(rèn)為電力告警信號(hào)特征的訓(xùn)練環(huán)境布局原則始終滿(mǎn)足式（2）：

式中，e表示tesseract 引擎碼源標(biāo)記系數(shù)，β表示電力告警信號(hào)的訓(xùn)練特征值，w1表示第一個(gè)tesseract 引擎碼篩查系數(shù)，wn表示第n個(gè)tesseract 引擎碼篩查系數(shù)，p表示tesseract 引擎中的數(shù)據(jù)信息行為項(xiàng)。環(huán)境布局形式?jīng)Q定了tesseract 訓(xùn)練引擎的應(yīng)用能力，一般來(lái)說(shuō)，待識(shí)別的電力告警信號(hào)特征量越多，tesseract 訓(xùn)練環(huán)境對(duì)于數(shù)據(jù)信息參量的容納能力也越強(qiáng)。

1.2 字符行區(qū)域識(shí)別

字符行區(qū)域是以行分布系數(shù)為基礎(chǔ)劃分的電力告警信號(hào)特征識(shí)別區(qū)域，在識(shí)別取樣過(guò)程中，行區(qū)域覆蓋面積越大，則表示tesseract 訓(xùn)練引擎的橫向布局能力越強(qiáng)，反之則越弱[6]。字符行區(qū)域識(shí)別可以理解為對(duì)電力告警信號(hào)特征行區(qū)域環(huán)境的規(guī)劃，在配電網(wǎng)環(huán)境中，由于信號(hào)傳輸特征的不同，與之匹配的數(shù)據(jù)訓(xùn)練方式也有所不同，這也是導(dǎo)致電網(wǎng)主機(jī)對(duì)于告警信號(hào)特征識(shí)別結(jié)果出現(xiàn)明顯差異性的主要原因[7-8]。

設(shè)ΔS表示tesseract 訓(xùn)練環(huán)境的行區(qū)域跨度量，r表示電力告警信號(hào)特征的行區(qū)域跨度系數(shù)，qr表示行區(qū)域跨度系數(shù)取值為r時(shí)的告警信號(hào)特征值，m、d表示兩個(gè)不同的行區(qū)域字符節(jié)點(diǎn)標(biāo)記系數(shù)，聯(lián)立式（2），可將字符行區(qū)域識(shí)別結(jié)果SR表示為：

若以tesseract 訓(xùn)練布局環(huán)境為背景，則可認(rèn)為行區(qū)域識(shí)別結(jié)果直接決定了電力告警信號(hào)特征的橫向傳輸能力。

1.3 字符列區(qū)域識(shí)別

字符列區(qū)域是以列分布系數(shù)為基礎(chǔ)劃分的電力告警信號(hào)特征識(shí)別區(qū)域，在識(shí)別取樣過(guò)程中，列區(qū)域覆蓋面積越大，則表示tesseract 訓(xùn)練引擎的縱向布局能力越強(qiáng)，反之則越弱。字符列區(qū)域識(shí)別可以理解為是對(duì)電力告警信號(hào)特征列區(qū)域環(huán)境的規(guī)劃，在配電網(wǎng)環(huán)境中，與每一列電力告警信號(hào)特征所匹配的實(shí)時(shí)傳輸行為有所不同，此時(shí)為充分激發(fā)tesseract訓(xùn)練引擎的應(yīng)用能力，應(yīng)對(duì)電力告警信號(hào)特征所屬的列區(qū)域環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格規(guī)劃與部署[9-10]。

設(shè)ΔD表示tesseract 訓(xùn)練環(huán)境的列區(qū)域跨度量，i表示電力告警信號(hào)特征的列區(qū)域跨度系數(shù)，qi表示列區(qū)域跨度系數(shù)取值為i時(shí)的告警信號(hào)特征值，c表示列區(qū)域字符節(jié)點(diǎn)標(biāo)記系數(shù)，可將字符列區(qū)域識(shí)別結(jié)果DR表示為：

若以tesseract 訓(xùn)練布局環(huán)境為背景，則可認(rèn)為列區(qū)域識(shí)別結(jié)果直接決定電力告警信號(hào)特征的縱向傳輸能力。

2 電力告警信號(hào)的特征識(shí)別

2.1 信號(hào)特征提取

在tesseract 訓(xùn)練布局環(huán)境中，電力告警信號(hào)特征提取行為能夠決定特征參量識(shí)別結(jié)果準(zhǔn)確性，對(duì)不同數(shù)據(jù)信息指標(biāo)，與之相關(guān)的信號(hào)特征提取結(jié)果也會(huì)有所不同[11-12]。在不考慮其他干擾條件的情況下，電力告警信號(hào)特征提取結(jié)果同時(shí)受到數(shù)據(jù)信息傳輸變化量、特征指標(biāo)判別條件兩項(xiàng)物理量的直接影響。

數(shù)據(jù)信息傳輸變化量可表示為ΔG，在單位判別時(shí)間內(nèi)，該項(xiàng)物理指標(biāo)取值結(jié)果越大，電網(wǎng)主機(jī)能識(shí)別到告警信號(hào)特征值也就越多。特征指標(biāo)判別條件可表示為χ，若單純以tesseract 訓(xùn)練引擎作為干擾項(xiàng)影響條件，則可認(rèn)為該項(xiàng)物理指標(biāo)的取值結(jié)果將直接影響電網(wǎng)主機(jī)對(duì)于電力告警信號(hào)特征的識(shí)別與處理能力。在上述物理量的支持下，聯(lián)立式（4），可將信號(hào)特征提取表達(dá)式定義為：

其中，z表示電力告警信號(hào)特征的傳輸干擾項(xiàng)，λ表示tesseract 訓(xùn)練引擎對(duì)于電力告警信號(hào)的判別系數(shù)。假設(shè)tesseract 訓(xùn)練引擎的應(yīng)用穩(wěn)定性不會(huì)發(fā)生改變，則可認(rèn)為信號(hào)特征提取條件能夠直接影響電網(wǎng)主機(jī)對(duì)于告警信號(hào)特征指標(biāo)的識(shí)別。

2.2 識(shí)別閾值

識(shí)別閾值也稱(chēng)為tesseract 訓(xùn)練引擎對(duì)電力告警信號(hào)特征所設(shè)置的識(shí)別判斷權(quán)限，在已知信號(hào)特征提取結(jié)果情況下，該門(mén)限指標(biāo)的取值結(jié)果越大，電網(wǎng)主機(jī)對(duì)于告警信號(hào)特征的準(zhǔn)確識(shí)別能力也就越強(qiáng)，反之則越弱[13-14]。

設(shè)vmax表示電力告警信號(hào)特征在tesseract 訓(xùn)練引擎中傳輸速率的最大值，vmin表示傳輸速率的最小值，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，不等式(vmax-vmin)＞1 恒成立。規(guī)定j表示一個(gè)既定的信號(hào)特征標(biāo)記條件，?j表示該條件下電力告警信號(hào)特征的預(yù)設(shè)實(shí)值結(jié)果，在上述物理量的支持下，聯(lián)立式（5），可將識(shí)別閾值表達(dá)式定義為：

式中，k表示已知的特征數(shù)據(jù)判別項(xiàng)指標(biāo)。通常情況下，在tesseract 訓(xùn)練引擎的支持下，指標(biāo)k的取值結(jié)果始終不會(huì)大于自然常數(shù)e。

2.3 暫態(tài)行為處理

暫態(tài)行為處理是電力告警信號(hào)特征識(shí)別方法設(shè)計(jì)的末尾執(zhí)行環(huán)節(jié)，在tesseract 訓(xùn)練環(huán)境中，電網(wǎng)主機(jī)可以通過(guò)規(guī)劃電力告警信號(hào)特征存儲(chǔ)區(qū)間的方式，確定暫態(tài)識(shí)別行為的實(shí)際執(zhí)行能力[15-16]。

設(shè)xα表示電力告警信號(hào)暫態(tài)行為標(biāo)記系數(shù)為α?xí)r待識(shí)別特征指標(biāo)參量，xˉ表示待識(shí)別特征指標(biāo)參量的平均值，α表示信號(hào)特征參量的實(shí)際識(shí)別權(quán)限，b表示實(shí)時(shí)系數(shù)項(xiàng)，φ表示既定的信號(hào)數(shù)據(jù)識(shí)別特征值。在上述物理量的支持下，聯(lián)立式（6），可將暫態(tài)行為處理結(jié)果表示為：

3 實(shí)例分析

為驗(yàn)證基于tesseract 訓(xùn)練的電力告警信號(hào)特征識(shí)別方法實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，設(shè)計(jì)如下對(duì)比實(shí)驗(yàn)。通過(guò)人工干預(yù)方式模擬電力告警信號(hào)的傳輸行為，選取兩臺(tái)配置完全相同的電網(wǎng)主機(jī)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，其中實(shí)驗(yàn)組主機(jī)配置基于tesseract 訓(xùn)練的特征識(shí)別方法，對(duì)照組主機(jī)配置多特征組合識(shí)別方法。具體的實(shí)驗(yàn)環(huán)境配置流程如圖1 所示。

圖1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境配置流程圖

電力告警信號(hào)峭度指標(biāo)極值差能夠反映電網(wǎng)主機(jī)對(duì)告警信號(hào)特征識(shí)別準(zhǔn)確性，一般來(lái)說(shuō)，極值差水平越低，表示電網(wǎng)主機(jī)對(duì)于告警信號(hào)特征的識(shí)別準(zhǔn)確性越強(qiáng)，反之則越弱。表1 記錄電力告警信號(hào)峭度指標(biāo)極值差的理想數(shù)值水平。

表1 電力告警信號(hào)峭度極值差的理想數(shù)值

分析表1可知，隨著實(shí)驗(yàn)時(shí)間的延長(zhǎng)，峭度指標(biāo)極大值、極小值均表現(xiàn)出不斷波動(dòng)的數(shù)值變化趨勢(shì)。當(dāng)時(shí)間取值為20 min時(shí)，峭度極值差的數(shù)值水平最大，達(dá)到了13.4°/V，當(dāng)時(shí)間取值為40 min時(shí)，峭度極值差的數(shù)值水平最小，達(dá)到了7.5°/V，二者差值為5.9°/V。

圖2 為實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組電力告警信號(hào)峭度指標(biāo)極大值的實(shí)驗(yàn)數(shù)值結(jié)果。

圖2 電力告警信號(hào)峭度指標(biāo)極大值

圖3 為實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組電力告警信號(hào)峭度指標(biāo)極小值的實(shí)驗(yàn)數(shù)值結(jié)果。

圖3 電力告警信號(hào)峭度指標(biāo)極小值

對(duì)照?qǐng)D2、圖3，計(jì)算實(shí)驗(yàn)組、對(duì)照組電力告警信號(hào)峭度指標(biāo)的實(shí)際極值差結(jié)果，具體數(shù)值如表2所示。

表2 電力告警信號(hào)峭度極值差的實(shí)際數(shù)值

對(duì)比表1、表2 可知，當(dāng)時(shí)間取值為50 min 時(shí)，實(shí)驗(yàn)組電力告警信號(hào)峭度極值差達(dá)到最大值8.3 °/V，與理想最大值13.4°/V 相比，下降了5.1°/V。當(dāng)時(shí)間取值為40 min 時(shí)，對(duì)照組電力告警信號(hào)峭度極值差達(dá)到最大值21.8°/V，與理想最大值13.4°/V 相比，上升了8.4°/V。

4 結(jié)束語(yǔ)

與多特征組合識(shí)別方法相比，新型識(shí)別方法在tesseract 訓(xùn)練引擎作用下，分別對(duì)字符行區(qū)域與列區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，通過(guò)閾值判別方式完成暫態(tài)行為處理。從實(shí)用性角度來(lái)看，隨著這種新型識(shí)別方法應(yīng)用，電力告警信號(hào)峭度極值差的實(shí)際數(shù)值水平得到了較好控制，符合增強(qiáng)電網(wǎng)主機(jī)對(duì)于告警信號(hào)特征識(shí)別準(zhǔn)確性的實(shí)際應(yīng)用需求。