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(shù)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的相關(guān)問題。首先對圖像識別技術(shù)進行概述，然后分析了我國電力信息化的現(xiàn)狀，最后探討了圖像識別在電力信息化中可能應(yīng)用的領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；圖像識別；信息化

電力是我國經(jīng)濟發(fā)展的能源基礎(chǔ)，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(shù)中的代表，如何在電力系統(tǒng)中應(yīng)用圖像識別技術(shù)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(shù)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(biāo)的技術(shù)。隨著信息化進程的不斷加快，圖像識別在社會各個行業(yè)中的應(yīng)用越來越深入，成為生產(chǎn)生活中的一種重要技術(shù)手段，尤其是對于人工智能的發(fā)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(huán)境等因素的影響，需要對所獲取的圖像進行預(yù)處理，從而去除圖像中的干擾和噪聲，提高圖像的質(zhì)量。之后還需要應(yīng)用計算機圖像處理技術(shù)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(nèi)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(gòu)建是必不可少的環(huán)節(jié)，其中應(yīng)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(biāo)的識別必須只能分辨出與模板相一致的目標(biāo)，而原型匹配模型在對目標(biāo)物進行識別時只需要目標(biāo)與原型模板存在相似性即可進行識別。

隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)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(fā)展提供充足的電能成為電力系統(tǒng)改革的重點目標(biāo)。而通過應(yīng)用計算機信息技術(shù)實現(xiàn)電力信息化無疑是一個重要的選項，作為計算機技術(shù)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(fā)揮出重要的支撐作用[1]。

2 我國電力信息化的現(xiàn)狀

電力工業(yè)是一個涉及規(guī)劃設(shè)計、施工、生產(chǎn)、配送、營銷等多個環(huán)節(jié)的復(fù)雜信息，電力信息化就是通過計算機信息技術(shù)對電力工業(yè)的各個環(huán)節(jié)進行信息化改造，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的現(xiàn)代化升級，將傳統(tǒng)的電力工業(yè)打造成高度集約化、知識化以及化工業(yè)的產(chǎn)業(yè)。實現(xiàn)電力信息化是不斷提高電力工業(yè)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(chǎn)過程自動化這兩個大的方面。

我國的電力信息化發(fā)端于20世紀(jì)60年代，通過早期的信息技術(shù)初步實現(xiàn)了變電站以及發(fā)電廠的自動化控制和監(jiān)測。到了20世紀(jì)90年代以后，計算機信息技術(shù)的發(fā)展一日千里，各種新技術(shù)手段不斷涌現(xiàn)，我國電力信息化的發(fā)展也呈現(xiàn)出了井噴的態(tài)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(wǎng)絡(luò)化以及綜合性的方向邁進，由局部應(yīng)用延伸到了全局應(yīng)用，由單機運行延伸到了網(wǎng)絡(luò)化運行，信息化水平大大提高?，F(xiàn)如今，信息化已經(jīng)成為所有電力企業(yè)經(jīng)營、生產(chǎn)以及管理的重要戰(zhàn)略目標(biāo)[2]。

3 圖像識別在電力信息化中的應(yīng)用

圖像識別是計算機技術(shù)中的重要分支，它代表著未來技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。在電力信息化的過程中，研究和應(yīng)用圖像識別技術(shù)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(shè)備在線檢測中的應(yīng)用

電力設(shè)備檢測是我國電力系統(tǒng)最早實現(xiàn)信息化的環(huán)節(jié)之一，圖像識別技術(shù)由于其具有高度智能化的優(yōu)勢，在電力設(shè)備檢測中可以發(fā)揮重要的作用，進一步提高電力設(shè)備檢測的自動化和智能化水平。利用圖像識別技術(shù)來進行電力設(shè)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(shè)備檢測總體方案

許多發(fā)電廠和變電站都構(gòu)建起了較為完善的視頻監(jiān)測系統(tǒng)，以此為基礎(chǔ)可以實現(xiàn)通過圖像識別技術(shù)來檢測和分析電力設(shè)備的目的。數(shù)字?jǐn)z像機是視頻監(jiān)測系統(tǒng)中對于電力設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)控的主要設(shè)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(zhuǎn)換成光信號然后傳輸?shù)奖O(jiān)控計算機。在整個系統(tǒng)中，監(jiān)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(shù)字?jǐn)z像機采集到監(jiān)控圖像后，計算機就會通過圖像識別技術(shù)進行分析和處理，如果發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備異常就會通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)向主站計算機發(fā)送報警，進行預(yù)警。

3.1.2 圖像識別的流程

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

（1）進行圖像預(yù)處理。

受到各種因素的影響，通過數(shù)字?jǐn)z像機采集的圖像存在著各種各樣的質(zhì)量問題，如果沒有經(jīng)過圖像預(yù)處理的環(huán)節(jié)就直接拿過來用就會對識別和分析的結(jié)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(quán)系數(shù)的平滑模板來實現(xiàn)。在進行平滑處理后通過直方圖均衡處理來保障圖像的質(zhì)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(nèi)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(shè)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(shù)字信號轉(zhuǎn)換成二值數(shù)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(tài)閾值以及局部閾值這3種方法。

（3）識別電力設(shè)備。

在完成了以上兩個步驟后，目標(biāo)圖像的質(zhì)量已經(jīng)可以滿足分析和識別的要求，開始進入了電力設(shè)備原件的識別階段。在識別電力設(shè)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(shè)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(shè)備識別工作。

（4）故障分析和判斷。

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

3.2 圖像識別在電力營銷中的應(yīng)用

電力營銷是電力工業(yè)系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，在供電企業(yè)業(yè)務(wù)中占據(jù)著核心的地位，電力營銷的質(zhì)量決定著電力企業(yè)的生存和發(fā)展。隨著供電企業(yè)信息化建設(shè)的不斷推進，信息化的營銷管理系統(tǒng)已經(jīng)得到了全面的推廣，并且促進了電力營銷服務(wù)質(zhì)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(shù)手段進行進一步的改善。其中撤回電能表表數(shù)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(tǒng)進行手工錄入，很可能會出現(xiàn)誤操作影響到信息的準(zhǔn)確性，給企業(yè)和客戶造成損失。若能將圖像識別技術(shù)應(yīng)用到電力營銷中，撤回電能表表數(shù)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(shù)以及電能表條碼信息的準(zhǔn)確性將會有大幅度的提升。

電力營銷圖像識別系統(tǒng)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(qū)，計算機就會自主控制數(shù)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(shù)來識別電能表的型號、表示數(shù)以及條碼等。操作臺主要由工控主機、數(shù)碼相機、控制開關(guān)以及顯示器等設(shè)備構(gòu)成，它是整個系統(tǒng)的核心。在采集完撤回表相關(guān)信息后還可以通過信息管理功能對于相關(guān)的信息進行管理，完成整理、分析、統(tǒng)計等相關(guān)工作。

4 結(jié)語

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

[參考文獻]

[1]孫景明.電力信息化安全的重要性及構(gòu)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(shù)的電力系統(tǒng)在線監(jiān)測[J].華電技術(shù)，2011（11）：31-34.

[3]胡博，劉國華，李偉，等.圖像識別技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用[C].南寧：電力行業(yè)信息化年會，2009.