遠程數字視頻監控與圖像識別技術(shù)在電力系統中的應用

摘要：在電力系統中應用遠程數字視頻監控與圖像識別技術(shù)有利于及時(shí)進(jìn)行設備維護和故障排除。文章介紹了遠程數字視頻監控與圖像識別技術(shù)及其應用現狀，說(shuō)明了一般的圖像識別過(guò)程。采用圖像識別技術(shù)可對設備信號燈、7 段式數字、指針位置、開(kāi)關(guān)位置和變壓器油液面位置進(jìn)行識別，文章介紹了具體識別過(guò)程。指出遠程數字視頻監控與圖像識別技術(shù)在電力系統中具有廣闊的應用前景。

關(guān)鍵詞：電力系統；視頻監控；數字圖像處理；圖像識別

1 圖像識別技術(shù)應用概述

遠程數字視頻監控與圖像識別系統是指能接收在遠程現場(chǎng)采集到的數字視頻信號，并實(shí)時(shí)傳送到監控中心，在監控中心對現場(chǎng)進(jìn)行遠程監視，控制遠程攝像機動(dòng)作，并能根據需要對采集到的數字視頻圖像進(jìn)行分析、處理和識別的系統。它主要由遠程數字視頻監控和數字圖像識別兩部分組成。這兩部分以前屬于兩個(gè)獨立的研究領(lǐng)域，但數字化技術(shù)、計算機和通信技術(shù)的快速發(fā)展使這兩部分功能的結合成為可能。視頻采集時(shí)采用標準的數字視頻壓縮格式，如MPEG–2 、MPEG–4 、H.261 、H.263 、MJEPG等，視頻傳輸時(shí)廣泛采用Web技術(shù)體系，支持Internet技術(shù)標準，包括支持TCP/IP、HTTP、FTP、SMTP等協(xié)議，客戶(hù)可用瀏覽器進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。整個(gè)監控網(wǎng)絡(luò )能直接與計算機局域網(wǎng)、企業(yè)內部的Intranet或Internet相聯(lián)，可直接采用數字圖像識別技術(shù)對采集到的視頻圖像進(jìn)行處理。因此，將數字視頻監控與數字圖像識別技術(shù)相結合成為數字圖像處理研究的熱點(diǎn)。視頻監控系統在電力、通信、交通等領(lǐng)域及銀行、工廠(chǎng)、博物館、賓館中得到了廣泛應用，以實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程監控、調度、防盜、防火等功能，在監控過(guò)程中可利用聲、光、電進(jìn)行綜合報警；圖像識別技術(shù)在文字識別、指紋識別、人臉識別、產(chǎn)品檢測、軍事偵察、氣象分析、病理分析、自然災害預測等方面也得到了應用。目前有些電力公司在電廠(chǎng)、變電站安裝了視頻監控系統，可實(shí)現監視現場(chǎng)設備、控制遠程攝像機動(dòng)作、數字視頻錄像等功能。但這些視頻監控系統只有視頻監視功能，沒(méi)有視頻圖像識別功能。為充分發(fā)揮視頻監控系統的功能，更準確地判斷現場(chǎng)發(fā)生事故告警的原因，應采用遠程數字視頻監控與數字圖像識別系統，以實(shí)現設備告警的圖像識別，為事故檢測提供新的手段，為事故分析提供可靠的依據。

2圖像識別技術(shù)在配網(wǎng)設備狀態(tài)監測中的應用

2.1 識別信號燈

針對設備的信號燈來(lái)講，其主要有三種顏色的燈，即黃、綠、紅燈；在實(shí)際識別信號燈時(shí)，從基礎層面來(lái)考量，就是對這三種顏色的信號燈進(jìn)行識別，即區分各燈的亮與滅，可以根據實(shí)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(lái)，包含均值差、差值平方、方差等。如果有紅燈處于亮的狀態(tài)時(shí)，針對其像素值來(lái)講，多分布在230~255 區間內，最大像素點(diǎn)數為130 ；如果紅燈處于滅的狀態(tài)時(shí)，大多象素值均分布于70~185 區間內，最大象素點(diǎn)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(diǎn)數之間所存在的差值平方，便可以比較簡(jiǎn)單的對信號燈的亮與滅進(jìn)行識別。

2.2 識別7 段式數字

在整個(gè)電力系統自動(dòng)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(shù)，能夠比較準確且全面的將處于被監視狀態(tài)的液晶數字或7 段式數字燈的數值給識別出來(lái)。7 段式數字的基本結構見(jiàn)圖1 所示，針對液晶所顯示出的“53 ”圖像來(lái)講，其借助于24 位真彩色圖，向閾值分割、8 位灰度圖、形態(tài)膨脹與中值濾波預處理過(guò)程的處理結果轉變。由此可知，經(jīng)過(guò)圖像預處理操作后，7 段式數字變得非常清晰，通過(guò)開(kāi)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(jìn)行判斷，便可以將7 段式數字的數值給識別出來(lái)。

（1 ）7 段式數字結構 （2 ）數字“53 的”圖像預處理結果

圖1 數字“53 ”圖像預處理結果及7 段式數字結構

2.3 識別指針位置

在整個(gè)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(jìn)行識別時(shí)，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(jìn)行相應變換，將指針的圓心找出來(lái)，并對指針臨界告警斜率給予明確，如此一來(lái)，便能夠在所設定的告警區域范圍內，對是否有指針進(jìn)行查找，如果經(jīng)查找，從中發(fā)現存在指針，那么便會(huì )即刻發(fā)出告警，不然，會(huì )繼續進(jìn)行監視，不會(huì )發(fā)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(lái)，借助于所計算出的角度，以及事先設定好的告警角度值，進(jìn)行對應性比較，從中便可以明確有無(wú)告警發(fā)出。

2.4 識別開(kāi)關(guān)位置

無(wú)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(dòng)跳閘開(kāi)關(guān)，用作控制各路輸出的直流電路，借助于圖像識別技術(shù)，便能對此開(kāi)關(guān)的位置進(jìn)行準確識別。在整個(gè)變電站自動(dòng)化系統架構當中，需要結合實(shí)際情況及需要，以斷路器的開(kāi)關(guān)為對象，就其處于分或合的狀態(tài)進(jìn)行判斷?，F階段，多借助輔助結點(diǎn)對開(kāi)關(guān)當前的位置以及運行狀態(tài)進(jìn)行判斷，但需要指出的是，因會(huì )受到各種因素的影響，比如老化、磨損及腐蝕等，有時(shí)候會(huì )出現輔助開(kāi)關(guān)難以切換到位的情況，難以對開(kāi)關(guān)的真實(shí)位置進(jìn)行正確判斷，因此，其在實(shí)際開(kāi)展調度指揮時(shí)，為其提供了許多無(wú)價(jià)值或錯誤的信息，此時(shí)，需要以人工的方式，在施工現場(chǎng)開(kāi)展針對性的觀(guān)測；另外，要想將故障排除，通常情況下，需要花費比較長(cháng)的時(shí)間，因而給電網(wǎng)的正常、安全供電，帶來(lái)了許多弊端與隱患，嚴重時(shí)還需要大面積停電維修；但針對主開(kāi)關(guān)來(lái)講，其均聯(lián)動(dòng)1 個(gè)分、合的指示牌，通過(guò)識別分合指示牌的圖像，能夠對開(kāi)關(guān)位置所呈現出的變化進(jìn)行識別。

2.5 識別變壓器油液面位置

針對變壓器油液面的高度來(lái)講，其伴隨著(zhù)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(huì )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(dòng)化系統進(jìn)行實(shí)時(shí)傳送，但需要指出的是，經(jīng)檢測所得到的溫度數據，較難準確、直觀(guān)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(shí)間方面的持續增加，會(huì )出現不同程度的金屬腐蝕，而且密封材料也會(huì )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(huì )出現泄漏情況。

3 識別結果處理

在開(kāi)展圖像識別與視頻監控時(shí)，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(shí)際需要，開(kāi)展輪詢(xún)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(gè)進(jìn)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(kāi)關(guān)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(guò)既定范圍等，均能比較詳細且準確的顯示在操作界面中，發(fā)出聲音警報，并且把所發(fā)生事件的類(lèi)型及時(shí)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(lái)，使數據庫相關(guān)參數與圖像之間建立鏈接關(guān)系，以便后續查看。

結束語(yǔ)

綜上所述，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(guān)看到設備的當前實(shí)況，所以，可以及時(shí)、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(jià)值高，前景廣闊。