摘要：在電力系統(tǒng)中應(yīng)用遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控與圖像識別技術(shù)有利于及時進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和故障排除。文章介紹了遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控與圖像識別技術(shù)及其應(yīng)用現(xiàn)狀，說明了一般的圖像識別過程。采用圖像識別技術(shù)可對設(shè)備信號燈、7 段式數(shù)字、指針位置、開關(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程。指出遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控與圖像識別技術(shù)在電力系統(tǒng)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；視頻監(jiān)控；數(shù)字圖像處理；圖像識別

1 圖像識別技術(shù)應(yīng)用概述

遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控與圖像識別系統(tǒng)是指能接收在遠(yuǎn)程現(xiàn)場采集到的數(shù)字視頻信號，并實時傳送到監(jiān)控中心，在監(jiān)控中心對現(xiàn)場進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視，控制遠(yuǎn)程攝像機(jī)動作，并能根據(jù)需要對采集到的數(shù)字視頻圖像進(jìn)行分析、處理和識別的系統(tǒng)。它主要由遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控和數(shù)字圖像識別兩部分組成。這兩部分以前屬于兩個獨(dú)立的研究領(lǐng)域，但數(shù)字化技術(shù)、計算機(jī)和通信技術(shù)的快速發(fā)展使這兩部分功能的結(jié)合成為可能。視頻采集時采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字視頻壓縮格式，如MPEG–2 、MPEG–4 、H.261 、H.263 、MJEPG等，視頻傳輸時廣泛采用Web技術(shù)體系，支持Internet技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括支持TCP/IP、HTTP、FTP、SMTP等協(xié)議，客戶可用瀏覽器進(jìn)行訪問。整個監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)能直接與計算機(jī)局域網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部的Intranet或Internet相聯(lián)，可直接采用數(shù)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(shù)字視頻監(jiān)控與數(shù)字圖像識別技術(shù)相結(jié)合成為數(shù)字圖像處理研究的熱點。視頻監(jiān)控系統(tǒng)在電力、通信、交通等領(lǐng)域及銀行、工廠、博物館、賓館中得到了廣泛應(yīng)用，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程監(jiān)控、調(diào)度、防盜、防火等功能，在監(jiān)控過程中可利用聲、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(zāi)害預(yù)測等方面也得到了應(yīng)用。目前有些電力公司在電廠、變電站安裝了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)監(jiān)視現(xiàn)場設(shè)備、控制遠(yuǎn)程攝像機(jī)動作、數(shù)字視頻錄像等功能。但這些視頻監(jiān)控系統(tǒng)只有視頻監(jiān)視功能，沒有視頻圖像識別功能。為充分發(fā)揮視頻監(jiān)控系統(tǒng)的功能，更準(zhǔn)確地判斷現(xiàn)場發(fā)生事故告警的原因，應(yīng)采用遠(yuǎn)程數(shù)字視頻監(jiān)控與數(shù)字圖像識別系統(tǒng)，以實現(xiàn)設(shè)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(jù)。

2圖像識別技術(shù)在配網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測中的應(yīng)用

2.1 識別信號燈

針對設(shè)備的信號燈來講，其主要有三種顏色的燈，即黃、綠、紅燈；在實際識別信號燈時，從基礎(chǔ)層面來考量，就是對這三種顏色的信號燈進(jìn)行識別，即區(qū)分各燈的亮與滅，可以根據(jù)實際需要，利用直方圖的方式，將信號燈所對應(yīng)的顏色特征值給計算出來，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，針對其像素值來講，多分布在230~255 區(qū)間內(nèi)，最大像素點數(shù)為130 ；如果紅燈處于滅的狀態(tài)時，大多象素值均分布于70~185 區(qū)間內(nèi)，最大象素點數(shù)是18 。依據(jù)此特征，借助于2 種情況的象素值，以及其與象素點數(shù)之間所存在的差值平方，便可以比較簡單的對信號燈的亮與滅進(jìn)行識別。

2.2 識別7 段式數(shù)字

在整個電力系統(tǒng)自動化設(shè)備架構(gòu)中，囊括有許多液晶數(shù)字，或7 段式數(shù)字燈，用作各種數(shù)值的顯示，如溫度、電流及電壓等。借助于監(jiān)控識別技術(shù)，能夠比較準(zhǔn)確且全面的將處于被監(jiān)視狀態(tài)的液晶數(shù)字或7 段式數(shù)字燈的數(shù)值給識別出來。7 段式數(shù)字的基本結(jié)構(gòu)見圖1 所示，針對液晶所顯示出的“53 ”圖像來講，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(yù)處理過程的處理結(jié)果轉(zhuǎn)變。由此可知，經(jīng)過圖像預(yù)處理操作后，7 段式數(shù)字變得非常清晰，通過開展字符分割處理后，在相應(yīng)段內(nèi)，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(shù)字的數(shù)值給識別出來。

（1 ）7 段式數(shù)字結(jié)構(gòu) （2 ）數(shù)字“53 的”圖像預(yù)處理結(jié)果

圖1 數(shù)字“53 ”圖像預(yù)處理結(jié)果及7 段式數(shù)字結(jié)構(gòu)

2.3 識別指針位置

在整個電力系統(tǒng)當(dāng)中，囊括有許多指針式的設(shè)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，可以采用如下方法：其一，利用比較常用的告警區(qū)域指針查找法，也就是先完成告警區(qū)域的劃分與設(shè)定，然后以目標(biāo)圖像為基礎(chǔ)對象，對其坐標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)變換，將指針的圓心找出來，并對指針臨界告警斜率給予明確，如此一來，便能夠在所設(shè)定的告警區(qū)域范圍內(nèi)，對是否有指針進(jìn)行查找，如果經(jīng)查找，從中發(fā)現(xiàn)存在指針，那么便會即刻發(fā)出告警，不然，會繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)視，不會發(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，借助于所計算出的角度，以及事先設(shè)定好的告警角度值，進(jìn)行對應(yīng)性比較，從中便可以明確有無告警發(fā)出。

2.4 識別開關(guān)位置

無論是電力系統(tǒng)當(dāng)中的二次設(shè)備，還是通信設(shè)備當(dāng)中的供電電源設(shè)備，在其內(nèi)部均設(shè)置有自動跳閘開關(guān)，用作控制各路輸出的直流電路，借助于圖像識別技術(shù)，便能對此開關(guān)的位置進(jìn)行準(zhǔn)確識別。在整個變電站自動化系統(tǒng)架構(gòu)當(dāng)中，需要結(jié)合實際情況及需要，以斷路器的開關(guān)為對象，就其處于分或合的狀態(tài)進(jìn)行判斷。現(xiàn)階段，多借助輔助結(jié)點對開關(guān)當(dāng)前的位置以及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，但需要指出的是，因會受到各種因素的影響，比如老化、磨損及腐蝕等，有時候會出現(xiàn)輔助開關(guān)難以切換到位的情況，難以對開關(guān)的真實位置進(jìn)行正確判斷，因此，其在實際開展調(diào)度指揮時，為其提供了許多無價值或錯誤的信息，此時，需要以人工的方式，在施工現(xiàn)場開展針對性的觀測；另外，要想將故障排除，通常情況下，需要花費(fèi)比較長的時間，因而給電網(wǎng)的正常、安全供電，帶來了許多弊端與隱患，嚴(yán)重時還需要大面積停電維修；但針對主開關(guān)來講，其均聯(lián)動1 個分、合的指示牌，通過識別分合指示牌的圖像，能夠?qū)﹂_關(guān)位置所呈現(xiàn)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講，其伴隨著變壓器內(nèi)部溫度的增加而不斷升高。通常情況下，在變壓器的內(nèi)部均會設(shè)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(shù)據(jù)，向變電站自動化系統(tǒng)進(jìn)行實時傳送，但需要指出的是，經(jīng)檢測所得到的溫度數(shù)據(jù)，較難準(zhǔn)確、直觀且全面的反應(yīng)出變壓器內(nèi)部油液面升高的具體位置。另外，伴隨變壓器在具體的運(yùn)行時間方面的持續(xù)增加，會出現(xiàn)不同程度的金屬腐蝕，而且密封材料也會出現(xiàn)不同程度的老化，因此，受此些不良因素的影響，變壓器油會出現(xiàn)泄漏情況。

3 識別結(jié)果處理

在開展圖像識別與視頻監(jiān)控時，針對需要監(jiān)視的目標(biāo)，將預(yù)置位、告警閾值設(shè)置好之后，系統(tǒng)便可以根據(jù)實際需要，開展輪詢各監(jiān)視目標(biāo)，也就是按照事先設(shè)定好的具體預(yù)置位，依據(jù)一定順序，對識別目標(biāo)逐個進(jìn)行監(jiān)控與識別；如果從中得知信號燈出現(xiàn)指針變化、亮或滅以及開關(guān)位置出現(xiàn)變化、7 段數(shù)字大于既定范圍、變壓器在具體的油液面位置上超過既定范圍等，均能比較詳細(xì)且準(zhǔn)確的顯示在操作界面中，發(fā)出聲音警報，并且把所發(fā)生事件的類型及時間，均準(zhǔn)確的記錄在數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，而且還能將其中的圖像保存下來，使數(shù)據(jù)庫相關(guān)參數(shù)與圖像之間建立鏈接關(guān)系，以便后續(xù)查看。

結(jié)束語

綜上所述，針對監(jiān)控識別系統(tǒng)而言，除了能夠監(jiān)視、識別信號的功能之外，還具有遙視功能，因能夠查知或觀看到設(shè)備的當(dāng)前實況，所以，可以及時、準(zhǔn)確且全面的維護(hù)設(shè)備，并將所存在的故障給排除掉。因此，在電力系統(tǒng)中應(yīng)用監(jiān)控識別系統(tǒng)，應(yīng)用價值高，前景廣闊。