计算机视觉技术及其在电力系统自动化中的应用

计算机视觉技术及其在电力系统自动化中的应用

黄伟

身份证号码441481198709163376

摘要：随着我国电力企业的的快速发展，电已经成为人们的必需品之一，在人们生活中占据重要地位，电力系统也就成最为重要的控制系统之一。所以，电力系统的发展壮大、更新换代都是人们的福音。计算机技术作为科技的结晶，占据着不可或缺的地位，对人类社会各方面都产生了深远的影响，尤其是现在电力系统早已和计算机技术融为一体，共同造福人类。论文就计算机视觉技术及其在电力系统自动化中的应用进行了分析。

关键词：计算机;视觉技术;自动化;应用研究

引言

计算机视觉技术是基于人工智能、图像处理等各类技术不断创新发展的技术。将该类技术应用在生产过程中，不仅能够将产品设计和加工的质量、效率提高，还能集成化创新和控制好生产的信息内容，使应用更加广泛。在现代社会中，计算机视觉技术的应用已经成为不可或缺的重要技术，对人们的日常生活和工作产生了一定的影响，因此对其进行研究具有重要意义。

1计算机视觉技术概述

1.1含义

目前，计算机视觉技术已广泛运用于各个领域。从计算机视觉技术的含义来看，其指利用扫描仪、计算机、成像仪等摄影设备替代人眼进行工作，对于目标开展视觉识别、测量以及分析等工作，属于计算机技术的重要组成部分。在人工智能技术发展的促进下，计算机视觉技术渗透了较多的人工智能内容。计算机视觉技术通过将多维数据以及图像与人工系统进行结合，处理信息并控制行为，具有极为广阔的发展前景。在电力系统自动化中，除计算机视觉技术之外，视频技术、图像传输技术、图像处理技术、人工神经网络技术、模式识别技术、模糊数学以及虚拟现实技术等也得到了广泛的应用。

1.2原理

从计算机视觉技术的原理来看，其利用科技手段借助成像系统替代人类的视觉，并由计算机来替代人类的大脑处理信息。当下计算机视觉技术发展水平较高，智能化程度也较高，能够有效处理相关信息问题。计算机视觉技术在检测和图像分类上已经趋于成熟，在追踪目标和语言分隔上也得到了较大程度的发展。当下在计算机视觉技术中运用彩色摄像机和黑白摄像机来摄取灰度图像。此外，深度图和红外图像同样是视觉图像中的常见内容。视觉图像导入计算机中，被称为数字图像，可利用数字进行处理。

2计算机视觉的关键技术

计算机视觉系统主要包括光学成像、图像采集、图像处理及决策控制几部分。光学成像系统和图像采集是利用CCD摄像机对现场环境进行图像获取,图像获取后需要计算机进行处理,需要配置相应的传感器,由传感器将获取到的图像进行电信号转化后再用计算机处理。图像处理系统是将采集到的图像进行预处理、特征提取、特征量计算。预处理主要是对获取到的图像进行灰度化及平滑滤波处理,以更好的去除干扰因素,筛选出有用的图像信息。将处理后的图像进行特征提取,比如,图像中的线特征中包含丰富的信息,图像边界的长度、方向、起点等都可以作为判断的依据。将图像的特征提取后就可以计算图像特征的特征量,而特征量的计算需要构建相应的图像坐标,从坐标中来显示图像的特征量。决策控制系统主要是为图像进行匹配,对获取到的图像进行处理后得到图像的一些基本特征,再进行坐标变换后得到投影图像,将得到的投影图像与另外一部摄像机经过特征检测的图像进行比对,如果两个图像重合,就可以得到实物的真实图像,也就实现了识别目标物的目的。

3计算机视觉技术在电力系统自动化中的应用

3.1服务器电力系统在应用

体系上共有3层，而服务器是其中最为重要的内容。3层体系服务终端利用电脑应用程序编程接口（ApplicationProgrammingInterface，API）的相关知识进行定义，能够实现信息的有效交换。终端可利用分散式程序开展管理，具有较好的扩散效果，使得程序间架有较强的开放性。在输电系统中，服务器可实现用户设备和系统之间的资料传输，起到通道作用。在服务器终端运行流程上，首先用户工作站在浏览网站时进行数据的查找，利用服务终端传输数据，其次借助计算机视觉技术，依照逻辑原则进行处理，最后构建数据集合为供电系统开展数字通信做好保障。

3.2在线监测

3.2.1设备监测

计算机视觉技术利用成像设备采集数据，并分析处理所采集的数据和图像，模拟宏观和微观的视觉功能。电力系统的自动化在在线监测上发挥着重要的作用。电力系统含有较多的电气设备，而且这些设备的温度能有效反映运行状态。因此可利用计算机视觉技术中的图像采集设备，开展对于电子设备的红外成像拍摄，实时获取电气设备的温度。基于获取的温度利用图谱分析的形式进行分析，并与设备正常运行时的温度进行对比，可开展对于电力系统的在线监测。若电气设备发生故障，可利用计算机视觉技术中的红外成像技术定位故障发生位置，为后续检修提供支持。断路器触头接触不良、输电线路的绝缘环境出现问题、变压器缺油等均会导致电气设备的温度过高。传统检修只能在故障出现之后才能进行故障检修，无法实时掌握设备状态，检修效率较低。而应用计算机视觉技术，可缩短检测流程，利用成像设备在一定范围内测量电气设备即能进行检测。

3.2.2环境监控

变电站和电厂均是电力系统重要的组成部分。随着电力系统发展水平的不断提高，变电站和电厂大多实现了无人化管理。在无人值班的变电站中，可利用计算机网络和微波双鉴探测器构成监视系统，从而监控变电站和电厂。监视系统可结合计算机视觉技术中的光流法和差分图像等判断移动物体并识别其属性，若出现异常可自动报警。从应用现状来看，若天气状况适宜，监控系统的识别准确率较高。

3.3应用范围及改进方向

计算机视觉技术在电力系统中应用首先要能快捷地获取高质量的图像,将图像处理后再反馈到系统中。在实际的电力系统中,只要是利用图像来进行系统监控,并实时进行反馈的场合,基本都适用于计算机视觉技术,主要包括大范围且可移动的图像监控、一些比较模糊图像的识别以及需要全天监控的重要设备等情况。在当前的阶段,计算机视觉技术在电力系统中应用比较多的是遥视系统。比如,遥视系统在变电站中的应用,利用多种传感器及视频信号可以更好地进行大面积的监控。随着监控要求越来越高,需要对遥视系统进行改进和完善,遥视系统的改进应该是在现有系统的基础上,对系统的软件功能进行完善,而硬件部分需要增加摄像机、照明系统、图像识别模块等,基本上就可以实现更好的获取图像信息,并对图像进行处理后输出到控制系统。需要注意的是,尽管计算机视觉技术在电力系统自动化中的优势越来越明显,但在某些具体的监控中,一般适用于那些需要识别图像的数目少且图像的差别很大的情况,在一些比较复杂的识别要求中,仍需要人工的参与,并不能完全的依靠计算机视觉技术。

结束语

随着我国科学技术的发展,计算机视觉技术越来越成熟,在很多工业领域都有了广泛的应用。在电力系统自动化中的应用,可以对电力系统运行设备的实时状态进行监测,确保设备可以安全稳定运行。在一些无人值守的变电站及电厂环境中综合应用计算机视觉技术及其他技术,可以更好地识别移动物体,并能及时地发出警报。

参考文献

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