基于图片分析的线路消缺验收及管理方法研究

苏良智等

摘要：输电线路消缺是输电设备运维与管理中的重要环节，消缺的效果关乎输电线路的本质安全和运维人员的验收工作量。文章提出一种基于图片分析技术的输电线路消缺及验收管理方法，解决线路受停电时间限制不能开展全面验收的问题，提升了输电线路安全防范能力，实现了线路消缺自动验收，提高了输电设备运维管理的效率和水平。

关键词：图片分析；输电线路消缺；验收管理；图片采集；输电设备 文献标识码：A

中图分类号：TM732 文章编号：1009-2374（2016）06-0019-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.06.010

输电线路消缺是一个有明确对象和目的的作业过程，是输电设备运维与管理中非常重要的一个设备质量管控环节。因受线路停电时间、人力资源、天气情况、所处地理环境诸多因素影响，所以线路消缺施工的质量关乎输电线路的本质安全及运维人员开展验收的工作量与工作强度。因此，有效加强施工质量管理和提高线路消缺验收管理，对于提升输电线路安全防范能力、提高输电设备运维管理的效率和水平有着非常重要的作用。

1 图像分析技术

20世纪60年代以来，在图像分析方面已有众多的研究成果，从针对具体问题和应用的图像分析技术逐渐向建立一般理论的方向发展。图像分析与图像处理、计算机图形学等研究内容密切相关，而且相互交叉重叠。图像处理主要研究图像传输、存储、增强和复原；计算机图形学主要研究点、线、面和体的表示方法以及视觉信息的显示方法；图像分析着重于构造图像的描述方法，更多的是用符号表示各种图像，利用各种有关知识进行推理，而不是对图像本身进行运算，其研究内容包括但不局限于使用图像处理的各种技术，它更倾向于对图像内容的分析、解释和识别，因而图像分析和计算机科学领域中的模式识别、计算机视觉关系更为密切。

2 线路消缺验收现状

目前输电线路消缺验收和管理主要采用人工方式，其方法是：在人工登塔抽查验收的基础上，辅以人工对消缺前后拍摄图片逐个进行检查核实。这种方法的不足之处在于：一方面需要人工逐个图片进行翻检，工作量非常大，且消缺前后照片不能直观展示，还容易发生视觉疲劳引起误判，长久会对人的视力造成严重损害；另一方面需要人工手工填写具体的消缺效果信息，其工作量仍然非常大，也不适应信息化管理的需求。同时，受线路停电时间的限制，对消缺现场进行的抽检验收和消缺图片的检查历时较长，会导致实际工作中验收的覆盖面不全，可能会留下部分隐患，导致整条线路处于非稳定运行状态。因此，需要运用计算机图像处理技术替代简单的人工“识图”功能，在解放沉重的人工作业量的同时，提高输电设备运维管理的效率和水平。

3 研究思路

针对目前线路检修过程中开展的检修全过程图片拍摄现状，提出一种基于“识图”功能的输电线路消缺验收及管理方法，利用图像分析处理的技术来分析底层特征和上层结构，提取具有一定智能性的信息，实现线路消缺智能自动验收，大大减少人工参与的工作量，且有利于建立规范化的电子资料。

4 系统设计与实现

4.1 扎根理论方法

扎根理论（Grounded theory）作为定性研究方法中比较科学有效的一种方法，此理论最早由Galsser和Strauss两位社会学者在1976年发展出来。所谓扎根理论，是指经由系统化的资料搜集与分析而发掘、发展，并已暂时地验证过的理论，它在某一场合指代一种研究方法，在另一场合则指代基于该方法得出的研究结论。

扎根理论的研究方法是一个不断比较、思考、分析、转化资料成概念，最后建立理论的过程。这种重视资料、重视互动的方法特性，促使研究者借助与研究对象的连续、亲密互动和贴近观察来收集资料，并在互动中不断提高提炼全新结论的理论敏感性，丰富其归纳提炼的研究结论。该研究方法的核心是资料收集与分析过程，该过程既包含理论演绎，又包含理论归纳。它将所搜集或转译的文字资料加以分解、指认现象、将现象概念化，再以适当方式将概念重新抽象、提升和综合为范畴以及核心范畴的操作化过程。范畴间复杂交错的本质关系就是研究所得的理论，其流程表述如图1所示：

图1 扎根理论研究的一般流程

4.2 系统设计

4.2.1 图片信息分析。对线路检修过程中拍摄的大量图片进行系统性分析，通过分析图片在文件名称、像素数目、分辨率、文件大小、采集设备及时间、采集对象等方面具有的共性，确定批量图片采集需要制定统一的图片采集及管理标准和要求。

4.2.2 图片采集管理。制定图片拍摄设备参数设置、拍摄图片数量及质量、图片规范命名及存储等规定，要求施工单位在消缺的同时，按照要求采集并管理消缺前后的图片。

4.2.3 系统设计。基于Windows系统、.net Framework运行环境，针对缺陷图片与消缺图片在基本属性及特征方面的共性与差异，采用Microsoft Visual Studio 2010构架开发批量图片分析处理软件，利用VBA工具及Office对象模型，分析并获取若干类图片对象中蕴涵的丰富信息以及这些对象的基本特征和属性，利用图像检索技术和数据挖掘技术，提取过滤后分析对象的内容和信息，将这些属性信息内容通过自动验收系统进行展示，实现消缺前后图片自动匹配、自动验收、自动判断消缺结论、自动统计消缺情况、自动生成消缺验收报告。系统主要功能模块及开发流程如图2所示：

图2 系统主要功能模块及开发流程

4.3 系统运用

运用系统进行线路消缺验收，用户需要采用如下步骤进行操作：

步骤1：准备好具有Windows XP或Windows7系统、安装有office软件（主要是word和excel）、具有.net Framework 2.0及以上运行环境的计算机。

步骤2：准备好符合规定要求的全部缺陷清单和缺陷消除前后的图片。

步骤3：启动系统程序，选择待验收图片路径。如图3所示：

图3 系统程序启动界面

步骤4：系统给出分析结果供用户查看。用户可以根据自己的侧重点进一步细看。如图4所示：

图4 系统分析结果

其中，分析结果页面是系统的重要部分，为确保更好的分析效果显示，建议采用15寸以上显示屏，用户浏览起来视觉效果会更加直观。

5 结语

针对具体对象的图像分析技术已经应用在工业、检测、遥感、计算机、军事等技术中，图像识别技术及三维图像技术研究在计算机领域也取得重大突破。本文应用图片的基本特征和属性，在线路消缺验收及管理方面取得了一定的成效，主要表现在：（1）减少了人工登塔验收工作量，节约了运维成本，减少了线路停电时间，提高了线路可靠性；（2）实现了智能化数据处理验收，改变了传统模式，提高了工作效率；（3）在规范检修资料的同时，提高了归档资料的规范性。

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作者简介：苏良智（1981-），男，国网浙江省电力公司检修分公司工程师，硕士，研究方向：超高压输电线路管理；吴坤祥（1984-），男，国网浙江省电力公司检修分公司工程师，研究方向：超高压输电线路管理；郑琪（1985-），男，国网浙江省电力公司检修分公司助理工程师，研究方向：超高压输电线路管理；江洪成（1976-），男，国网浙江省电力公司检修分公司高级工程师，研究方向：超高压输电线路管理；许杨勇（1980-），男，国网浙江省电力公司检修分公司工程师，研究方向：超高压输电线路管理。

（责任编辑：周 琼）