图像识别在电力信息化中的应用

张靖　郝宇星　薛晓茹　张永梅　路宇

摘 要：文章主要从电力信息化的角度来探讨图像识别技术在电力系统中应用的相关问题。首先对图像识别技术进行概述，然后分析了我国电力信息化的现状，最后探讨了图像识别在电力信息化中可能应用的领域。

关键词：电力系统；图像识别；信息化

电力是我国经济发展的能源基础，推动电力信息化对于我国的能源安全而言无疑是一个有效的保障。图像识别是信息技术中的代表，如何在电力系统中应用图像识别技术将是今后电力信息化需要思考的重要问题。

1 图像识别技术概述

所谓图像识别，就是通过计算机对于获取的图像进行分析、处理以及理解，从而分辨出不同模式下的目标的技术。随着信息化进程的不断加快，图像识别在社会各个行业中的应用越来越深入，成为生产生活中的一种重要技术手段，尤其是对于人工智能的发展具有重要的支撑作用。在进行图像识别之前首先必须获取所需的图像，主要通过摄影机、摄像机来获得。由于在图像获取的过程中会受到仪器本身以及外部环境等因素的影响，需要对所获取的图像进行预处理，从而去除图像中的干扰和噪声，提高图像的质量。之后还需要应用计算机图像处理技术如变换、增强、分割等对于图像的特征进行提取和分析，对图像内的物体的特征进行描述。在图像识别的过程中，图像识别模型的构建是必不可少的环节，其中应用得较多的有模板匹配以及原型匹配模型两种。利用模板匹配模型进行目标的识别必须只能分辨出与模板相一致的目标，而原型匹配模型在对目标物进行识别时只需要目标与原型模板存在相似性即可进行识别。

随着我国经济社会的不断发展和进步，其对于电力的需求在不断增加，如何安全高效地为社会发展提供充足的电能成为电力系统改革的重点目标。而通过应用计算机信息技术实现电力信息化无疑是一个重要的选项，作为计算机技术的一个重要分支，图像识别相信可以在电力信息化的过程中发挥出重要的支撑作用[1]。

2 我国电力信息化的现状

电力工业是一个涉及规划设计、施工、生产、配送、营销等多个环节的复杂信息，电力信息化就是通过计算机信息技术对电力工业的各个环节进行信息化改造，从而实现整个系统的现代化升级，将传统的电力工业打造成高度集约化、知识化以及化工业的产业。实现电力信息化是不断提高电力工业核心竞争力的必由之路，它主要涵盖了管理信息化以及生产过程自动化这两个大的方面。

我国的电力信息化发端于20世纪60年代，通过早期的信息技术初步实现了变电站以及发电厂的自动化控制和监测。到了20世纪90年代以后，计算机信息技术的发展一日千里，各种新技术手段不断涌现，我国电力信息化的发展也呈现出了井喷的态势。电力信息化改变了原来仅仅局限于单机和单项目的信息化局面，开始朝着整体性、网络化以及综合性的方向迈进，由局部应用延伸到了全局应用，由单机运行延伸到了网络化运行，信息化水平大大提高。现如今，信息化已经成为所有电力企业经营、生产以及管理的重要战略目标[2]。

3 图像识别在电力信息化中的应用

图像识别是计算机技术中的重要分支，它代表着未来技术发展的一个重要方向。在电力信息化的过程中，研究和应用图像识别技术对于电力信息化的进程具有促进作用。

3.1 图像识别在电力设备在线检测中的应用

电力设备检测是我国电力系统最早实现信息化的环节之一，图像识别技术由于其具有高度智能化的优势，在电力设备检测中可以发挥重要的作用，进一步提高电力设备检测的自动化和智能化水平。利用图像识别技术来进行电力设备检测不仅是必要的，而且也是可行的[3]。

3.1.1 基于图像识别的电力设备检测总体方案

许多发电厂和变电站都构建起了较为完善的视频监测系统，以此为基础可以实现通过图像识别技术来检测和分析电力设备的目的。数字摄像机是视频监测系统中对于电力设备运行状态进行监控的主要设备，它的传感器是电荷耦合元件（Charge-Coupled Device，CCD），可以将获得的信息转换成光信号然后传输到监控计算机。在整个系统中，监控计算机是核心，图像的处理、分析和识别都有赖于它来进行。在数字摄像机采集到监控图像后，计算机就会通过图像識别技术进行分析和处理，如果发现电力设备异常就会通过GPRS无线网络向主站计算机发送报警，进行预警。

3.1.2 图像识别的流程

图像识别是一个至关重要的环节，在这个环节中包含着多个不同的步骤，每一个步骤对于识别的结果都有重要的影响，决定着电力设备检测工作能否顺利进行下去。

（1）进行图像预处理。

受到各种因素的影响，通过数字摄像机采集的图像存在着各种各样的质量问题，如果没有经过图像预处理的环节就直接拿过来用就会对识别和分析的结果带来极为不利的影响。在这个步骤中先要把采集的图像进行灰度化处理，然后通过平滑滤波将图像中的噪声干扰进行消除，在通过平滑滤波处理图像时可以采用引入加权系数的平滑模板来实现。在进行平滑处理后通过直方图均衡处理来保障图像的质量。

（2）选取二值化阈值。

在图像识别过程中需要占用计算机内存，如果图像的量大就会影响到计算和识别的速度，不利于保障电力设备检测的实时性。除了提高硬件性能外还可以通过改进算法来提高处理的速度。通过把图像带灰度的数字信号转换成二值数字信号可以为图像分析提供更大的便利，提升计算和识别的速度。图像二值化主要有全局阈值、动态阈值以及局部阈值这3种方法。

（3）识别电力设备。

在完成了以上两个步骤后，目标图像的质量已经可以满足分析和识别的要求，开始进入了电力设备原件的识别阶段。在识别电力设备时，如果采用模版匹配模型的识别方法无疑是极为低效的，不利于电力设备检测能力的提升，因此，可以通过序贯相似性检测算法来进行电力设备识别工作。

（4）故障分析和判断。

进行电力设备检测的目的除了监控设备的运行状态以外，还包括找出出现故障的电力设备，并判断故障类型，最终排除设备故障。为了实现电力设备运行状态的判断，就需要通过帧差法将当前的图像与历史图像进行比对来判断，要是设备存在异常状态，图像中就会出现突变、新增轮廓等。然后系统就可以发出报警信号，提醒相关人员进行故障排除。

3.2 图像识别在电力营销中的应用

电力营销是电力工业系统中的一个重要环节，在供电企业业务中占据着核心的地位，电力营销的质量决定着电力企业的生存和发展。随着供电企业信息化建设的不断推进，信息化的营销管理系统已经得到了全面的推广，并且促进了电力营销服务质量的提高，但是其中还有一些问题没有得到有效的解决，需要借助于新的技术手段进行进一步的改善。其中撤回电能表表数填写就是其中较为突出的问题之一，由于需要操作员通过营销管理系统进行手工录入，很可能会出现误操作影响到信息的准确性，给企业和客户造成损失。若能将图像识别技术应用到电力营销中，撤回电能表表数填写就能通过机器和程序自动完成，电能表型号、电能表表示数以及电能表条码信息的准确性将会有大幅度的提升。

电力营销图像识别系统需要有一个固定的操作平台，在平台中把撤回电能表置于拍照区，计算机就会自主控制数码相机进行图像的采集，在采集完图像后就可以通过图像识别技术来识别电能表的型号、表示数以及条码等。操作台主要由工控主机、数码相机、控制开关以及显示器等设备构成，它是整个系统的核心。在采集完撤回表相关信息后还可以通过信息管理功能对于相关的信息进行管理，完成整理、分析、统计等相关工作。

4 结语

总之，图像识别是一项先进的技术，将其应用于电力系统中可以有效推动电力信息化的进程，促进电力系统的技术升级。

[参考文献]

[1]孙景明.电力信息化安全的重要性及构建[J].中国科技纵横，2016（9）：164.

[2]马青，管保安，张扬，等.基于图像识别技术的电力系统在线监测[J].华电技术，2011（11）：31-34.

[3]胡博，刘国华，李伟，等.图像识别技术在电力行业中的应用[C].南宁：电力行业信息化年会，2009.