变电站巡视中的图像识别技术应用

尹雁和，贾子然，曾毅豪，罗力涛

（广东电网有限责任公司中山供电局，广东 中山 528400）

0 引 言

随着社会经济的发展，各行业对电力供应的要求越来越高，变电站的稳定运行对于提供稳定可靠的电力供应起到了至关重要的作用。为了完成对变电站内设备的监控，需要对变电站的设备进行定期的检查和维护。检查和维护的方式为人工巡视，不仅耗费大量的人力，而且也浪费时间，最重要的是依靠人工巡视往往会导致巡视不清楚或者巡检完不成进而导致变电站设备出现故障不能及时发现，造成连锁事故。同时，由于变电站内有很多高压设备，人工巡视危险性很高。而运用视频监控系统的智能图像识别技术代替人工巡视将成为变电站巡视的发展趋势[1]。

图像识别功能在智能视频监控系统的出现与应用使得智能视频监控系统更加智能，也是视频监控系统发展的重要标志。图像识别算法的实现和选择是智能视频监控技术中的关键点。视频监控系统一般是采用服务器+客户端模式来设计的，在视频数据的采集与传输中是采用基于达芬奇技术的嵌入式客户端实现的，在视频中图像目标的智能检测和识别是采用基于OpenCV库的算法在服务器中进行来实现的。通过视频图像采集到视频传输，再到计算每一帧Harr-Like特征的视频图像的积分图像，目标的检测定位通过检测率基本能够满足识别需要的Adaboost算法设计级联分类器来实现，采用主成分分析法将提取出来的目标的统计特征进行降维，最后目标的识别功能通过支持向量机算法设计多分类器来实现。

1 系统组成及各部分主要功能

如图1所示，本智能视频监控系统采用服务器+客户端模型来设计与搭建的，远程客户端、网络硬盘录像机、视频数据采集端组成智能视频监控系统的三大部分，其中网络硬盘录像机在功能上就相当于监控主机和网络视频服务器的结合。

图1 系统示意图

1.1 远程客户端

智能视频监控系统的远程客户端就是一个平台供上层用户操作和查询使用的，任一时段的视频码流可通过远程客户端进行回放或者观看，同时智能识别现场上送上来的图像，并根据监控现场的图像与设好的条件进行匹配实现异常情况的实时监测。

1.2 网络硬盘录像机

网络硬盘录像机负责控制现场的摄像头以及协调其他部件的工作，通过调节摄像头的各种参数来实现现场监视图像的清晰观看，其中视频存储、多路回放、检索播放、报警联动是网络硬盘录像机的重要功能。网络硬盘录像机可以记录各种操作情况并生成及维护整个系统的日志文件；提供系统用户的添加和删除功能，并且对每个用户进行各种权限的设置；对系统的网络状态进行检测；能够及时将网络设备发生故障时的情况通知管理员，对系统的每一个部件实时检测。

1.3 视频数据采集端

视频采集端分部在变电站的每一个角落，能够无死角监视变电站内的设备运行情况，并且将变电站内的设备运行情况的模拟视频监控信号上送到网络硬盘录像机进行视频信号进行压缩编码。

2 技术的实现

利用图像变换、增强、复原等技术对图像进行处理是智能视频图像识别的定义，智能视频图像识别是一种对图像提取有效特征进而区分分类的技术。模板匹配方法、统计识别方法、句法分析方法是智能视频图像识别技术的3种类别。在一幅图中根据已知模式中寻找相应的模式的方法即为模板匹配方法。各个模式的识别从由特征向量表示的模式中抽取特征并通过划分特征空间来进行即为决策理论方法也称为统计识别方法。以决策函数为基础是统计识别方法的重要特征。每一模式是由子模式或模式元素的分量构成即为句法分析方法，基于语言文法知识是句法分析方法的重要特征。

首先要运用帧间变化检测技术来实现异常发生的有无及发生异常的位置，在得到异常发生的区域和主要信息后，接下来要通过模板匹配算法具体判断异常情况的种类，模板匹配算法必须能够快速准确计算已知模板和未知图像的相似性。模板匹配算法处理连续的大量视频图像对自动处理程度和处理精度较高而对实时性要求相对不太高，通常试送成功采用序惯相似性检测算法(SSDA)。前面检测出来的区域与预先录入的异常情况模板逐一匹配，相似度最大就可以判断属于哪种异常情况。

通过PC控制终端选择变电站并进入变电站视频监控系统，通过视频监控系统实现对变电站中电气设备的巡视，同时对巡视中出现仪器仪表的界面进行图片截取，通过图像识别技术完成对仪器仪表的抄表并生成表格，其具体步骤是：步骤一，通过控制终端选择需要巡检的变电站，并通过系统门禁验证后与待巡检变电站视频监控系统连接；步骤二，通过视频监控系统对变电站中电气设备进行视频及图片信息采集；步骤三，对视频或图片信息中的仪器仪表部分进行图片截取并保存，并通过图像识别技术对截取保存的仪器仪表截图进行识别；步骤四，获取仪器仪表读数并生成数据表格，并与预先录入的阈值进行对比后，生成折线图或条形图。所述变电站以编码或代号的形式在控制终端上显示，其系统门禁验证为身份验证与核实，其具体方式为通过账号、密码的方式进行。所述视频监控系统的信息采集方式为固定角度采集和/或通过控制终端控制进行多角度采集，通过控制终端控制视频监控系统改变焦距，对仪器仪表部分进行针对性信息采集。所述仪器仪表部分图片的截取为人工通过控制终端进行手动截取，并手动标注仪器仪表类别后进行储存，其同一仪器仪表截取的图片为至少两张；仪器仪表为指针式和/或数字式，其均通过图像识别技术进行视数读取。所述控制终端根据获得的视数生成表格，并根据标注的仪器仪表类别与预先录入的阈值进行对比；超出阈值范围后进行报警，并生成固定时间段内相同仪器仪表的折线图或条形图。所述其预先录入的阈值具有提取标号，其标号与相对应的仪器仪表类别相对应。所述其预先录入的阈值具有提取标号，其标号与相对应的仪器仪表类别相对应。

3 技术的有益效果

在变电站巡视中应用具有视频图像识别技术的智能视频监控系统，使得变电站的远程巡视操作成为了现实，并具有仪器仪表视数读取的自动读取和报警功能；能够将变电站现场设备的运行状态进行图片形式的还原，通过辨识技术来对变电站现场进行智能巡检、智能维护及智能监管，不但降低了劳动成本，还提升了运维效率。

4 结 论

本文主要介绍了系统组成及各部分主要功能，其次分析了技术的实现，最后探讨了技术的有益效果。