远程数字视频监控与图像识别技术在电力系统中的应用

摘要：在电力系统中应用远程数字视频监控与图像识别技术有利于及时进行设备维护和故障排除。文章介绍了远程数字视频监控与图像识别技术及其应用现状，说明了一般的图像识别过程。采用图像识别技术可对设备信号灯、7 段式数字、指针位置、开关位置和变压器油液面位置进行识别，文章介绍了具体识别过程。指出远程数字视频监控与图像识别技术在电力系统中具有广阔的应用前景。

关键词：电力系统；视频监控；数字图像处理；图像识别

1 图像识别技术应用概述

远程数字视频监控与图像识别系统是指能接收在远程现场采集到的数字视频信号，并实时传送到监控中心，在监控中心对现场进行远程监视，控制远程摄像机动作，并能根据需要对采集到的数字视频图像进行分析、处理和识别的系统。它主要由远程数字视频监控和数字图像识别两部分组成。这两部分以前属于两个独立的研究领域，但数字化技术、计算机和通信技术的快速发展使这两部分功能的结合成为可能。视频采集时采用标准的数字视频压缩格式，如MPEG–2 、MPEG–4 、H.261 、H.263 、MJEPG等，视频传输时广泛采用Web技术体系，支持Internet技术标准，包括支持TCP/IP、HTTP、FTP、SMTP等协议，客户可用浏览器进行访问。整个监控网络能直接与计算机局域网、企业内部的Intranet或Internet相联，可直接采用数字图像识别技术对采集到的视频图像进行处理。因此，将数字视频监控与数字图像识别技术相结合成为数字图像处理研究的热点。视频监控系统在电力、通信、交通等领域及银行、工厂、博物馆、宾馆中得到了广泛应用，以实现生产过程监控、调度、防盗、防火等功能，在监控过程中可利用声、光、电进行综合报警；图像识别技术在文字识别、指纹识别、人脸识别、产品检测、军事侦察、气象分析、病理分析、自然灾害预测等方面也得到了应用。目前有些电力公司在电厂、变电站安装了视频监控系统，可实现监视现场设备、控制远程摄像机动作、数字视频录像等功能。但这些视频监控系统只有视频监视功能，没有视频图像识别功能。为充分发挥视频监控系统的功能，更准确地判断现场发生事故告警的原因，应采用远程数字视频监控与数字图像识别系统，以实现设备告警的图像识别，为事故检测提供新的手段，为事故分析提供可靠的依据。

2图像识别技术在配网设备状态监测中的应用

2.1 识别信号灯

针对设备的信号灯来讲，其主要有三种颜色的灯，即黄、绿、红灯；在实际识别信号灯时，从基础层面来考量，就是对这三种颜色的信号灯进行识别，即区分各灯的亮与灭，可以根据实际需要，利用直方图的方式，将信号灯所对应的颜色特征值给计算出来，包含均值差、差值平方、方差等。如果有红灯处于亮的状态时，针对其像素值来讲，多分布在230~255 区间内，最大像素点数为130 ；如果红灯处于灭的状态时，大多象素值均分布于70~185 区间内，最大象素点数是18 。依据此特征，借助于2 种情况的象素值，以及其与象素点数之间所存在的差值平方，便可以比较简单的对信号灯的亮与灭进行识别。

2.2 识别7 段式数字

在整个电力系统自动化设备架构中，囊括有许多液晶数字，或7 段式数字灯，用作各种数值的显示，如温度、电流及电压等。借助于监控识别技术，能够比较准确且全面的将处于被监视状态的液晶数字或7 段式数字灯的数值给识别出来。7 段式数字的基本结构见图1 所示，针对液晶所显示出的“53 ”图像来讲，其借助于24 位真彩色图，向阈值分割、8 位灰度图、形态膨胀与中值滤波预处理过程的处理结果转变。由此可知，经过图像预处理操作后，7 段式数字变得非常清晰，通过开展字符分割处理后，在相应段内，仅需对其是否存在黑色色素进行判断，便可以将7 段式数字的数值给识别出来。

（1 ）7 段式数字结构 （2 ）数字“53 的”图像预处理结果

图1 数字“53 ”图像预处理结果及7 段式数字结构

2.3 识别指针位置

在整个电力系统当中，囊括有许多指针式的设备仪器，比如温度表、气压表、电流表及电压表等。在对指针位置进行识别时，可以采用如下方法：其一，利用比较常用的告警区域指针查找法，也就是先完成告警区域的划分与设定，然后以目标图像为基础对象，对其坐标进行相应变换，将指针的圆心找出来，并对指针临界告警斜率给予明确，如此一来，便能够在所设定的告警区域范围内，对是否有指针进行查找，如果经查找，从中发现存在指针，那么便会即刻发出告警，不然，会继续进行监视，不会发出告警；其二，在对指针圆心给予明确后，识别指针，后将指针的角度计算出来，借助于所计算出的角度，以及事先设定好的告警角度值，进行对应性比较，从中便可以明确有无告警发出。

2.4 识别开关位置

无论是电力系统当中的二次设备，还是通信设备当中的供电电源设备，在其内部均设置有自动跳闸开关，用作控制各路输出的直流电路，借助于图像识别技术，便能对此开关的位置进行准确识别。在整个变电站自动化系统架构当中，需要结合实际情况及需要，以断路器的开关为对象，就其处于分或合的状态进行判断。现阶段，多借助辅助结点对开关当前的位置以及运行状态进行判断，但需要指出的是，因会受到各种因素的影响，比如老化、磨损及腐蚀等，有时候会出现辅助开关难以切换到位的情况，难以对开关的真实位置进行正确判断，因此，其在实际开展调度指挥时，为其提供了许多无价值或错误的信息，此时，需要以人工的方式，在施工现场开展针对性的观测；另外，要想将故障排除，通常情况下，需要花费比较长的时间，因而给电网的正常、安全供电，带来了许多弊端与隐患，严重时还需要大面积停电维修；但针对主开关来讲，其均联动1 个分、合的指示牌，通过识别分合指示牌的图像，能够对开关位置所呈现出的变化进行识别。

2.5 识别变压器油液面位置

针对变压器油液面的高度来讲，其伴随着变压器内部温度的增加而不断升高。通常情况下，在变压器的内部均会设置有温度表，用作对变压器温度的检测，而且还能把所检测到的温度数据，向变电站自动化系统进行实时传送，但需要指出的是，经检测所得到的温度数据，较难准确、直观且全面的反应出变压器内部油液面升高的具体位置。另外，伴随变压器在具体的运行时间方面的持续增加，会出现不同程度的金属腐蚀，而且密封材料也会出现不同程度的老化，因此，受此些不良因素的影响，变压器油会出现泄漏情况。

3 识别结果处理

在开展图像识别与视频监控时，针对需要监视的目标，将预置位、告警阈值设置好之后，系统便可以根据实际需要，开展轮询各监视目标，也就是按照事先设定好的具体预置位，依据一定顺序，对识别目标逐个进行监控与识别；如果从中得知信号灯出现指针变化、亮或灭以及开关位置出现变化、7 段数字大于既定范围、变压器在具体的油液面位置上超过既定范围等，均能比较详细且准确的显示在操作界面中，发出声音警报，并且把所发生事件的类型及时间，均准确的记录在数据库当中，而且还能将其中的图像保存下来，使数据库相关参数与图像之间建立链接关系，以便后续查看。

结束语

综上所述，针对监控识别系统而言，除了能够监视、识别信号的功能之外，还具有遥视功能，因能够查知或观看到设备的当前实况，所以，可以及时、准确且全面的维护设备，并将所存在的故障给排除掉。因此，在电力系统中应用监控识别系统，应用价值高，前景广阔。