計算機視覺技術(shù)及其在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用

李顏，黃維宸

（國網(wǎng)武漢供電公司，武漢 430000）

1 引言

人工智能系統(tǒng)被譽為世界三大頂尖科技之一，并開始席卷各行各業(yè)。人工智能系統(tǒng)的核心科技之一就是計算機視覺技術(shù)，眾所周知，計算機視覺技術(shù)大體都是圖像信息組合而成，在電力系統(tǒng)中的自動化方面就需要這樣的圖片信息組合而成的視覺技術(shù)，從而代替工作人員在電網(wǎng)中的一些判斷、分析和操作，避免了人眼主觀性和易疲勞等方面的缺點。因此，計算機視覺技術(shù)在電力系統(tǒng)中可以發(fā)揮重要作用，人們對視覺技術(shù)中的圖文識別、三維技術(shù)也有了更高的要求，以更好地實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化。

2 計算機視覺技術(shù)概述

計算機視覺技術(shù)，顧名思義就是一門用來“看”的技術(shù)，只不過它不是人類用眼去看，而是計算機去看，準(zhǔn)確地說，計算機視覺技術(shù)就是讓計算機甚至是機器去“看”的科學(xué)。計算機視覺技術(shù)屬于計算機技術(shù)的一個分支，是通過使用攝影機、掃描儀、成像儀和電腦等儀器代替人眼，來對目標(biāo)進(jìn)行視覺的識別、分析、測量等行為。作為新興的、正在研究的技術(shù)，計算機視覺技術(shù)逐漸向人工智能方面發(fā)展，人們試圖從理論和相關(guān)技術(shù)中，將圖像和多維數(shù)據(jù)與人工系統(tǒng)相結(jié)合，用來處理信息、控制行為。如此一來，中國成語中的“眼見為實”就有可能在計算機中表現(xiàn)出來，不難想象，這項技術(shù)會在未來將會有更廣闊的發(fā)展前景。

3 計算機視覺技術(shù)的原理和作用

計算機視覺技術(shù)本質(zhì)上就是利用現(xiàn)有的科技手段，將各種能夠成像的系統(tǒng)代替人類的視覺感官，成為另類的感官，再由計算機代替大腦進(jìn)行信息的讀取處理。現(xiàn)在的計算機視覺技術(shù)已經(jīng)擁有一定的智能系統(tǒng)，可以處理一些視覺信息和反饋上的一些問題，尤其是在圖像分類、對象檢測上已經(jīng)很成熟，甚至在目標(biāo)追蹤和語言分割上都有著不俗的表現(xiàn)。計算機視覺技術(shù)現(xiàn)階段的終極目標(biāo)毫無疑問就是AI（人工智能）技術(shù)，達(dá)到讓計算機像人一樣觀察世界，并且具有適應(yīng)生存環(huán)境的能力。計算機視覺技術(shù)在現(xiàn)實生活中應(yīng)用的重要領(lǐng)域莫過于汽車的視覺導(dǎo)航系統(tǒng)，能夠規(guī)劃線路，顯示路面情況。但是到目前為止，車輛的識別系統(tǒng)還不能和人類的視覺相比，不能自主完成對路況和環(huán)境的識別和應(yīng)變處理，因此還不能實現(xiàn)無人駕駛。所以，人們在汽車視覺技術(shù)上的研究方向是讓汽車在無人駕駛的情況下在高速公路上行駛。這需要視覺技術(shù)上很大的突破，確保在高速行駛時實現(xiàn)道路自動識別和道路車輛的識別，但是計算機代替人腦并不意味著計算機要實現(xiàn)人類視覺和思維的完美復(fù)制，計算機系統(tǒng)有著屬于自己的系統(tǒng)信息處理特點。

4 計算機視覺技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用

4.1 計算機仿真技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，計算機仿真技術(shù)作為計算機視覺技術(shù)的先驅(qū)者，對我國電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展起到不可估量的作用。基本上每一次計算機技術(shù)的進(jìn)步，都帶來電力系統(tǒng)深刻改革和技術(shù)的完善。所以，將計算機仿真技術(shù)應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，為電力系統(tǒng)提供了極大的便利，也為電力系統(tǒng)的研究提供了良好基礎(chǔ)，計算機仿真技術(shù)通過模仿高電壓，大功率的電力系統(tǒng)實驗，節(jié)省了實驗的成本，還清晰直觀地呈現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)，縮短了電力系統(tǒng)新技術(shù)的研發(fā)周期，為電力系統(tǒng)在后續(xù)的供電、傳輸和實際應(yīng)用方面提供了有力的數(shù)據(jù)保障。仿真技術(shù)還可以應(yīng)用電力系統(tǒng)的各個方面，檢測、掃描電氣設(shè)備的動態(tài)，也有力地支持了電力系統(tǒng)自動化在同步控制、安全檢測、故障檢修方面的進(jìn)步和完善。

4.2 人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)作為計算機視覺技術(shù)的發(fā)展方向，早在2017年就得到了快速發(fā)展，提出的理論也越來越有依據(jù)，也越來越完善。我國的人工智能技術(shù)也在飛速發(fā)展。現(xiàn)階段，人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)的自動化方面有很強的實用性，能夠?qū)C械設(shè)備，各路系統(tǒng)進(jìn)行有效的故障檢測，從而減輕操作人員的負(fù)擔(dān)，畢竟人眼不是機器，不可能一直處于工作狀態(tài)，人工智能技術(shù)就把工作人員從崗位上解放出來。另外，我國在電力系統(tǒng)自動化中還實驗了全順控的操作系統(tǒng)，這又是人工智能在電氣自動化方面的一大嘗試，全順控的操作理念就是系統(tǒng)自動運行，設(shè)備自行運轉(zhuǎn)，并且人工智能系統(tǒng)會進(jìn)行檢測和一定的排障，在有錯誤指令或者系統(tǒng)異常時能自行調(diào)整指令，甚至在控制不住的情況下，自行警告，自行切斷系統(tǒng)運行。全順控只是在電力系統(tǒng)自動化和計算機視覺技術(shù)相融合的一個大膽嘗試，日后會有更多的人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化方面的應(yīng)用。

4.3 圖像信息獲取

計算機視覺技術(shù)在現(xiàn)階段電力系統(tǒng)自動化方面最好的應(yīng)用就是圖像的識別和信息的獲取。視覺技術(shù)能夠在現(xiàn)有的監(jiān)控設(shè)備和遙視系統(tǒng)中加入圖像識別和信息掃描獲取，從而大幅度提升電力系統(tǒng)自動化的計算效率。所以視覺技術(shù)的加入，能在電力系統(tǒng)自動化方面起到一定的視覺智能作用。

4.4 電力系統(tǒng)自動化設(shè)備的紅外圖像識別

由于物體在紅外線成像儀上的圖像顯示與其自身的溫度有關(guān)，基于此，計算機視覺技術(shù)能對電力設(shè)備整體運行狀態(tài)進(jìn)行掃描和分析，判斷其是否處于安全狀態(tài)，這是電氣設(shè)備故障檢測的最佳手段[1]。比如某種設(shè)備，因為某種原因造成過熱，此時其運行狀態(tài)與正常運行狀態(tài)就會不同，視覺技術(shù)會通過圖像信息的比對檢測出來，然后相關(guān)工作人員就可以排除故障，保證設(shè)備的安全運行。計算機視覺技術(shù)還可以用來判斷物體性能、節(jié)能情況以及電廠冷卻水布局等，但是由于所需要的計算太過于龐大，圖像的識別和信息的處理也過于復(fù)雜，所以在實際的應(yīng)用中還存在一定的難度。

4.5 視覺技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化三維重建中的應(yīng)用

計算機視覺技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化的三維重建技術(shù)可以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)整個運行狀態(tài)、運行規(guī)律的識別和采集，設(shè)備具象化的安全方位衛(wèi)士、視覺技術(shù)可以直接利用光學(xué)原理對于電力系統(tǒng)自動化運行狀態(tài)和整個場地進(jìn)行掃描，然后通過信息的重現(xiàn)整合，組建三維模型。計算機視覺技術(shù)目前應(yīng)用比較成熟的有激光掃描、結(jié)構(gòu)光法等三維技術(shù)，不僅能顯示電力系統(tǒng)的自動化運行情況，還能在無人狀態(tài)下掃描工作場地，外人入侵、煙霧、水火等問題都能夠被其發(fā)現(xiàn)，從而保證電力系統(tǒng)自動化的安全運轉(zhuǎn)和工作場地的安全。

5 結(jié)語

計算機視覺技術(shù)在現(xiàn)在高標(biāo)準(zhǔn)，高強度的電網(wǎng)系統(tǒng)中，與電氣自動化相結(jié)合，簡化了整個電力系統(tǒng)的操作，也讓電力系統(tǒng)向智能化的發(fā)展道路前進(jìn)，利用計算機視覺技術(shù)設(shè)計一種真實的適度的視覺系統(tǒng)，用來代替人工操作將成為未來的一種發(fā)展趨勢。但是，隨著計算機視覺技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對于信息的識別和分析，以及智能化的處理方式有了更高的要求，這就需要視覺技術(shù)實現(xiàn)更高更快速的運行，并實現(xiàn)更智能化的發(fā)展。因此，計算機視覺技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化方面還有很長的路要走，相關(guān)工作人員也要加大對視覺技術(shù)的研究力度，讓計算機視覺技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化方面得到更好地應(yīng)用。