電氣設(shè)備智能檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)探討

任 麗

(常州科技經(jīng)貿(mào)技工學(xué)校，江蘇 常州 213000)

電氣設(shè)備系統(tǒng)的全面檢測和故障測試日益重要，能夠針對異常發(fā)熱等現(xiàn)象，具體檢測故障點。因此本文的設(shè)計采用紅外熱成像技術(shù)，檢測系統(tǒng)是否存在漏磁、漏油、接觸電阻過大、設(shè)備銹蝕、部件松動和斷裂等現(xiàn)象。在傳統(tǒng)電氣設(shè)備中，技術(shù)人員手持紅外設(shè)備進行檢測，檢測過程依賴經(jīng)驗，效率降低，容易存在誤區(qū)，加之紅外圖像數(shù)據(jù)的逐漸增多，必須要帶智能設(shè)備代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工設(shè)備，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，基于圖像分類技術(shù)，建立紅外圖譜庫，實現(xiàn)電氣設(shè)備故障檢測的自動化和智能化。

1 電氣設(shè)備智能檢測系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)

1.1 紅外熱成像技術(shù)及溫度提取

紅外線是物體向外熱輻射而產(chǎn)生的，不同的物體由于溫度不同，所以向外輻射的能量密度也不相同。這樣傳感器就能接收到不同的信號，在具體測試中有2種方式，一種是比色條提取信息，另一種是傳感器數(shù)據(jù)計算溫度。前者根據(jù)比色條像素值和溫度值之間的關(guān)系確定溫度圖像，熱力學(xué)公式進行計算得到溫度。從精確度上來看，傳感器數(shù)據(jù)的精確程度要遠遠高于比色條的溫度。

1.2 圖像預(yù)處理

首先是圖像灰度化處理，對傳統(tǒng)RGB圖像模型進行灰度處理，這樣圖像僅包含亮度信息，存儲空間大大減少，運算速度相應(yīng)增加。其次是圖像去噪，去除干擾因子，以值濾波、中值濾波和高斯濾波等方式進行處理。再次是圖像增強，采用微分方法、Butterworth高通濾波、高低帽變換的方法進行處理。

1.3 圖像分割

利用域內(nèi)相似性和域間差異性，根據(jù)圖像的紋理特征提取內(nèi)容中的重點目標，比如某設(shè)備的某個部位因為溫度一致而具有相同顏色，而另一個部位因為溫度差異顯示出不同的顏色。此時可以將一致的部分分割出去，減少干擾，一般的提取方法有基于閾值的提取算法、基于邊緣的提取算法、基于區(qū)域的提取算法。除此之外，還可以利用非經(jīng)典方法，即基于K-means聚類算法的電氣設(shè)備紅外圖像提取方法，該方法需要大量實驗確定統(tǒng)計的K值。

1.4 圖像識別

采用模板匹配算法進行測試，設(shè)計一個相似性函數(shù)，進行匹配。其次，采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，建立基于統(tǒng)計學(xué)和信息學(xué)的數(shù)學(xué)模型，引進由卷積核構(gòu)成的卷積層，在模擬的過程中不斷提升其精確性。通過局部感知、權(quán)值共享、池化等方式降低參數(shù)數(shù)目。

2 系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)需求

滿足電網(wǎng)等電氣設(shè)備的檢測需要，采集巡檢機器人、無人機等先進設(shè)備拍攝的照片，降低人力查看的消耗量，提升智能化水平。同時通過圖像灰化處理降低存儲空間，改變過去定時巡檢任務(wù)工作效率較低以及沒有完善的設(shè)備紅外信息數(shù)據(jù)庫的局面。系統(tǒng)的功能性需要主要包括以下幾個方面：紅外診斷功能描述、紅外圖像數(shù)據(jù)管理功能描述、紅外數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能描述、紅外任務(wù)安排功能描述、用戶權(quán)限管理功能描述等。系統(tǒng)涉及的崗位主要包括巡檢、維修、管理員模塊管理、普通用戶圖像上傳等。軟件方面能夠適用于Windows、麥金塔、Linux系統(tǒng)，采用PHP開發(fā)環(huán)境，使用TensorFlow和keras深度學(xué)習(xí)框架，使用MySQL數(shù)據(jù)庫進行存儲。系統(tǒng)硬件采用web服務(wù)器，內(nèi)存64g，cpu采用因特志強系列，硬盤空間至少10T以上，客戶端的配置要求較低，一般機器皆可以滿足。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計

以先進性、智能化、實用性、經(jīng)濟性、易維護為原則，重點考慮系統(tǒng)的安全性，杜絕黑客攻擊和病毒侵入，系統(tǒng)能夠兼容市面上主流操作系統(tǒng)，具有可維護性和可拓展性。系統(tǒng)模塊包括圖像預(yù)處理、溫度提取、圖像分割、設(shè)備識別四個方面。在系統(tǒng)設(shè)計中，要充分考慮電氣設(shè)備的特性，根據(jù)電氣設(shè)備不同的溫度差異進行特定設(shè)計，提升系統(tǒng)的功能性。

2.3 系統(tǒng)實現(xiàn)

比較不同濾波器的濾波效果，提升傳感器的性能，抑制噪聲，提升其清晰度。在設(shè)備出現(xiàn)異常時，系統(tǒng)不僅要能夠向工作人員發(fā)出警告，及時提醒維修，而且要具有繼電保護功能，在發(fā)生故障時，切換到備用工作的線路和設(shè)備。同時系統(tǒng)要能夠識別多種故障模式，實施對電氣設(shè)備的故障進行診斷。

3 結(jié)語

電氣設(shè)備智能檢測系統(tǒng)要本著智能化的原則，充分使用紅外線溫感原理，不斷深化設(shè)計，創(chuàng)新圖像識別、模型分析和傳感器技術(shù)。