張振旺　林艷

摘要：當(dāng)今時(shí)代，在我國(guó)各個(gè)領(lǐng)域發(fā)展過程中，人工智能系統(tǒng)得到大力推廣和應(yīng)用。人工智能系統(tǒng)的核心科技之一就是計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，眾所周知，計(jì)算機(jī)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(dòng)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(diǎn)。因此，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)在電力系統(tǒng)中可以發(fā)揮重要作用，同時(shí)人們對(duì)視覺技術(shù)中的圖文識(shí)別、三維技術(shù)也有了更高的要求，以更好地實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng);船舶;電力系統(tǒng)自動(dòng)化

引言

自動(dòng)化是電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷成熟，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中的信息輸入、輸出甚至是存儲(chǔ)和傳輸中都應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)。鑒于電力系統(tǒng)具有功能復(fù)雜，分布范圍廣，管理調(diào)度較為集中等特點(diǎn)，當(dāng)前船舶電力系統(tǒng)自動(dòng)管理系統(tǒng)主要有功率管理系統(tǒng)，部分項(xiàng)目需要船員的巡查和異常判斷，基于計(jì)算機(jī)的視覺圖像技術(shù)在船舶電力自動(dòng)化系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用前景。

1計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的介紹

1.1概念

計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)主要研究計(jì)算機(jī)認(rèn)知能力的一門技術(shù)，其具體主要是通過用攝像機(jī)代替人的眼睛，用電腦代替人的大腦，最終使計(jì)算機(jī)具備類似于人類的識(shí)別、判斷以及記憶目標(biāo)的功能，代替人類進(jìn)行部分生產(chǎn)作業(yè)。人們目前研究的人工智能技術(shù)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容就是計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，通過研究計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)可以讓計(jì)算機(jī)擁有利用二維圖像認(rèn)知三維環(huán)境的功能?？偟膩碚f，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)是在圖像與信號(hào)處理技術(shù)、概率分析統(tǒng)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)技術(shù)以及信息處理技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用計(jì)算機(jī)來分析、處理視覺信息的技術(shù)，它是現(xiàn)代社會(huì)新興起的一門高新技術(shù)。

1.2工作原理

在一定的光照條件下，利用攝像機(jī)等設(shè)備采集實(shí)物的圖像，然后通過網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)把圖像信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部會(huì)經(jīng)過加工處理，形成原始圖像之后再用圖像技術(shù)處理剛才提到的原始圖像，進(jìn)一步處理得到效果比較好的圖像。在圖像里面提取比較有價(jià)值的特征，通過有規(guī)律的分類整理，利用智能識(shí)別的技術(shù)對(duì)提取出的圖像信息進(jìn)行識(shí)別，然后進(jìn)行描述，最后再利用人工智能的技術(shù)得到更高層次的抽象信息，把這些信息儲(chǔ)存起來。

2計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)

2.1人工智能技術(shù)

人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化方面有很強(qiáng)的實(shí)用性，能夠?qū)C(jī)械設(shè)備，各路系統(tǒng)進(jìn)行有效的故障檢測(cè)，從而減輕操作人員的負(fù)擔(dān)，畢竟人眼不是機(jī)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(guó)在常規(guī)電力系統(tǒng)自動(dòng)化中還實(shí)驗(yàn)了全順控的操作系統(tǒng)，這又是人工智能在電氣自動(dòng)化方面的一大嘗試，全順控的操作理念就是系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行，設(shè)備自行運(yùn)轉(zhuǎn)，并且人工智能系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行檢測(cè)和一定的排障，在有錯(cuò)誤指令或者系統(tǒng)異常時(shí)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(yùn)行。全順控只是在電力系統(tǒng)自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)相融合的一個(gè)大膽嘗試，日后會(huì)有更多的人工智能技術(shù)在電力系統(tǒng)自動(dòng)化方面的應(yīng)用。

2.2計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)

將計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)仿真技術(shù)通過模仿高電壓，大功率的電力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)的成本，還清晰直觀地呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)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(shí)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(gè)方面，檢測(cè)、掃描電氣設(shè)備的動(dòng)態(tài)，也有力地支持了電力系統(tǒng)自動(dòng)化在同步控制、安全檢測(cè)、故障檢修方面的進(jìn)步和完善。

3計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)在船舶電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用

3.1在電力線路監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，可通過熱成像圖處理技術(shù)對(duì)輸電線路及其設(shè)備進(jìn)行溫度識(shí)別與分布判斷，從而實(shí)現(xiàn)電力線路的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。例如，在發(fā)電機(jī)、配電板、變壓器引線接觸不良的情況下，過負(fù)荷運(yùn)行必然會(huì)使導(dǎo)電回路產(chǎn)生局部過熱現(xiàn)象，此時(shí)可由無線圖像傳輸設(shè)備、檢測(cè)裝置、傳感器（包括CCD視覺傳感器、位置傳感器以及測(cè)距傳感器等構(gòu)成監(jiān)視系統(tǒng)，以此對(duì)監(jiān)視部位進(jìn)行溫度識(shí)別和分布判斷。同時(shí)，利用軟件分析可準(zhǔn)確獲取輸線路巡檢結(jié)果，從而代替人工完成巡檢工作。該方法受環(huán)境影響較小，特別是在狹小環(huán)境下，可有效解決隱蔽部位巡檢難的問題，且檢測(cè)精確和效率較高，可為線路故障判斷提供可靠依據(jù)。

3.2在線監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

隨著智能化電力系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用，電氣設(shè)備檢修不再以時(shí)間為唯一標(biāo)準(zhǔn)，而是結(jié)合了設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了計(jì)劃?rùn)z修向狀態(tài)檢修的轉(zhuǎn)變。作為電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)中，紅外圖像故障檢測(cè)應(yīng)用最為成功，而計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)則主要應(yīng)用于電氣設(shè)備紅外圖像識(shí)別方面。由于物體的表面溫度為影響紅外圖像的決定性因素，因此目前對(duì)電氣設(shè)備紅外圖像的拍攝和圖譜分析主要以紅外熱像儀為主，同時(shí)也是電力設(shè)備實(shí)施溫度監(jiān)控和電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷的最佳手段。例如，配電板接線不良，接頭部位置溫度異常，在變壓器冷卻系統(tǒng)故障，繞線絕緣惡化、斷路器觸頭接觸不良等情況下所引發(fā)的局部發(fā)熱現(xiàn)象，均可借助紅外圖像進(jìn)行有效識(shí)別。對(duì)于紅外圖像的具體識(shí)別，主要是通過電氣設(shè)備實(shí)時(shí)紅外圖像和標(biāo)準(zhǔn)紅外圖像（即正常運(yùn)行狀態(tài)下的紅外圖像）的對(duì)比實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)變化超過規(guī)定閾值時(shí)，便可判定設(shè)備存在故障，同時(shí)可以對(duì)應(yīng)紅外圖像為依據(jù)確定故障位置。此外，可通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的紅外圖像分析電氣設(shè)備溫度及其分布情況，以此實(shí)施船舶電力設(shè)備運(yùn)行溫度的有效控制。例如，發(fā)電機(jī)過載、配電板匯流拍排高溫、電動(dòng)機(jī)缺相，理論上均可利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)的紅外圖像識(shí)別能力進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。但是，實(shí)際應(yīng)用方面，由于涉及到的圖像分析和模式識(shí)別較為復(fù)雜，因此目前因?qū)嵤╇y度較大還未得到推廣，但是勢(shì)必是以后的發(fā)展趨勢(shì)。

3.3在開關(guān)位置監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

對(duì)于電力設(shè)備中開關(guān)刀閘的監(jiān)測(cè)，計(jì)算機(jī)可通過視覺技術(shù)自動(dòng)識(shí)別開關(guān)刀閘的開合和異常狀態(tài)，并對(duì)異常狀態(tài)（即刀閘不到位狀態(tài)）進(jìn)行報(bào)警。開關(guān)刀閘的狀態(tài)分為閉合狀態(tài)、斷開狀態(tài)以及異常狀態(tài)三種形式。此外，刀閘開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)圖位置監(jiān)測(cè)技術(shù)還可以利用到繼電保護(hù)壓板的位置（聯(lián)通或開斷）監(jiān)測(cè)。繼電保護(hù)壓板隨變電站和電網(wǎng)運(yùn)行方式的變化而改變，而運(yùn)行規(guī)程規(guī)定值班人員應(yīng)掌握并保證壓板位置的準(zhǔn)確性。但是，現(xiàn)實(shí)情況中，因值班人員難以熟記而造成的錯(cuò)誤甚至釀成繼電保護(hù)誤動(dòng)作事故的情況時(shí)有發(fā)生。由于壓板上難以引出電信息，因此一般檢測(cè)方法難以解決這個(gè)問題。在此情況下，采用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，由CCD相機(jī)獲取壓板盤面圖像，然后利用計(jì)算機(jī)對(duì)攝錄的圖像進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，判別出各個(gè)壓板的位置是否符合規(guī)程要求，并對(duì)不符合要求的發(fā)出語音、圖文警報(bào)。

結(jié)語

總而言之，現(xiàn)在計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)已經(jīng)深入發(fā)展到各行各業(yè)中，在船舶電力系統(tǒng)自動(dòng)化中有著廣泛的應(yīng)用前景，隨著技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用，對(duì)船舶電力系統(tǒng)管理方式將會(huì)產(chǎn)生了重大的影響。

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