基于圖片分析的線(xiàn)路消缺驗(yàn)收及管理方法研究

蘇良智等

摘要：輸電線(xiàn)路消缺是輸電設(shè)備運(yùn)維與管理中的重要環(huán)節(jié)，消缺的效果關(guān)乎輸電線(xiàn)路的本質(zhì)安全和運(yùn)維人員的驗(yàn)收工作量。文章提出一種基于圖片分析技術(shù)的輸電線(xiàn)路消缺及驗(yàn)收管理方法，解決線(xiàn)路受停電時(shí)間限制不能開(kāi)展全面驗(yàn)收的問(wèn)題，提升了輸電線(xiàn)路安全防范能力，實(shí)現(xiàn)了線(xiàn)路消缺自動(dòng)驗(yàn)收，提高了輸電設(shè)備運(yùn)維管理的效率和水平。

關(guān)鍵詞：圖片分析；輸電線(xiàn)路消缺；驗(yàn)收管理；圖片采集；輸電設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM732 文章編號(hào)：1009-2374（2016）06-0019-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.06.010

輸電線(xiàn)路消缺是一個(gè)有明確對(duì)象和目的的作業(yè)過(guò)程，是輸電設(shè)備運(yùn)維與管理中非常重要的一個(gè)設(shè)備質(zhì)量管控環(huán)節(jié)。因受線(xiàn)路停電時(shí)間、人力資源、天氣情況、所處地理環(huán)境諸多因素影響，所以線(xiàn)路消缺施工的質(zhì)量關(guān)乎輸電線(xiàn)路的本質(zhì)安全及運(yùn)維人員開(kāi)展驗(yàn)收的工作量與工作強(qiáng)度。因此，有效加強(qiáng)施工質(zhì)量管理和提高線(xiàn)路消缺驗(yàn)收管理，對(duì)于提升輸電線(xiàn)路安全防范能力、提高輸電設(shè)備運(yùn)維管理的效率和水平有著非常重要的作用。

1 圖像分析技術(shù)

20世紀(jì)60年代以來(lái)，在圖像分析方面已有眾多的研究成果，從針對(duì)具體問(wèn)題和應(yīng)用的圖像分析技術(shù)逐漸向建立一般理論的方向發(fā)展。圖像分析與圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等研究?jī)?nèi)容密切相關(guān)，而且相互交叉重疊。圖像處理主要研究圖像傳輸、存儲(chǔ)、增強(qiáng)和復(fù)原；計(jì)算機(jī)圖形學(xué)主要研究點(diǎn)、線(xiàn)、面和體的表示方法以及視覺(jué)信息的顯示方法；圖像分析著重于構(gòu)造圖像的描述方法，更多的是用符號(hào)表示各種圖像，利用各種有關(guān)知識(shí)進(jìn)行推理，而不是對(duì)圖像本身進(jìn)行運(yùn)算，其研究?jī)?nèi)容包括但不局限于使用圖像處理的各種技術(shù)，它更傾向于對(duì)圖像內(nèi)容的分析、解釋和識(shí)別，因而圖像分析和計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中的模式識(shí)別、計(jì)算機(jī)視覺(jué)關(guān)系更為密切。

2 線(xiàn)路消缺驗(yàn)收現(xiàn)狀

目前輸電線(xiàn)路消缺驗(yàn)收和管理主要采用人工方式，其方法是：在人工登塔抽查驗(yàn)收的基礎(chǔ)上，輔以人工對(duì)消缺前后拍攝圖片逐個(gè)進(jìn)行檢查核實(shí)。這種方法的不足之處在于：一方面需要人工逐個(gè)圖片進(jìn)行翻檢，工作量非常大，且消缺前后照片不能直觀(guān)展示，還容易發(fā)生視覺(jué)疲勞引起誤判，長(zhǎng)久會(huì)對(duì)人的視力造成嚴(yán)重?fù)p害；另一方面需要人工手工填寫(xiě)具體的消缺效果信息，其工作量仍然非常大，也不適應(yīng)信息化管理的需求。同時(shí)，受線(xiàn)路停電時(shí)間的限制，對(duì)消缺現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的抽檢驗(yàn)收和消缺圖片的檢查歷時(shí)較長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際工作中驗(yàn)收的覆蓋面不全，可能會(huì)留下部分隱患，導(dǎo)致整條線(xiàn)路處于非穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。因此，需要運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)替代簡(jiǎn)單的人工“識(shí)圖”功能，在解放沉重的人工作業(yè)量的同時(shí)，提高輸電設(shè)備運(yùn)維管理的效率和水平。

3 研究思路

針對(duì)目前線(xiàn)路檢修過(guò)程中開(kāi)展的檢修全過(guò)程圖片拍攝現(xiàn)狀，提出一種基于“識(shí)圖”功能的輸電線(xiàn)路消缺驗(yàn)收及管理方法，利用圖像分析處理的技術(shù)來(lái)分析底層特征和上層結(jié)構(gòu)，提取具有一定智能性的信息，實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路消缺智能自動(dòng)驗(yàn)收，大大減少人工參與的工作量，且有利于建立規(guī)范化的電子資料。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4.1 扎根理論方法

扎根理論（Grounded theory）作為定性研究方法中比較科學(xué)有效的一種方法，此理論最早由Galsser和Strauss兩位社會(huì)學(xué)者在1976年發(fā)展出來(lái)。所謂扎根理論，是指經(jīng)由系統(tǒng)化的資料搜集與分析而發(fā)掘、發(fā)展，并已暫時(shí)地驗(yàn)證過(guò)的理論，它在某一場(chǎng)合指代一種研究方法，在另一場(chǎng)合則指代基于該方法得出的研究結(jié)論。

扎根理論的研究方法是一個(gè)不斷比較、思考、分析、轉(zhuǎn)化資料成概念，最后建立理論的過(guò)程。這種重視資料、重視互動(dòng)的方法特性，促使研究者借助與研究對(duì)象的連續(xù)、親密互動(dòng)和貼近觀(guān)察來(lái)收集資料，并在互動(dòng)中不斷提高提煉全新結(jié)論的理論敏感性，豐富其歸納提煉的研究結(jié)論。該研究方法的核心是資料收集與分析過(guò)程，該過(guò)程既包含理論演繹，又包含理論歸納。它將所搜集或轉(zhuǎn)譯的文字資料加以分解、指認(rèn)現(xiàn)象、將現(xiàn)象概念化，再以適當(dāng)方式將概念重新抽象、提升和綜合為范疇以及核心范疇的操作化過(guò)程。范疇間復(fù)雜交錯(cuò)的本質(zhì)關(guān)系就是研究所得的理論，其流程表述如圖1所示：

圖1 扎根理論研究的一般流程

4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.2.1 圖片信息分析。對(duì)線(xiàn)路檢修過(guò)程中拍攝的大量圖片進(jìn)行系統(tǒng)性分析，通過(guò)分析圖片在文件名稱(chēng)、像素?cái)?shù)目、分辨率、文件大小、采集設(shè)備及時(shí)間、采集對(duì)象等方面具有的共性，確定批量圖片采集需要制定統(tǒng)一的圖片采集及管理標(biāo)準(zhǔn)和要求。

4.2.2 圖片采集管理。制定圖片拍攝設(shè)備參數(shù)設(shè)置、拍攝圖片數(shù)量及質(zhì)量、圖片規(guī)范命名及存儲(chǔ)等規(guī)定，要求施工單位在消缺的同時(shí)，按照要求采集并管理消缺前后的圖片。

4.2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)。基于Windows系統(tǒng)、.net Framework運(yùn)行環(huán)境，針對(duì)缺陷圖片與消缺圖片在基本屬性及特征方面的共性與差異，采用Microsoft Visual Studio 2010構(gòu)架開(kāi)發(fā)批量圖片分析處理軟件，利用VBA工具及Office對(duì)象模型，分析并獲取若干類(lèi)圖片對(duì)象中蘊(yùn)涵的豐富信息以及這些對(duì)象的基本特征和屬性，利用圖像檢索技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，提取過(guò)濾后分析對(duì)象的內(nèi)容和信息，將這些屬性信息內(nèi)容通過(guò)自動(dòng)驗(yàn)收系統(tǒng)進(jìn)行展示，實(shí)現(xiàn)消缺前后圖片自動(dòng)匹配、自動(dòng)驗(yàn)收、自動(dòng)判斷消缺結(jié)論、自動(dòng)統(tǒng)計(jì)消缺情況、自動(dòng)生成消缺驗(yàn)收?qǐng)?bào)告。系統(tǒng)主要功能模塊及開(kāi)發(fā)流程如圖2所示：

圖2 系統(tǒng)主要功能模塊及開(kāi)發(fā)流程

4.3 系統(tǒng)運(yùn)用

運(yùn)用系統(tǒng)進(jìn)行線(xiàn)路消缺驗(yàn)收，用戶(hù)需要采用如下步驟進(jìn)行操作：

步驟1：準(zhǔn)備好具有Windows XP或Windows7系統(tǒng)、安裝有office軟件（主要是word和excel）、具有.net Framework 2.0及以上運(yùn)行環(huán)境的計(jì)算機(jī)。

步驟2：準(zhǔn)備好符合規(guī)定要求的全部缺陷清單和缺陷消除前后的圖片。

步驟3：?jiǎn)?dòng)系統(tǒng)程序，選擇待驗(yàn)收?qǐng)D片路徑。如圖3所示：

圖3 系統(tǒng)程序啟動(dòng)界面

步驟4：系統(tǒng)給出分析結(jié)果供用戶(hù)查看。用戶(hù)可以根據(jù)自己的側(cè)重點(diǎn)進(jìn)一步細(xì)看。如圖4所示：

圖4 系統(tǒng)分析結(jié)果

其中，分析結(jié)果頁(yè)面是系統(tǒng)的重要部分，為確保更好的分析效果顯示，建議采用15寸以上顯示屏，用戶(hù)瀏覽起來(lái)視覺(jué)效果會(huì)更加直觀(guān)。

5 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)具體對(duì)象的圖像分析技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在工業(yè)、檢測(cè)、遙感、計(jì)算機(jī)、軍事等技術(shù)中，圖像識(shí)別技術(shù)及三維圖像技術(shù)研究在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域也取得重大突破。本文應(yīng)用圖片的基本特征和屬性，在線(xiàn)路消缺驗(yàn)收及管理方面取得了一定的成效，主要表現(xiàn)在：（1）減少了人工登塔驗(yàn)收工作量，節(jié)約了運(yùn)維成本，減少了線(xiàn)路停電時(shí)間，提高了線(xiàn)路可靠性；（2）實(shí)現(xiàn)了智能化數(shù)據(jù)處理驗(yàn)收，改變了傳統(tǒng)模式，提高了工作效率；（3）在規(guī)范檢修資料的同時(shí)，提高了歸檔資料的規(guī)范性。

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作者簡(jiǎn)介：蘇良智（1981-），男，國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司工程師，碩士，研究方向：超高壓輸電線(xiàn)路管理；吳坤祥（1984-），男，國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司工程師，研究方向：超高壓輸電線(xiàn)路管理；鄭琪（1985-），男，國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司助理工程師，研究方向：超高壓輸電線(xiàn)路管理；江洪成（1976-），男，國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司高級(jí)工程師，研究方向：超高壓輸電線(xiàn)路管理；許楊勇（1980-），男，國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司檢修分公司工程師，研究方向：超高壓輸電線(xiàn)路管理。

（責(zé)任編輯：周 瓊）