科技信息
0.概述
2007年中央一号文件对加快发展现代农业、扎实推进社会主义新
农村建设进行了全面部署，并提出：“继续推进农村电网改造和建设，落
实城乡同网同价政策，加快户户通电工程建设，实施新农村电气化建设
‘百千万’工程”，为新形势下农村电气化事业指明了发展方向。明确提
出新农村电气化建设要达到“户户通电、供电可靠、安全经济、供用和
谐”的目标要求。其中供电可靠性尤为重要，主要完成的任务有：积极采
用智能化、少维护、可靠性高、技术先进、节能环保和维护方便的电力设
备；积极采用电能质量控制技术，加强谐波治理、三相不平衡管理、无功
补偿等技术的应用，提高供电质量；积极推广应用“四新”产品和技术，
提高电网装备的科技含量。采用新技术应兼顾“先进性、适用性、经济
性”，提高投资效益，避免盲目投资。
计算机视觉技术是近年来迅速发展的一门新兴学科,取得了不少
令人瞩目的进展。随着计算机、控制理论、模式识别、人工智能和生物技
术的发展,计算机视觉在机器人、工业检测、物体识别、卫星图像分析、医
学辅助诊断、航空测绘和军事技术中的应用越来越广。研究方法也从直
接依赖于输入信号的低层处理发展到依赖于特征、结构、关系和知识的
高层处理。
计算机视觉就是利用计算机系统包括摄像机、光源、计算机软硬件
及相应的算法等从输入的二维图像中提取它们所反映的三维世界的信
息。因此,视觉过程可看作成像过程的逆过程。本文对常用的计算机视
觉技术进行了概述,并结合实例介绍了计算机视觉技术在电网中的应
用。希望能够为农电网智能化提供参考。
1.利用计算机视觉技术完成变压器在线监测
变压器在线监测的目的，就是通过对变压器特征信号的采集和分
析，判别出变压器的状态，以期检测出变压器的初期故障，并监测故障
状态的发展趋势。目前，电力变压器的在线监测是国际上研究最多的对
象之一，提出了很多不同的方法。计算机视觉红外测温技术就是其中的
一种。也就是红外热像技术，该技术是利用红外探测器（红外 CCD相
机）接受被测目标的红外线辐射信号，经放大处理，转换成标准视频信
号，然后通过计算机视觉系统显示红外热像图。
红外线又称为红外热辐射, 是波长为 ～1000μm的一种电磁
波。由黑体辐射理论可知,任何温度高于绝对零度的物体表面都会连续
不断地、自发地辐射红外线。绝对零度即热力学温度的理论下限 0K (开
尔文) ,相当于 - ℃。根据斯蒂芬 - 波尔兹曼定律,物体表面每一
辐射单元的红外线能量与该单元绝对温度的四次方成正比,并与它表
面的发射率成正比,
即W=σεT4。式中 σ———斯蒂芬-波尔兹曼常数,其值为 ×10-2
W/cm2·K4;
ε———辐射单元表面发射率;
T———辐射单元表面温度, K。
图 1变压器热成像图
由于物体表面有许多单元组成,所以任何物体表面都存在一个热
辐射能量场,并且对应一个。温度分布场。红外热像仪就是用来测量热
辐射能量场,并将其变成可见光强度场，以便人眼观察的仪器。红外探
测器借助于扫描机逐点探测物体表面热辐射能量,并把它变成电子视
频信号,通过信号处理以物体表面热像的方式显示出来。该图像代表了
物体表面热辐射能量场,也是物体表面温度场的真实描写。通过图像处
理技术完成温度的识别和分布判断。当变压器引线接触不良、过负荷运
行等情况时都会引起导电回路局部过热，通过软件的分析可以得到准
确的温度信息。如图 1是一张变压器热像图。
热成像技术不但可以应用到变压器上，也可以用来监测如：铁心及
套管发热；少油断路器触头接触不良引起的发热；电压互感器因铁心不
良引起的发热以及因绝缘不良或缺油引起的内部放电和爆炸隐患；电
流互感器因接触不良引起的发热；各种高压设备绝缘层介质损耗增大、
受潮、老化等引起的温度升高和可能出现的热击穿和爆炸隐患；高压套
管假油位而造成的绝缘不良或局部放电等电力故障。
2.利用计算机视觉技术完成开关刀闸的位置监测
开关刀闸是变电站以及电力系统的基本设备。计算机能通过视觉
技术自动识别出开关刀闸的开合状态以及异常状态,就可以对其异常
状态(即刀闸不到位状态)进行报警。开关刀闸的状态分为 3类:闭合状
态、断开状态、异常状态。根据开关刀闸可见断口的灰度图像可以识别
出其状态,识别方法常见的是基于模式识别中的最小距离分类器。如下
图 2，0代表开关处于闭合状态，1代表开关处于断开状态，2代表开关
处于异常状态，每个状态旁别有指示灯作为状态提示。
图 2刀闸开关状态监测图
位置监测技术还可以利用到继电保护压板的位置(联通或开断)监测
中。继电保护压板随变电站和电网运行方式的变化而改变。运行规程中
规定,值班人员应掌握并保证压板位置的正确性。由于值班人员难以熟
记而造成的错误甚至酿成继电保护误动作和事故的情况时有发生。但
是,压板上难以引出电信息,一般的检测方法将难以解决这个问题。采
用计算机视觉技术,由 CCD相机获取压板盘面图像,然后利用计算机对
摄录的图像进行自动识别,判别出各个压板的位置是否符合规程要求,
继而发出语音、图文警报。
3.利用计算机视觉技术完成电力线路监测
电力线路需要穿越各种复杂的地理环境，如经过大面积达水库、湖
泊和崇山峻岭等，这些都给电力线路的检测带来了很多困难。特别是对
于电力线路穿越原始森林边缘地区、高海拔、冰雪覆盖区以及沿线存在
频繁多滑坡、泥石流等地质灾害，大部分地区山高坡陡，交通和通讯极
不发达时。传统的输电线路的巡检主要采用两种方法，即地面人工目测
法和直升飞机航测法。前者的巡检精度低，劳动强度大，且存在巡检盲
区；后者则存在飞行安全隐患且巡线费用昂贵。
图 3电力线路巡检机器人
电力线路监测装置由机器人本体、控制装置、传感器、检测装置和
无线图像传输设备组成（计算机视觉系统）。控制装置和无线图像传输
设备安装在机器人本体中间的控制箱内，位置传感器安装在机器人的
各个关节电机的末端，测距传感器和检测障碍用的视觉传感器 CCD安
装在每只手的前方，检测装置包括高速球摄像机和热成像仪通过云台
与机器人本体相连。能够在输电线路上平稳行走，自主地跨越输电线上
的各种障碍，代替人进行输电线路的巡线工作，减轻输电线路巡线的工
作量，提高工作效率和检测的精度，达到确保输电
计算机视觉技术在电网中的应用
山东农业大学后勤管理处 王 震 申曰江
［摘 要］计算机视觉是计算机科学和人工智能研究的重要领域, 其研究目的是提供人类视觉的计算模型, 利用计算机来设计与发
展某种真实适度的视觉系统。本文介绍几种电力行业上的计算机视觉技术,并对其在农电网中的应用进行了探讨。
［关键词］计算机 视觉 电网
（下转第 260页）
计算机与网络
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科技信息
线路安全运行的突出特点。如图 3为一种电力线
路巡检机器人图。
4.结语
本文在简要介绍计算机视觉技术基本内容的基础上,着重从应用
目的出发,分类介绍和设想了一些利用计算机视觉技术解决电力系统
自动化工程问题的例子,显示了计算机视觉技术在电力系统自动化中
应用的广泛前景。随着我国农电网系统建设的要求不断提高，对于智能
监测的要求也会日益提高。目前,计算机视觉技术尚不够完善,能够解
决的实际问题只是较为简单的问题。随着计算机视觉技术的不断发展,
应用领域也必将逐步扩大。必将为我国农电网的智能化提供技术支持。
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设计［J］.激光与红外,2007,(04).
（上接第 257页）
五、结束语
本文初步研究了基于任务驱动的远程实时教学系统，对有效发挥
网络优势，为学生提供优质教学服务，改革现有远程教学模式、回归以
学生为中心的网络教育出发点，提高学生网络学习的主动性都起到了
积极的推动作用。目前远程实时教学系统中多媒体信息的传输受网络
带宽的影响很大，也部分限制了该系统在更广域范围内的运用。
参考文献
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（上接第 258页）
级服务总线，采用的协议是MS- PL。主要包含了 MSMQ消息
队列机智,SOAP消息收发,ROUTER服务路由,WCF,WSE消息扩展(消息
加解密,压缩),还有WF工作流。
将这四个服务接口加入 服务总线并进行整合，所有的业
务请求都通过Web应用发给服务总线，服务总线根据不同的请求进行
相应转换并判断请求类型，再路由给不同的服务接口。
微软平台相应的封装也不是通过商用服务器平台完成，而是更多
地借助WCF实现；其中最为重要的 ESB角色重则由 BizTalk担当，轻则
由用户通过扩展WCF + WF完成；至于服务的治理，相对更为统一，与
Windows平台其他产品无异，向下借助统一的WMI体系，配合MOM和
SystemCenter对 SOA的基础平台部分进行治理，向上借助WS_Manage-
ment协议对服务进行集中管理。在此架构下，服务总线上负责接收所有
的客户端请求消息。由于事先在创建“入站服务”时己经创建了它在接
收请求消息时所要转向的目标，请求消息将会根据设定转给“目标”。“目
标”在收到请求消息后通过事先创建的默认转发路由路径转发给“出站
服务”，“出站服务”将请求消息转发给外部服务提供者，即党员信息调
用服务接口、党员信息管理服务接口和用户管理服务接口。如图 3：
图 3
Web服务的创建
图 4
通过Microsoft Visual 开发Web服务是非常方便的。我
们可以新建一个用 的 服务，向导会帮助我们建
立一个从Web Service继承下来的类:
开发人员所要做的，就是在这个 Service的类中添加 Service的实现
的方法。在这里，我们以查询党员基本信息服务为例简单介绍Web服
务的实现。
由于所有业务逻辑都可以通过 SQL查询获得，可通过一个 System.
组件连接到数据库，通过 -
来设计查询，同时将查询结果保存为一个 DataSet。
首先为 Server类定义了一个 SqlConnection类型的私有成员 sqlConnect，
用于连接数据库。为 Service类定义了一个私有方法 DBconnect()，从配
置文件 中读取数据库连接信息，然后创建数据连接对象
sqlConnect连接数据库。接下来，为 Service类定义Web服务方法 Get-
StudentInfo()，该方法通过数据适配器查询党员基本信息，最后把查询结
果填充到 DataSource中。
使用这个开发方法，如:党员信息调用服务，我们可以方便地实现
设计的Web服务，例如党员信息调用服务、党员信息管理服务和用户
管理服务等。通过这些作为集成接口的Web服务，我们可以方便地实
现华北科技学院党员管理信息系统的集成。
5.结束语
通过对国内外大量关于 SOA的资料的学习和研究，笔者深感 SOA
这个课题太广博。本文的目的并不是开发一个完整的基于 SOA架构的
系统，而是对党员管理信息系统的部分模块做一些技术上的尝试，在部
分模块的实现过程中验证 SOA理论的先进性，为开发一个完整的基于
Web服务的 SOA党员管理信息系统做一些技术上的准备，为今后系统
的开发实现提供一个参考模型。同时,希望将 SOA思想应用到高校管理
信息系统作进一步的探索和研究，整合高校内的管理信息系统资源,共
享数据资源,减少重复开发,提高高校内各管理信息系统之间的数据共
享与合作性,降低管理信息系统的综合开发维护成本,实现客户端无关
的跨平台分布式系统。
参考文献
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计算机与网络
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