一種輸電線路走廊山火實時監控預警的方法及裝置與流程

本發明涉及一種輸電線路走廊山火實時監控預警的方法及裝置。

背景技術：

由于全球氣候變暖，高溫、干旱、風速大的高火險天氣出現的頻率逐漸增高，每年山火發生的次數呈上升趨勢。我國電網具有分布廣、沿途地貌復雜、環境氣候迥異的特點，極易受到山火等自然災害的影響。隨著國內電網的發展以及全球能源互聯網戰略的實施，越來越多的遠距離、超遠距離高壓輸電線路需要穿越各種山嶺地帶，這些地區獨特的地貌和氣候條件極易引發山火，導致輸電線路跳閘甚至燒毀輸電線路及鐵塔，發生重大電力事故。

特別是春季氣候干燥多風，是山火險高發期，加上清明節到來，燒荒、祭祖燒紙、燃放鞭炮、焚燒雜物等原因極易引發山火，電力設施防山火、防外破工作面臨著嚴峻形勢。一旦發生山火災情時，山林著火嚴重可能引起線路跳閘，給人們生產生活帶來嚴重的影響，所以應該進一步加強電力防山火預警手段，積極做到早預防、早發現、早處理，保障電力隱患在控、可控，確保電網安全穩定運行。

為進一步加強電力防山火預警手段，需要做到一旦發生山火火災能夠及時發現山火并自動對山火發生點精確定位及提前預報警，為電力部門在第一時間了解山火情況，從而做出及時有效的搶救措施。

技術實現要素：

針對現有技術存在的不足，本發明的主要目的在于提供一種結合國網GIS信息平臺、紅外監測、可視監控、氣象傳感的山火實時監控預警方法及裝置，使得在復雜的線路走廊環境中，有效的監控輸電線路周邊火災情況，及時預警并提供有效的應對方案，確保電網的安全穩定運行。

為實現此目的，本發明所提出的技術方案是一種輸電線路走廊山火實時監控預警的方法及裝置，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟1：根據國網GIS信息平臺獲取輸電線路走廊周邊的地形地貌數據；

步驟2：根據輸電線路走廊周邊情況，分析可能產生的著火點，進行實時監控預警裝置的布置安裝，實時監控預警裝置主要包括微氣象傳感器、紅外監測設備、可視監控設備；

步驟3：通過微氣象傳感器獲得的氣象信息控制紅外設備的監測頻率，對紅外監測設備的監測結果進行圖像處理及判斷，控制可視監控設備的啟動，將發現的著火點圖像及信號通過無線信號傳輸至數據庫并發出警報；

步驟4：根據所監測到的著火點，結合氣象、地理信息及山火走勢預測算法對山火的發展趨勢進行預測；

步驟5：根據可視監控設備及山火趨勢預測，提供相應的應急預案。

如上述的輸電線路走廊山火實時監控預警方法及裝置，其特征在于，所述的步驟2中，實時監控預警裝置包括微氣象傳感器、紅外監測設備、可視監控設備、信號處理模塊、中央控制器、太陽能電池、無線通信模塊。微氣象傳感器用于監測線路附近空氣溫濕度、風速；紅外監測設備用于采集線路走廊附近的紅外圖像，可視監控設備用于采集現場圖像及遠程實時監控；信號處理模塊用于處理微氣象傳感器獲得的氣象信息數據；中央控制器用于控制各設備的啟動與運行；太陽能電池用于為裝置提供電能，無線通信模塊用于傳輸監測信息及接收遠程控制信號。

如上述的輸電線路走廊山火實時監控預警方法及裝置，其特征在于，所述的步驟3具體包括以下子步驟：

步驟3.1微氣象傳感器監測線路走廊附近的空氣溫度、相對濕度、風速，將信息傳輸至信號處理模塊，信號處理模塊對微氣象信息進行處理后傳輸至中央控制器，中央控制器根據設定的閾值控制紅外監測設備的監測頻率；

步驟3.2紅外監測設備將采集到的紅外圖像通過無線通信模塊傳輸至后臺服務器，后臺服務器通過圖像識別算法對采集到的紅外圖像進行二值化處理及形態學處理，判斷是否存在疑似著火點的高危熱源，并將判斷結果傳輸至無線通信模塊，由無線通信模塊傳輸至中央控制器；

步驟3.3中央控制器根據獲得的指令控制可視監控設備的啟動，對疑似著火點進行拍攝及實時監控，無線通信模塊將信息傳輸至后臺服務器，由后臺服務器發出警報通知運維人員以進行準確判斷。

如上述的輸電線路走廊山火實時監控預警方法及裝置，其特征在于，所述的步驟4主要為：后臺服務器對疑似著火點附近的地理信息及實時的微氣象信息進行分析，基于山火趨勢預測算法，模擬山火的走勢及發展程度；

如上述的輸電線路走廊山火實時監控預警方法及裝置，其特征在于:所述的步驟5：首先根據山火蔓延的位置、時間的變化，結合風速/風向儀的實時數據，計算火點蔓延速度，預測時間段Δt后火場面積；考慮多火點情況，計算火點離導線的最近距離，并同步更新監測巡線；綜合山火蔓延速度、方向、距離等數據，加權判斷出山火預警等級，確定報警距離；根據報警距離，預測火情影響線路安全的時間；實時發布告警信息，指導線路運維人員在預測的安全時間內盡快趕赴現場處置輸電線路山火。

如上述的輸電線路走廊山火實時監控預警方法及裝置，其特征在于，所述的步驟3.1：微氣象傳感器監測到的空氣溫度較低、相對濕度大、風速較小時，中央控制器控制紅外監測設備每一小時進行一次監測；當三個氣象因素有一個超過閾值，則紅外監測設備每半小時進行一次監測，當三個氣象因素有兩個及以上超過閾值，則紅外監測設備每十分鐘進行一次監測；

如上述的輸電線路走廊山火實時監控預警方法及裝置，其特征在于，所述的步驟3.2：后臺服務器對紅外圖像進行二值化及形態學處理，判斷高亮度區域是否為高危熱源點，若為高危熱源點則匹配紅外圖像及可視監控圖像，由后臺服務器發出警報通知運維人員進行判斷，若不是高危熱源點則收集前三次該位置的紅外圖像，對該區域進行溫度、面積和位移濾波，并進行亮度和形狀分析，區分火災與其他熱源。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

1、以氣象數據控制監測設備的運行頻率，降低了后臺服務器對冗余數據的處理；通過服務器的篩選，降低了運維人員的工作強度；

2、基于氣象數據和空間數據預測山火走勢，實時監控山火動態位移的方向，速度和火場邊沿距輸電線路的垂直距離，預測到達報警帶的時間和距離，后臺發出警示消息，并給出合理的應急預案，提高了運維人員的處置效率。

附圖說明

圖1為本發明的輸電線路走廊山火實時監控預警裝置示意圖。

具體實施方式

為了更好的理解本發明所述的方法及裝置，做如下進一步闡述。本領域技術人員對本發明作各種改動或修改，其等價形式同樣在本申請所列權利要求書限定范圍之內。

如圖1所示，本發明提供一種輸電線路走廊山火實時監控預警裝置，所述方法包括以下步驟：

步驟1：根據國網GIS信息平臺獲取輸電線路走廊周邊的地形地貌數據；

步驟2：根據輸電線路走廊周邊情況，分析可能產生的著火點，進行實時監控預警裝置的布置安裝，實時監控預警裝置主要包括微氣象傳感器、紅外監測設備、可視監控設備；

步驟3：通過微氣象傳感器獲得的氣象信息控制紅外設備的監測頻率，對紅外監測設備的監測結果進行圖像處理及判斷，控制可視監控設備的啟動，將發現的著火點圖像及信號通過無線信號傳輸至數據庫并發出警報；

步驟4：根據所監測到的著火點，結合氣象、地理信息及山火走勢預測算法對山火的發展趨勢進行預測；

步驟5：根據可視監控設備及山火趨勢預測，提供相應的應急預案。

所述步驟2包括以下內容：

分析輸電線路走廊周邊的地形地貌，考慮實時監控預警裝置的有效監測距離，選擇合適桿塔安裝實時監控預警裝置；

所述步驟3包括以下子步驟：

步驟3.1微氣象傳感器監測到的空氣溫度較低、相對濕度大、風速較小時，中央控制器控制紅外監測設備每一小時進行一次監測；當三個氣象因素有一個超過閾值，則紅外監測設備每半小時進行一次監測，當三個氣象因素有兩個及以上超過閾值，則紅外監測設備每十分鐘進行一次監測；

步驟3.2后臺服務器對紅外圖像進行二值化及形態學處理，判斷高亮度區域是否為高危熱源點，若為高危熱源點則匹配紅外圖像及可視監控圖像，由后臺服務器發出警報通知運維人員進行判斷，若不是高危熱源點則收集前三次該位置的紅外圖像，對該區域進行溫度、面積和位移濾波，并進行亮度和形狀分析，區分火災與其他熱源。

步驟3.3中央控制器根據獲得的指令控制可視監控設備的啟動，對疑似著火點進行拍攝及實時監控，無線通信模塊將信息傳輸至后臺服務器，由后臺服務器發出警報通知運維人員以進行準確判斷。

所述步驟4包括以下內容：

后臺服務器對疑似著火點附近的地理信息及實時的微氣象信息進行分析，基于山火趨勢預測算法，模擬山火的走勢及發展程度；

所述步驟5包括以下內容：

當監測到線路走廊附近有著火點時，先期根據線路走廊地理信息及風速，結合步驟4預測結果，及時發布輸電線路山火告警信息，指導線路運維人員盡快趕赴現場處置輸電線路山火。

所述步驟5包括以下子步驟：

步驟5.1根據山火蔓延的位置、時間的變化，結合風速/風向儀的實時數據，計算火點蔓延速度，預測時間段Δt后火場面積；

步驟5.2考慮多火點情況，計算火點離導線的最近距離，并同步更新監測巡線；

步驟5.3綜合山火蔓延速度、方向、距離等數據，加權判斷出山火預警等級，確定報警距離；

步驟5.4根據報警距離，預測火情影響線路安全的時間；實時發布告警信息，指導線路運維人員在預測的安全時間內盡快趕赴現場處置輸電線路山火。