一种输电线路走廊山火实时监控预警的方法及装置与流程

本发明涉及一种输电线路走廊山火实时监控预警的方法及装置。

背景技术：

由于全球气候变暖，高温、干旱、风速大的高火险天气出现的频率逐渐增高，每年山火发生的次数呈上升趋势。我国电网具有分布广、沿途地貌复杂、环境气候迥异的特点，极易受到山火等自然灾害的影响。随着国内电网的发展以及全球能源互联网战略的实施，越来越多的远距离、超远距离高压输电线路需要穿越各种山岭地带，这些地区独特的地貌和气候条件极易引发山火，导致输电线路跳闸甚至烧毁输电线路及铁塔，发生重大电力事故。

特别是春季气候干燥多风，是山火险高发期，加上清明节到来，烧荒、祭祖烧纸、燃放鞭炮、焚烧杂物等原因极易引发山火，电力设施防山火、防外破工作面临着严峻形势。一旦发生山火灾情时，山林着火严重可能引起线路跳闸，给人们生产生活带来严重的影响，所以应该进一步加强电力防山火预警手段，积极做到早预防、早发现、早处理，保障电力隐患在控、可控，确保电网安全稳定运行。

为进一步加强电力防山火预警手段，需要做到一旦发生山火火灾能够及时发现山火并自动对山火发生点精确定位及提前预报警，为电力部门在第一时间了解山火情况，从而做出及时有效的抢救措施。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的主要目的在于提供一种结合国网GIS信息平台、红外监测、可视监控、气象传感的山火实时监控预警方法及装置，使得在复杂的线路走廊环境中，有效的监控输电线路周边火灾情况，及时预警并提供有效的应对方案，确保电网的安全稳定运行。

为实现此目的，本发明所提出的技术方案是一种输电线路走廊山火实时监控预警的方法及装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：根据国网GIS信息平台获取输电线路走廊周边的地形地貌数据；

步骤2：根据输电线路走廊周边情况，分析可能产生的着火点，进行实时监控预警装置的布置安装，实时监控预警装置主要包括微气象传感器、红外监测设备、可视监控设备；

步骤3：通过微气象传感器获得的气象信息控制红外设备的监测频率，对红外监测设备的监测结果进行图像处理及判断，控制可视监控设备的启动，将发现的着火点图像及信号通过无线信号传输至数据库并发出警报；

步骤4：根据所监测到的着火点，结合气象、地理信息及山火走势预测算法对山火的发展趋势进行预测；

步骤5：根据可视监控设备及山火趋势预测，提供相应的应急预案。

如上述的输电线路走廊山火实时监控预警方法及装置，其特征在于，所述的步骤2中，实时监控预警装置包括微气象传感器、红外监测设备、可视监控设备、信号处理模块、中央控制器、太阳能电池、无线通信模块。微气象传感器用于监测线路附近空气温湿度、风速；红外监测设备用于采集线路走廊附近的红外图像，可视监控设备用于采集现场图像及远程实时监控；信号处理模块用于处理微气象传感器获得的气象信息数据；中央控制器用于控制各设备的启动与运行；太阳能电池用于为装置提供电能，无线通信模块用于传输监测信息及接收远程控制信号。

如上述的输电线路走廊山火实时监控预警方法及装置，其特征在于，所述的步骤3具体包括以下子步骤：

步骤3.1微气象传感器监测线路走廊附近的空气温度、相对湿度、风速，将信息传输至信号处理模块，信号处理模块对微气象信息进行处理后传输至中央控制器，中央控制器根据设定的阈值控制红外监测设备的监测频率；

步骤3.2红外监测设备将采集到的红外图像通过无线通信模块传输至后台服务器，后台服务器通过图像识别算法对采集到的红外图像进行二值化处理及形态学处理，判断是否存在疑似着火点的高危热源，并将判断结果传输至无线通信模块，由无线通信模块传输至中央控制器；

步骤3.3中央控制器根据获得的指令控制可视监控设备的启动，对疑似着火点进行拍摄及实时监控，无线通信模块将信息传输至后台服务器，由后台服务器发出警报通知运维人员以进行准确判断。

如上述的输电线路走廊山火实时监控预警方法及装置，其特征在于，所述的步骤4主要为：后台服务器对疑似着火点附近的地理信息及实时的微气象信息进行分析，基于山火趋势预测算法，模拟山火的走势及发展程度；

如上述的输电线路走廊山火实时监控预警方法及装置，其特征在于:所述的步骤5：首先根据山火蔓延的位置、时间的变化，结合风速/风向仪的实时数据，计算火点蔓延速度，预测时间段Δt后火场面积；考虑多火点情况，计算火点离导线的最近距离，并同步更新监测巡线；综合山火蔓延速度、方向、距离等数据，加权判断出山火预警等级，确定报警距离；根据报警距离，预测火情影响线路安全的时间；实时发布告警信息，指导线路运维人员在预测的安全时间内尽快赶赴现场处置输电线路山火。

如上述的输电线路走廊山火实时监控预警方法及装置，其特征在于，所述的步骤3.1：微气象传感器监测到的空气温度较低、相对湿度大、风速较小时，中央控制器控制红外监测设备每一小时进行一次监测；当三个气象因素有一个超过阈值，则红外监测设备每半小时进行一次监测，当三个气象因素有两个及以上超过阈值，则红外监测设备每十分钟进行一次监测；

如上述的输电线路走廊山火实时监控预警方法及装置，其特征在于，所述的步骤3.2：后台服务器对红外图像进行二值化及形态学处理，判断高亮度区域是否为高危热源点，若为高危热源点则匹配红外图像及可视监控图像，由后台服务器发出警报通知运维人员进行判断，若不是高危热源点则收集前三次该位置的红外图像，对该区域进行温度、面积和位移滤波，并进行亮度和形状分析，区分火灾与其他热源。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、以气象数据控制监测设备的运行频率，降低了后台服务器对冗余数据的处理；通过服务器的筛选，降低了运维人员的工作强度；

2、基于气象数据和空间数据预测山火走势，实时监控山火动态位移的方向，速度和火场边沿距输电线路的垂直距离，预测到达报警带的时间和距离，后台发出警示消息，并给出合理的应急预案，提高了运维人员的处置效率。

附图说明

图1为本发明的输电线路走廊山火实时监控预警装置示意图。

具体实施方式

为了更好的理解本发明所述的方法及装置，做如下进一步阐述。本领域技术人员对本发明作各种改动或修改，其等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。

如图1所示，本发明提供一种输电线路走廊山火实时监控预警装置，所述方法包括以下步骤：

步骤1：根据国网GIS信息平台获取输电线路走廊周边的地形地貌数据；

步骤2：根据输电线路走廊周边情况，分析可能产生的着火点，进行实时监控预警装置的布置安装，实时监控预警装置主要包括微气象传感器、红外监测设备、可视监控设备；

步骤3：通过微气象传感器获得的气象信息控制红外设备的监测频率，对红外监测设备的监测结果进行图像处理及判断，控制可视监控设备的启动，将发现的着火点图像及信号通过无线信号传输至数据库并发出警报；

步骤4：根据所监测到的着火点，结合气象、地理信息及山火走势预测算法对山火的发展趋势进行预测；

步骤5：根据可视监控设备及山火趋势预测，提供相应的应急预案。

所述步骤2包括以下内容：

分析输电线路走廊周边的地形地貌，考虑实时监控预警装置的有效监测距离，选择合适杆塔安装实时监控预警装置；

所述步骤3包括以下子步骤：

步骤3.1微气象传感器监测到的空气温度较低、相对湿度大、风速较小时，中央控制器控制红外监测设备每一小时进行一次监测；当三个气象因素有一个超过阈值，则红外监测设备每半小时进行一次监测，当三个气象因素有两个及以上超过阈值，则红外监测设备每十分钟进行一次监测；

步骤3.2后台服务器对红外图像进行二值化及形态学处理，判断高亮度区域是否为高危热源点，若为高危热源点则匹配红外图像及可视监控图像，由后台服务器发出警报通知运维人员进行判断，若不是高危热源点则收集前三次该位置的红外图像，对该区域进行温度、面积和位移滤波，并进行亮度和形状分析，区分火灾与其他热源。

步骤3.3中央控制器根据获得的指令控制可视监控设备的启动，对疑似着火点进行拍摄及实时监控，无线通信模块将信息传输至后台服务器，由后台服务器发出警报通知运维人员以进行准确判断。

所述步骤4包括以下内容：

后台服务器对疑似着火点附近的地理信息及实时的微气象信息进行分析，基于山火趋势预测算法，模拟山火的走势及发展程度；

所述步骤5包括以下内容：

当监测到线路走廊附近有着火点时，先期根据线路走廊地理信息及风速，结合步骤4预测结果，及时发布输电线路山火告警信息，指导线路运维人员尽快赶赴现场处置输电线路山火。

所述步骤5包括以下子步骤：

步骤5.1根据山火蔓延的位置、时间的变化，结合风速/风向仪的实时数据，计算火点蔓延速度，预测时间段Δt后火场面积；

步骤5.2考虑多火点情况，计算火点离导线的最近距离，并同步更新监测巡线；

步骤5.3综合山火蔓延速度、方向、距离等数据，加权判断出山火预警等级，确定报警距离；

步骤5.4根据报警距离，预测火情影响线路安全的时间；实时发布告警信息，指导线路运维人员在预测的安全时间内尽快赶赴现场处置输电线路山火。