一种基于云台姿态角的高压输电走廊山火定位方法与流程

本发明涉及电气工程技术领域，具体是一种基于云台姿态角的高压输电走廊山火定位方法。

背景技术：

高压输电线路走廊常跨越山林，山火导致跨区电网停运、降压运行故障常有发生。关于输电通道山火监测目前侧重于二维图像山火监测的准确性，即火点的有无问题。关于火点的准确定位，判断火点与输电线路的距离，而山火与输电线路的距离是判断山火风险预警等级的重要依据，运维人员即使在现场有时也很难测量火点与线路之间的距离。为此，必须研发一种能准确定位高压输电走廊山火坐标并能计算火点与线路间距离的方法，以指导山火处置及减少山火对线路的影响，提高输电线路防范山火灾害和保障电网安全运行的能力。

技术实现要素：

针对目前高压输电线路走廊山火监测中未能准确定位山火位置以及计算山火与线路间距离的问题，本发明提出了一种基于云台姿态角的高压输电走廊山火定位方法，使用该方法可有效提高现场山火处置效率，解决现场人员向调控部门或上级部门汇报山火跳闸风险等级时无法准确测量距离的问题，要求所据原理清晰，操作方便，实用性强。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于云台姿态角的高压输电线路走廊山火定位方法，包括如下步骤：

(1)获取现场监测装置附近±3公里范围内的数字高程DEM底图；

(2)根据角度传感器获取的云台姿态角，判断DEM数字高程是否大于红外镜头光轴方向的高度，确定火点所在区间段；

(3)采用二分搜索算法进行收敛，精确确定火点所在位置；

(4)根据红外热成像山火监测设备安装点坐标得到火点的坐标，完成火点定位计算；

(5)根据现有杆塔线路坐标信息，以及步骤(4)得到的火点坐标信息，计算火点与附近高压输电线路间的最短距离。

进一步的，所述云台姿态角包括俯仰角和方位角，所述步骤(2)具体为：按照水平方向的搜索步长L_i＝iλ(i＝1,2,3…)搜索，判断水平方向的搜索步长Li位置对应的山体数字高程是否大于红外镜头光轴方向的高度如果判断结果为是，则判定火点在L_i-1～L_i之间。

进一步的，所述步骤(4)具体为：根据设备红外镜头光轴与水平线夹角俯仰角α以及山火监测设备安装点位置为a点所在的高程Ha，仰视时为正，俯视时为负，根据Hi＝Ha+Li*tgα得到火点的Z轴坐标Hi，根据红外热成像山火监测设备安装点坐标(Xa,Ya,Ha)，根据公式：Xi＝Xa+Li*Cosβ，Yi＝Ya+Li*Sinβ，得到火点的坐标(Xi,Yi,Hi)，完成火点定位计算，其中β为红外山火监测设备的镜头水平方位角，Xi为火点的X轴坐标，Yi为火点的Y轴坐标。

本发明的有益效果是：

1、原理清晰，操作方便，具有很高的实用价值；

2、可有效解决现场山火准确定位的问题；

3、为判定山火引发线路跳闸风险等级提供可靠依据，从而为应对电网山火灾害和保障电网安全可靠运行提供技术支撑。

附图说明

图1是本发明红外热成像山火监测设备附近电子地图；

图2是本发明火点方向二维截面图；

图3是本发明求解火点与装置水平距离的示意图；

图4是本发明求解火点定位的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供一种基于云台姿态角的高压输电线路走廊山火定位方法，其根据现场红外热成像监测装置发现山火时角度传感器获取的俯仰角和方位角，以及附近的数字高程DEM数据和输电线路杆塔坐标信息，准确定位火点所在位置，从而计算火点与附近线路间的最近距离。该方法执行包括下述具体步骤：

(1)获取现场监测装置附近±3公里范围内的数字高程DEM底图，如图1所示；

(2)根据角度传感器获取的云台姿态角，判断DEM数字高程是否大于红外镜头光轴方向的高度，确定火点所在区间段；所述云台姿态角包括俯仰角和方位角(如图2所示)，所述步骤(2)具体为：按照水平方向的搜索步长L_i＝iλ(i＝1,2,3…)搜索，判断水平方向的搜索步长Li位置对应的山体数字高程是否大于红外镜头光轴方向的高度(如图3所示)，如果判断结果为是，则判定火点在L_i-1～L_i之间；

(3采用二分搜索算法进行收敛，精确确定火点所在位置；

(4)根据红外热成像山火监测设备安装点坐标得到火点的坐标，完成火点定位计算；

所述步骤(4)具体为：根据设备红外镜头光轴与水平线夹角俯仰角α(如图3所示)以及山火监测设备安装点位置为a点所在的高程Ha，仰视时为正，俯视时为负，根据Hi＝Ha+Li*tgα得到火点的Z轴坐标Hi，根据红外热成像山火监测设备安装点坐标(Xa,Ya,Ha)，根据公式：Xi＝Xa+Li*Cosβ，Yi＝Ya+Li*Sinβ，得到火点的坐标(Xi,Yi,Hi)，完成火点定位计算，其中β为红外山火监测设备的镜头水平方位角(如图4所示)，Xi为火点的X轴坐标，Yi为火点的Y轴坐标；

(5)根据现有杆塔线路坐标信息，以及步骤(4)得到的火点坐标信息，计算火点与附近高压输电线路间的最短距离。对于矢量数据结构，两对象点(如A、B两点)之间的距离直接运用下面所示的公式求得：从而完成火点的准确定位以及计算出火点与线路间的距离，为判定山火引发线路跳闸风险等级提供可靠依据。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。