本发明涉及输配电
技术领域：
，尤其涉及一种输电线路山火蔓延行为多级校正方法、系统及存储介质。
背景技术：
由于人们烧荒、上坟等生产生活用火习俗的影响，输电线路走廊极易发生大范围山火，造成多条线路同时跳闸停电，甚至引发电网崩溃，山火已成为严重威胁大电网的安全运行和社会正常供电新的热点问题。目前，国内外学者在输电线路山火预测、卫星广域监测和高效快速灭火方面开展了系统的研究，降低了电网山火灾害的损失。然而，在发现输电线路山火后，需要判断输电线路山火的蔓延方向、研判山火是否可以蔓延至输电线路下方、多长时间后可以蔓延至线路下方、蔓延至输电线路的哪个位置，从而为输电线路山火应急提供科学依据。因此，迫切需要开展输电线路山火蔓延行为的计算，基于山火的发展蔓延情况提前做好安排部署，以采取相应的防治措施，减少山火灾害的影响。现有的林火蔓延算法将火场作为一个整体进行考量，采用单一的计算方法，忽略了火场不同的环境和要素，导致计算结果的参考意义不大，失去蔓延分析应有的分析支撑作用，急需改进。专利cn201310382753公开了一种评估山火引发输电线路故障概率的方法，其根据山火引发输电线路故障的机理，通过反映与输电线路故障相关的内、外部因素，其使用风向与地形速度矢量组合，计算了在风速和坡度综合影响下的火蔓延速度和确定火场的燃烧形状。但该专利未考虑火场的隔离带、地形、风速风向参数变化等因素对输电线路山火蔓延的作用，无法精准计算。论文“基于rothermel模型的森林火灾模拟算法的改进”将布尔运算方法引入了解决多着火点着火范围计算，改正了森林火灾范围割裂的缺陷，但是其方法仅考虑多火点蔓延轨迹，仍采用单一的椭圆轨迹模型，蔓延轨迹计算精细化程度不能满足输电线路山火精准快速救援的要求。因此，迫切需要提出一种输电线路山火蔓延行为多级校正计算方法。技术实现要素：本发明目的在于公开一种输电线路山火蔓延行为多级校正方法、系统及存储介质，以精确计算山火蔓延至线路时间、跳闸地点。为实现上述目的，本发明公开了一种输电线路山火蔓延行为多级校正方法，包括：获取原始的第一火点的坐标信息和目标输电线路信息；根据所述坐标信息，获取所述第一火点蔓延所对应潜在目标区域的地理信息；根据所述地理信息判断所述第一火点是否能蔓延至所述目标输电线路，如果能，根据对应所述第一火点的地理信息和风速风向信息确定所述第一火点的第一蔓延轨迹，并设置新生蔓延轨迹衍生下一蔓延轨迹的分级步长；分析所述第一蔓延轨迹蔓延至对应所述分级步长的范围时，计算与所述目标输电线路垂直距离最近的火点为第二蔓延轨迹的第二火点，并根据对应所述第二火点的地理信息和风速风向信息确定所述第二火点的第二蔓延轨迹；分析所述第二蔓延轨迹蔓延至对应所述分级步长的范围时，从之前的各蔓延轨迹的当前范围与所述第二蔓延轨迹的当前范围中选择距离所述目标输电线路垂直距离最近的火点为第三蔓延轨迹的第三火点，并根据对应所述第三火点的地理信息和风速风向信息确定所述第三火点的第三蔓延轨迹；以此类推，每一个分级步长对应一个新的蔓延轨迹并对之前的蔓延轨迹进行动态跟踪，通过联立各蔓延轨迹以距离所述目标输电线路垂直距离最近为依据以确定所衍生下一蔓延轨迹的火点位置，直至任一蔓延轨迹蔓延至所述目标输电线路，然后计算最先到达所述目标输电线路的蔓延轨迹距所述第一火点开始蔓延的累积时长。与上述方法相对应的，本发明还公开一种输电线路山火蔓延行为多级校正系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。同理，本发明还公开一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。本发明具有以下有益效果：可准确在应急指挥中心准确计算输电线路山火是否可以蔓延至输电线路，同时高精度计算输电线路山火蔓延路径，可操作性强，计算准确率高。根据输电线路山火蔓延计算结论，可科学部署、调度灭火装备，实现输电线路山火的精准应对，减少输电线路附近山火所造成的损失。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1是本发明优选实施例的蔓延轨迹示意图；图2是本发明优选实施例判断火点是否能蔓延至目标输电线路示意图；图3是本发明优选实施例的分级校正蔓延轨迹衍生示意图。具体实施方式以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。实施例1本实施例公开一种输电线路山火蔓延行为多级校正方法，包括以下步骤：步骤s1、获取原始的第一火点的坐标信息和目标输电线路信息。在该步骤中，可选的，原始的第一火点的坐标信息可以通过过境卫星获取其经纬度信息。步骤s2、根据所述坐标信息，获取所述第一火点蔓延所对应潜在目标区域的地理信息。在该步骤中，可选的，潜在目标区域为以第一火点为圆心，设定半径内所对应的圆区域。所述地理信息至少包括目标区域内各经纬度坐标所对应的土地/植被类型以及坡向分布等特征，以供后续步骤将城区、河流、公路、水体和冰的类型设为阻挡火势蔓延的障碍物并计算后续所衍生新火点的蔓延轨迹。步骤s3、根据所述地理信息判断所述第一火点是否能蔓延至所述目标输电线路，如果能，根据对应所述第一火点的地理信息和风速风向信息确定所述第一火点的第一蔓延轨迹，并设置新生蔓延轨迹衍生下一蔓延轨迹的分级步长。优选地，本发明方法还根据所述第一火点与所述目标输电线路之间各类型障碍物的空间位置关系，在所述目标区域内，将所述目标输电线路划分为火点能蔓延到的区段和火点不能蔓延到的区段；以及将任一蔓延轨迹蔓延至任一所述火点能蔓延到的区段作为所述累计时长的终止时刻。在该步骤中，可选的，分级步长为相应椭圆形轨迹的长轴长度从零蔓延至特定长度(如后续实施例2中的30米)。另一方面，在根据地理信息判断第一火点是否能蔓延至所述目标输电线路时，将目标区域内土地/植被类型为城区、河流、公路、水体和冰的类型设为阻挡火势蔓延的障碍物。可选的，本实施例还可以基于林业植被数据库划分的24土地/种植被类型，根据各土地/植被类型发生山火的难易程度，分别定义其对应的可燃物阻尼系数。步骤s4、分析所述第一蔓延轨迹蔓延至对应所述分级步长的范围时，计算与所述目标输电线路垂直距离最近的火点为第二蔓延轨迹的第二火点，并根据对应所述第二火点的地理信息和风速风向信息确定所述第二火点的第二蔓延轨迹；以及分析所述第二蔓延轨迹蔓延至对应所述分级步长的范围时，从之前的各蔓延轨迹的当前范围与所述第二蔓延轨迹的当前范围中选择距离所述目标输电线路垂直距离最近的火点为第三蔓延轨迹的第三火点，并根据对应所述第三火点的地理信息和风速风向信息确定所述第三火点的第三蔓延轨迹；以此类推，每一个分级步长对应一个新的蔓延轨迹并对之前的蔓延轨迹进行动态跟踪，通过联立各蔓延轨迹以距离所述目标输电线路垂直距离最近为依据以确定所衍生下一蔓延轨迹的火点位置，直至任一蔓延轨迹蔓延至所述目标输电线路，然后计算最先到达所述目标输电线路的蔓延轨迹距所述第一火点开始蔓延的累积时长。在该步骤中，优选的，各蔓延轨迹如图1所示：分别以火点为焦点、且长轴为风向与坡向矢量和的椭圆形轨迹进行蔓延，且长轴为林火蔓延方向；其中，vf为输电线路山火火头蔓延速度，vfa'为输电线路山火火尾蔓延初始速度，vfb和vfb'分别为2边火翼的蔓延速度。可选的，有关蔓延轨迹的确定可参照
背景技术：
所指出的论文“基于rothermel模型的森林火灾模拟算法的改进”。本实施例中，优选的：vf＝v0·ks·exp(0.1783·vw·cosθ)·exp(3.533tanφ)1.2；其中，v0为初始蔓延速度，vw为风速(m/s)，ks为可燃物更正系数，e为自然对数，θ为风速与坡度的夹角，φ为林火蔓延区的坡度角。进一步的，可燃物的更正系数与土地/植被类型可参照下述表1：表1：另一方面，火翼和火尾速度在不同风力等级下与火头速度的相关关系表，可参照下述表2：表2：风力(级)vfvfa'vfa'0vfvfvf1-2vf0.47vf0.05vf3-4vf0.36vf0.04vf5-6vf0.27vf0.03vf7以上vf0.18vf0.02vf基于本实施例上述蔓延轨迹的确定方法，可以因地制宜确定精确的蔓延轨迹。进一步的，本实施例在确定蔓延轨迹的风速时，还可以进一步考虑海拔因素对风速的影响以进一步提升处理的精度。其中，海拔与大气压等级的映射关系可参照表3：表3：综上，本实施例公开的输电线路山火蔓延行为多级校正方法，具有以下有益效果：可准确在应急指挥中心准确计算输电线路山火是否可以蔓延至输电线路，同时高精度计算输电线路山火蔓延路径，可操作性强，计算准确率高。根据输电线路山火蔓延计算结论，可科学部署、调度灭火装备，实现输电线路山火的精准应对，减少输电线路附近山火所造成的损失。实施例2本实施例是对上述实施例1具体实施方式进一步的举例说明，包括以下步骤：(1)读取卫星广域实时监测火点信息每次卫星过境中国监测到山火时，则生成火点信息文件ftp方式推送至山火蔓延路径计算数据服务器，并由山火蔓延路径计算程序读取，其信息包括：卫星过境时间、火点文件推送时间、山火经纬度坐标、告警线路名称、线路告警杆塔、告警等级。(2)读取山火蔓延计算基础数据信息读取山火位置f处周围1000米范围内植被信息(500m*500m分辨率)、河流、公路路径信息。输电线路下方植被类型(分为国家林业植被数据库的24种植被/土地类型)。(3)若火点所处植被类型为城区、水体、冰的土地/植被类型，则停止计算，否则转(4)。(4)获取计算区域范围内的河流、公路信息，转换为空间面区域对象。(5)计算山火是否可以蔓延至目标输电线路l下方。如图2所示，以火点周围1000米范围画圆c，获取该圆与输电线路的2个交点，沿输电线路的方向分别定义为j1与j2。以j1与j2形成线段l，对河流、公路空间面s与线段l进行空间求交运算(intersection函数)，获得l与s的n个交点，沿上述同一个方向定义为j1'、j'2、…ji'、…j'n。以圆形c对河流、公路空间面s进行空间求交运算(intersection函数)，获得c与s的k个交点，沿上述同一方向定义为j″1、j″2、…j″i、…j″k。包括下述情形：情形一、若n＝0，l与s在圆内没有交点且s与f在l的同一边，则山火不可蔓延至线路。情形二、若n＝0，l与s在圆内没有交点且s与f在l的两侧，则山火可蔓延至线路的任意点。以分别定义j1与j1'、j1'与j'2、…、j'n与j2将线段l划分的线路区间为ls1、ls2、…、ls(n+1)，j1'与j″1、j1'与j'2、…、j'n与j″2对应的空间面s1、s2、…、sn+1。情形三、若si与火点f在线路区间lsi的两侧，则山火蔓延至线路段li，将li路径归集到可蔓延达到的线路段集合r1＝{lr1,lr2,……,lrk}，若分区域si与火点在分段li的同侧，则山火不蔓延至线路段li，将路径li归集到不可蔓延达到的线路段集合r2＝{ln1,ln2,……,lnp}。藉此，形成可蔓延达到的线路段lr1和不可蔓延达到的线路段lr2。然后基于上述步骤s4进行相关处理。其中，多级校正的具体实施可参照图3，包括：1)、设发现输电线路山火时的时间点为t0，离输电线路垂直距离最近的点为火源位置a0，其椭圆形蔓延轨迹标记为g0，g0的长轴方向长度为0。2)、当椭圆形蔓延轨迹g0的长轴的长度从0蔓延达到30m时，查找所述椭圆形轨迹上离输电线路最近的点a1，该蔓延过程所花费的时间为t1。3)、以点a1为火源位置重新计算蔓延轨迹，获得蔓延轨迹g1，原始椭圆形蔓延轨迹g0则在t1的时间内发展成为椭圆形蔓延轨迹4)、依次选择新的火源位置ai，并重新计算蔓延轨迹获得蔓延轨迹gi+1，gi+1在火源点ai沿长轴方向蔓延达30m时的蔓延时间为ti。5)、对gi+1以前产生的蔓延轨迹g0—gi，均计算其在ti时间内新的椭圆形蔓延轨迹并获得上述轨迹与输电线路的距离最近点ai+1。6)、结合上述步骤(5)获得的可蔓延达到的线路段lr1，重复步骤4)～5)，若gi+1与lr1存在有交叉点，则该交叉点为最快达到线路下方的地点a，山火到达输电线路下方的最小时间【具体案例】(1)读取卫星广域实时监测火点信息在2017年1月28日14:32过境的风云3卫星监测到，火点经纬度坐标(111.9181，25.6662)，离湖南省永州市宁远县500kv紫宗线#41左侧700米处，为二级告警。(2)读取山火蔓延计算基础数据信息读取山火位置f处周围1000米范围内植被为灌木，火点与输电线路之间有1条公路，无河流阻隔。(3)获取计算区域范围内的河流、公路信息，转换为空间面区域对象s(4)计算山火是否可以蔓延至线路下方如图2所示，以火点f为圆心、以1000米为半径画圆c，获取该圆与输电线路的2个交点，沿输电线路的方向分别定义为j1与j2。以j1与j2形成线段l，对公路空间面s进行空间求交运算，获得l与s的4个交点，沿上述同一个方向定义为j1'、j'2、j3'、j'4。以圆形c对公路空间面s进行空间求交运算，获得c与s的2个交点，沿上述同一方向定义为j1”、j'2'。以分别定义j1与j1'、j1'与j'2、j'2与j3'、j3'与j'4、j'4与j2将线段l划分的线路区间为l1、l2、l3、l4、l5；j1'与j″1、j1'与j'2、j'2与j3'、j3'与j'4、j'4与j'2'对应的空间面s1、s2、s3、s4、s5。其中，s1与火点f在线路区间l1两侧、s3与火点f在线路区间l3两侧、s5与火点f在线路区间l5两侧，s2与火点f在线路区间l2同侧、s4与火点f在线路区间l4同侧。因此，该山火可蔓延至输电线路的l1、l3、l5线路区段。(6)计算山火初始蔓延速度现场植被以灌木为主，西北风3.8m/s，坡度角为25°，风速与坡度角为30°，计算得到输电线路山火蔓延初始速度为：计算各近似椭圆路径达到线路途经分段的初始蔓延速度。输电线路山火蔓延速度为：vf＝v0·ks·exp(0.1783·vw·cosθ)·exp(3.533tanφ)1.2＝45.28m/min且山火起始位置点其最大速度方向垂直输电线路。分别获得输电线路山火火头、火尾、2边火翼的蔓延速度为：45.28m/min、16.30m/min、1.81m/min、1.81m/min。(7)如图3所示，采用多级风速与地形矢量和校正计算山火火场状况特征量a、当椭圆形蔓延轨迹的长轴达到30m时，查找椭圆形轨迹中离输电线路最近的点f2。b、以点f2为火源点重新计算蔓延轨迹，增加蔓延轨迹c、对以前产生的蔓延轨迹计算其与输电线路的距离最近点，通过计算与输电线路距离最近的为f3。d、重复步骤a～c，获得蔓延轨迹通过计算与输电线路距离最近的为f3，以此类推，直至有一个椭圆形轨迹与输电线路的距离为0时，则得到最快达到线路下方的地点a，其分段时间t1、t2、t3分别为6.4min、10min和8.9min，则山火蔓延至输电线路的时间为25.3min，最早达到输电线路的地点为a位置。实施例3与上述方法相对应的，本实施例公开一种输电线路山火蔓延行为多级校正系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法实施例的步骤。可选的，本实施例系统包括：第一程序模块，用于获取原始的第一火点的坐标信息和目标输电线路信息；第二程序模块，用于根据所述坐标信息，获取所述第一火点蔓延所对应潜在目标区域的地理信息；第三程序模块，用于根据所述地理信息判断所述第一火点是否能蔓延至所述目标输电线路，如果能，根据对应所述第一火点的地理信息和风速风向信息确定所述第一火点的第一蔓延轨迹，并设置新生蔓延轨迹衍生下一蔓延轨迹的分级步长；第四程序模块，用于分析所述第一蔓延轨迹蔓延至对应所述分级步长的范围时，计算与所述目标输电线路垂直距离最近的火点为第二蔓延轨迹的第二火点，并根据对应所述第二火点的地理信息和风速风向信息确定所述第二火点的第二蔓延轨迹；分析所述第二蔓延轨迹蔓延至对应所述分级步长的范围时，从之前的各蔓延轨迹的当前范围与所述第二蔓延轨迹的当前范围中选择距离所述目标输电线路垂直距离最近的火点为第三蔓延轨迹的第三火点，并根据对应所述第三火点的地理信息和风速风向信息确定所述第三火点的第三蔓延轨迹；以此类推，每一个分级步长对应一个新的蔓延轨迹并对之前的蔓延轨迹进行动态跟踪，通过联立各蔓延轨迹以距离所述目标输电线路垂直距离最近为依据以确定所衍生下一蔓延轨迹的火点位置，直至任一蔓延轨迹蔓延至所述目标输电线路，然后计算最先到达所述目标输电线路的蔓延轨迹距所述第一火点开始蔓延的累积时长。实施例4同理，本实施例公开一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述方法实施例的步骤。综上，本发明上述各实施例所分别公开的输电线路山火蔓延行为多级校正方法、系统及存储介质，可准确在应急指挥中心准确计算输电线路山火是否可以蔓延至输电线路，同时高精度计算输电线路山火蔓延路径，可操作性强，计算准确率高。根据输电线路山火蔓延计算结论，可科学部署、调度灭火装备，实现输电线路山火的精准应对，减少输电线路附近山火所造成的损失。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12