一种环境自适应蔓延预测的输电线路火灾告警方法及系统与流程

本发明涉及输电线路的火灾损害预测，尤其涉及一种环境自适应蔓延预测的输电线路火灾告警方法及系统。

背景技术：

1、输电线路是电能运输的关键环节，长期暴露在自然环境中容易受到外部因素的干扰，而山火作为自然常见灾害之一，当其发生并蔓延至线路附近时，往往会击穿输电线路绝缘，引发跳闸事故，同时山火跳闸由于其绝缘失效的短时不可逆，所呈现的事故往往具有持续时间长、重合闸成功率低、影响范围广、经济损失大等特点，对电网系统的安全稳定运行产生严重威胁，而随着近年来极端天气的影响，山火的爆发也愈发频繁，研究表明在引起线路跳闸事故的各项外部因素中，山火排名第二，仅次于雷击。

2、现有技术中一般采用山火跳闸模型用于预测山火对输电线路的影响，但是山火跳闸模型只能评价山火发生在线路下方时的线路跳闸风险，当山火未发生在线路下方时，主要依靠利用无人机或其他监测装置对该火点进行持续跟踪，直到火焰蔓延至线路附近3km以内，再发布线路风险告警，该过程不仅需要运维人员实时监控山火的发展走向，工作量极大，并且在极端气候和地理环境下，山火发展速度极快，在追踪间隙期间就有可能迅速蔓延至线路下方，造成电网线路跳闸，工作人员无法及时地对所述输电线路下方的山火进行预测，降低输电线路告警的效率。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明公开了一种环境自适应蔓延预测的输电线路火灾告警方法及系统，用于提高输电线路火灾告警的精准度及效率。

2、为了实现上述目的，本发明公开了一种环境自适应蔓延预测的输电线路火灾告警方法，包括：

3、通过预设的火点监测装置获取火点的位置信息，并根据所述位置信息及预先构建的对输电线路所在目标区域进行网格划分获得的区域网格图，确定所述火点所在的第一网格；

4、以所述第一网格为中心确定所述火点进行初始蔓延的若干个第二网格，并结合所述目标区域对应的地理图层，获得所述若干个第二网格中每一个第二网格对应的地理信息；

5、获取所述第一网格对应的第一气象数据，并根据所述气象数据及所述每一个第二网格分别与所述第一网格的方位信息确定所述每一个第二网格对应的第二气象数据；

6、根据所述第二气象数据及所述地理信息，通过预设的蔓延速度计算公式计算所述每一个第二网格分别对应的蔓延速度；

7、根据所述蔓延速度及预设的时间步长迭代次数，在每一个时间步长中，迭代更新所述每一个第二网格对应的燃烧状态，根据所述燃烧状态，以所述第二网格为中心确定所述火点进行再次蔓延时的若干个第三网格；

8、结合所述第一网格、所述若干个第二网格及所述若干个第三网格，获得所述区域网格图中火点的火势蔓延趋势网格图，根据所述火势蔓延趋势网格图计算获得所述输电线路对应的火灾告警评估参数，并根据所述火灾告警评估参数获得所述输电线路对应的火灾告警信息。

9、本发明公开的一种环境自适应蔓延预测的输电线路火灾告警方法，首先获得输电线路所在的目标区域的地理信息，并对所述目标区域进行网格的划分，并根据所述地理信息确定划分后获得的每一个网格分别对应的地理属性参数，以使在后期进行火势蔓延预测时，结合目标区域的地理因素确定所述火势的蔓延速度，以使提高所述火势蔓延预测的准确度，接着利用预设的火电监测装置实时获取火点的位置信息，并根据所述位置信息确定所述火点所在的第一网格，以所述第一网格为中心确定初始蔓延的若干个第二网格，接下来进行火灾蔓延区域的预测时需获知每一个网格的蔓延速度，则此时考虑到气象数据对火势蔓延也具有较大的影响，则获取第一网格的第一气象信息，并根据所述第一气象数据及所述第一网格与所述第二网格的方位信息，确定所述第二网格的第二气象信息，然后利用所述第二气象数据及所述第一地理属性参数计算每一个第二网格的蔓延速度，以使根据所述蔓延速度，计算在预定的时间步长后，每一个第二网格的燃烧区域，进而根据所述燃烧区域确定所述第二网格的燃烧状态，根据所述第二网格的燃烧状态以使确定是否以所述第二网格为中心迭代进行火势蔓延的预测，以此提高蔓延的预测的精准度，在规定的蔓延时长后，根据所述第二网格的燃烧状态及所述第二网格的蔓延速度，确定所述火点对应的火势蔓延网格图，根据所述火势蔓延网格图计算所述输电线路的告警评估参数，并根据所述告警评估参数对所述输电线路的火灾进行告警，提高告警的准确度及及时性。

10、作为优选例子，在所述以所述第一网格为中心确定所述火点进行初始蔓延的若干个第二网格，并结合所述目标区域对应的地理图层，获得所述若干个第二网格中每一个第二网格对应的地理信息，包括：

11、根据预设的元胞自动机，以所述第一网格为中心，选取所述第一网格对应的moore型邻域中的若干个网格为所述第二网格；所述第二网格包括所述第一网格的上、下、左、右4个相邻网格及所述第一网格对角线方向上的4个次相邻网格；

12、根据所述目标区域的边界gis图及对应的地理图层，对所述若干个第二网格中每一个第二网格进行地理属性的赋值，生成所述每一个第二网格对应的地理信息；所述地理信息包括网格海拔、网格含水量及网格覆盖植被类型。

13、本发明通过对所述区域进行网格划分，以使后续基于所述网格进行火势蔓延区域的预测，提高预测区域大小的精准度，接着考虑到火灾的蔓延容易受到地理环境的影响，因此对所述每一个网格进行地理属性的赋值，以便于后续根据所述地理属性对蔓延速度的计算进行修正，不同网格具有不同的蔓延速度，提高蔓延预测的精准度，进而提高告警的精准度。

14、作为优选例子，在所述根据所述气象数据及所述每一个第二网格分别与所述第一网格的方位信息确定所述每一个第二网格对应的第二气象数据，包括：

15、根据所述第一网格的位置信息实时对气象信息中心进行查询，获得所述第一网格对应的第一风速；

16、根据所述第二网格与所述第一网格的空间方位信息，计算所述第一风速分别投影到所述每一个第二网格中的风速，获得所述每一个第二网格对应的第二风速。

17、本发明基于火势的蔓延极大程度上受风速的影响，因此先获取第一网格的风速，又因为风速作为向量参数，具有方向属性，为了提高每一个网格对应的风速的计算精准度，利用所述第二网格与所述第一网格的空间方位信息计算第一网格的风速投影到其他第二网格后的风速，以便于根据投影后的风速计算蔓延速度，提高蔓延预测的精准度。

18、作为优选例子，在所述根据所述第二气象数据及所述地理信息，通过预设的蔓延速度计算公式计算所述每一个第二网格分别对应的蔓延速度，包括：

19、根据所述每一个第二网格的第二风速，通过预设的风速系数计算公式确定所述每一个第二网格的风速矫正系数；其中，所述风速矫正系数计算公式为：

20、根据所述每一个第二网格的网格含水量，通过预设的可燃物含水量校正系数计算公式确定所述每一个第二网格的可燃物含水量校正系数；

21、根据所述风速系数及所述可燃物含水量校正系数，通过预设的蔓延指标计算公式计算获得每一个第二网格的蔓延指标；

22、根据所述每一个第二网格分别对应的网格覆盖植被类型，匹配与所述网格覆盖植被类型对应的蔓延速度计算公式，结合所述每一个第二网格的蔓延指标，获得所述每一个第二网格分别对应的初始蔓延速度。

23、本发明在计算每一个第二网格的蔓延速度时，首先通过风速及含水量形成初始的蔓延因子，然后设置了不同植被类型分别对应的蔓延速度计算公式，不同的网格具有不同的植被类型时，则每一个网格被匹配到的蔓延速度计算公式也不同，根据匹配到的蔓延速度计算公式及所述蔓延因子，计算初始蔓延速度，提高蔓延预测的精准度，进而提高告警的精准度。

24、作为优选例子，在所述通过预设的蔓延速度计算公式计算所述每一个第二网格分别对应的蔓延速度，还包括：

25、根据每一个第二网格的网格海拔，通过预设的坡度矫正公式对所述网格海拔进行离散处理，获得所述每一个第二网格对应的海拔属性；

26、根据所述海拔属性对所述初始蔓延速度进行坡度校正，获得所述每一个第二网格分别对应的蔓延速度。

27、本发明考虑到与风速作用类似，中心网格向相邻网格开始蔓延时，不同方向上不同海拔的网格同样存在不同方向的蔓延速度，因此对所述初始蔓延速度进行坡度校正，提高蔓延速度预测的精准度，进而提高告警的精准度。

28、作为优选例子，在所述迭代更新所述每一个第二网格对应的燃烧状态，根据所述燃烧状态，以所述第二网格为中心确定所述火点进行再次蔓延时的若干个第三网格，包括：

29、根据所述蔓延速度及所述时间步长，计算所述第二网格的蔓延面积，根据所述蔓延面积及所述第二网格的网格面积，确定所述第二网格的燃烧状态；

30、当所述蔓延面积等于所述第二网格的网格面积时，确定所述燃烧状态为完全燃烧状态，则此时以所述第二网格为中心，确定所述火点进行再次蔓延时的若干个第三网格。

31、本发明根据所述第二网格的燃烧状态判断所述火灾是否再次蔓延，当所述第二网格完全燃烧时，则此时立刻以所述第二网格为中心进一步地选择下一步蔓延的网格，以此迭代更新，提高蔓延预测的效率，进而提高告警的效率。

32、作为优选例子，在所述根据所述火势蔓延趋势网格图计算获得所述输电线路对应的火灾告警评估参数，并根据所述火灾告警评估参数获得所述输电线路对应的火灾告警信息，包括：

33、根据所述火势蔓延趋势网格图及所述输电线路在所述区域网格图中的位置，计算所述第一网格到所述输电线路的线路火焰相对距离、所述火势蔓延趋势网格图与所述输电线路的线路火焰绝对距离及所述火势蔓延趋势网格图的蔓延覆盖面积；

34、根据预设的告警信息等级表中预设的线路火焰相对距离阈值、线路火焰绝对距离阈值及蔓延覆盖面积阈值，分别对所述线路火焰相对距离、线路火焰绝对距离及蔓延覆盖面积进行判断，获得所述输电线路对应的火灾告警等级。

35、本发明根据定义的三项风险评估参数即线路火焰相对距离、线路火焰绝对距离、蔓延覆盖面积对应的不同阈值对当前获得评估参数做评估，以时完成区别化告警，提高告警的效率。

36、另一方面，本发明还公开了一种环境自适应蔓延预测的输电线路火灾告警系统，所述系统包括火点监测模块、信息赋值模块、气象投影模块、蔓延计算模块、迭代更新模块及火灾告警模块；

37、所述火点监测模块用于通过预设的火点监测装置获取火点的位置信息，并根据所述位置信息及预先构建的对输电线路所在目标区域进行网格划分获得的区域网格图，确定所述火点所在的第一网格；

38、所述信息赋值模块用于以所述第一网格为中心确定所述火点进行初始蔓延的若干个第二网格，并结合所述目标区域对应的地理图层，获得所述若干个第二网格中每一个第二网格对应的地理信息；

39、所述气象投影模块用于获取所述第一网格对应的第一气象数据，并根据所述气象数据及所述每一个第二网格分别与所述第一网格的方位信息确定所述每一个第二网格对应的第二气象数据；

40、所述蔓延计算模块用于根据所述第二气象数据及所述地理信息，通过预设的蔓延速度计算公式计算所述每一个第二网格分别对应的蔓延速度；

41、所述迭代更新模块用于根据所述蔓延速度及预设的时间步长迭代次数，在每一个时间步长中，迭代更新所述每一个第二网格对应的燃烧状态，根据所述燃烧状态，以所述第二网格为中心确定所述火点进行再次蔓延时的若干个第三网格；

42、所述火灾告警模块用于结合所述第一网格、所述若干个第二网格及所述若干个第三网格，获得所述区域网格图中火点的火势蔓延趋势网格图，根据所述火势蔓延趋势网格图计算获得所述输电线路对应的火灾告警评估参数，并根据所述火灾告警评估参数获得所述输电线路对应的火灾告警信息。

43、本发明公开的一种环境自适应蔓延预测的输电线路火灾告警系统，首先获得输电线路所在的目标区域的地理信息，并对所述目标区域进行网格的划分，并根据所述地理信息确定划分后获得的每一个网格分别对应的地理属性参数，以使在后期进行火势蔓延预测时，结合目标区域的地理因素确定所述火势的蔓延速度，以使提高所述火势蔓延预测的准确度，接着利用预设的火电监测装置实时获取火点的位置信息，并根据所述位置信息确定所述火点所在的第一网格，以所述第一网格为中心确定初始蔓延的若干个第二网格，接下来进行火灾蔓延区域的预测时需获知每一个网格的蔓延速度，则此时考虑到气象数据对火势蔓延也具有较大的影响，则获取第一网格的第一气象信息，并根据所述第一气象数据及所述第一网格与所述第二网格的方位信息，确定所述第二网格的第二气象信息，然后利用所述第二气象数据及所述第一地理属性参数计算每一个第二网格的蔓延速度，以使根据所述蔓延速度，计算在预定的时间步长后，每一个第二网格的燃烧区域，进而根据所述燃烧区域确定所述第二网格的燃烧状态，根据所述第二网格的燃烧状态以使确定是否以所述第二网格为中心迭代进行火势蔓延的预测，以此提高蔓延的预测的精准度，在规定的蔓延时长后，根据所述第二网格的燃烧状态及所述第二网格的蔓延速度，确定所述火点对应的火势蔓延网格图，根据所述火势蔓延网格图计算所述输电线路的告警评估参数，并根据所述告警评估参数对所述输电线路的火灾进行告警，提高告警的准确度及及时性。

44、作为优选例子，所述信息赋值模块包括区域划分单元及信息赋值单元；

45、所述区域划分单元用于根据预设的元胞自动机，以所述第一网格为中心，选取所述第一网格对应的moore型邻域中的若干个网格为所述第二网格；所述第二网格包括所述第一网格的上、下、左、右4个相邻网格及所述第一网格对角线方向上的4个次相邻网格；

46、所述信息赋值单元用于根据所述目标区域的边界gis图及对应的地理图层，对所述若干个第二网格中每一个第二网格进行地理属性的赋值，生成所述每一个第二网格对应的地理信息；所述地理信息包括网格海拔、网格含水量及网格覆盖植被类型。

47、本发明通过对所述区域进行网格划分，以使后续基于所述网格进行火势蔓延区域的预测，提高预测区域大小的精准度，接着考虑到火灾的蔓延容易受到地理环境的影响，因此对所述每一个网格进行地理属性的赋值，以便于后续根据所述地理属性对蔓延速度的计算进行修正，不同网格具有不同的蔓延速度，提高蔓延预测的精准度，进而提高告警的精准度。

48、作为优选例子，所述气象投影模块包括气象查询单元及数据投影单元；

49、所述气象查询单元用于根据所述第一网格的位置信息实时对气象信息中心进行查询，获得所述第一网格对应的第一风速；

50、所述数据投影单元用于根据所述第二网格与所述第一网格的空间方位信息，计算所述第一风速分别投影到所述每一个第二网格中的风速，获得所述每一个第二网格对应的第二风速。

51、本发明基于火势的蔓延极大程度上受风速的影响，因此先获取第一网格的风速，又因为风速作为向量参数，具有方向属性，为了提高每一个网格对应的风速的计算精准度，利用所述第二网格与所述第一网格的空间方位信息计算第一网格的风速投影到其他第二网格后的风速，以便于根据投影后的风速计算蔓延速度，提高蔓延预测的精准度。