一种输配电线路山火预警方法及预警系统与流程

1.本发明涉及山火防范技术领域，具体而言，涉及一种输配电线路山火预警方法及预警系统。


背景技术：

2.我国输配电网具有广域分布、几何尺寸大的特征，非常容易受到森林草原火灾等自然灾害的威胁。近年来，随着电力资源的开发，越来越多的输电线路穿过高山林区和草原地带，这些地区独特的地形地貌、气候条件极易引发草原山火；森林草原火灾区域一般易发生在输配电网支线上，支线设备主要是高压跌落开关，其不具备遥控和自动保护切除接地故障的能力。而接地故障引发的电弧光可能引发森林草原火灾，轻则烧毁杆塔设备，重则造成国家巨大损失，导致长时间的不可恢复的重大电力事故。据不完全统计数据表明，输配电线路接地引发森林草原火灾对我国造成极大威胁和严重损失，国外如南非、巴西、美国以及澳大利亚都发生过因线路接地等原因引发森林草原火灾的事故。
3.目前建设的输配电网线路中，其检测输配电线路上的故障，均是通过配电网支线设备小接地选线方法来实现的，但是在采用这种方法进行检测的时候，只有输配电线路出现故障的时候才能检测出来，而森林草原刚发生火灾的时候，往往是不会燃烧到输配电线路的，只有在一定的外力条件下才能影响到输配电线路的，因此，采用现有技术中存在的方法，无法实现对输配电线路周围产生的隐患根据周围环境因素进行实时检测，从而引起输配电线路上出现重大安全事故。
4.有鉴于此，特提出本技术。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是现有技术中，采用配电网支线设备小接地选线方法检测输配电线路的故障，无法实现根据实时周围环境对输配电线路产生的隐患进行监测，目的在于提供一种输配电线路山火预警方法及预警系统，能够实现根据周围环境对待检测输配电线路进行实时监测，及时对输配电线路可能出现的隐患进行预警。
6.本发明通过下述技术方案实现：
7.一种输配电线路防山火预警方法，方法步骤包括：
8.s1：探测在待检测输配电线路中，其周围是否在预设时间内连续出现预设紫外光波长段的辐射信号，若有，则执行步骤s2；
9.s2：采集热红外视频图像以及可见光图像，所述热红外视频图像与所述可见光图像均为出现紫外光波长段方向的所述待检测输配电线路图像；
10.s3：采用图像的边缘检测提取所述可见光图像中的目标植被，对所述目标制备进行图像处理，提取所述目标植被的水平偏角与垂直偏角以及特征参数，计算获得所述待检测输配电线路的风速数据与风向数据；
11.s4：基于所述热红外视频图像，提取热力区域块与所述待检测输配电线路之间的
最短距离，以及提取所述热力区域随着时间的变化情况；
12.s5：基于所述风速数据、所述风向数据、所述最短距离以及所述热力区域随着时间的变化情况，对所述待检测输配电线路做出山火预警警告。。
13.传统的输配电线路中，对输配电线路故障上的监测，通常采用的是配电网支线设备小接地选线方法进行监测，但是对于森林草原上的发生火灾时，无法及时对待检测输配电线路周围存在的隐患进行监测，从而造成安全事故的发生，本发明提供了一种输配电线路防山火预警方法，通过采用热力区域块结合可见光图像处理的方式，来实现对待检测输配电线路周围的隐患进行实时检测，实现了对待检测输配电线路上存在的隐患进行实时预警，减少了输配电线路上出现的安全事故。
14.优选地，所述步骤s4中，提取热力区域块与所述待检测输配电线路之间的距离子步骤包括：
15.将所述热红外视频图像抽帧为帧图图片，并选择第一秒帧图图片进行分析计算；
16.在所述第一秒帧图图片中，建立世界坐标系，并获取热力区域的位置坐标以及待检测输电线路的坐标；
17.计算所述热力区域的位置坐标与所述待检测输电线路的垂线长度，所述垂线长度为热力区域块与所述待检测输配电线路之间的最短距离。
18.优选地，所述步骤s4中，提取所述热力区域块随着时间的变化情况子步骤包括：
19.s41：将所述热红外视频图像抽帧为帧图图片，并基于帧图图片的图像像素值计算帧图图片的热力区域；
20.s42：选择第t秒帧图图片，并计算其热力区域；
21.s43：以δt为步长增加时间，重复步骤s42，获得在不同时间下的热力区域；
22.s44：将获得的若干热力区域按照时间顺序进行排列，获得热力区域在随着时间增加的变化情况。
23.优选地，所述步骤s3的子步骤包括：
24.采用图像的边缘检测提取所述可见光图像中的目标植被；
25.对所述目标植被依次进行灰度变换、二值化处理以及hough变换，计算获得所述目标植被的水平偏角与垂直偏角；
26.基于所述水平偏角、所述垂直偏角以及所述特征参数，计算获得所述待检测输配电线路的风速数据与风向数据。
27.优选地，所述步骤s5的子步骤包括：
28.s51：基于所述风向数据，判断热力区域块的扩大范围走向，若扩大范围是朝向待检测输配电线路的，则执行步骤s52；
29.s52：获取所述待检测输配电线路的湿度数据以及所述目标植被覆盖数据，并结合所述风速数据以及所述风向数据，判断在所述最短距离内，所述热力区域块达到待检测输配电线路附近的时间，并根据时间做出山火预警警告。
30.优选地，所述步骤s5还包括：
31.获取所述热力区域与所述待检测输配电线路形成垂足上的温度数据，并判断所述温度数据是否大于阈值温度，若大于，则跳闸所述待检测输配电线路。
32.优选地，在火灾燃烧完后，对待检测输配电线路存在阴燃的地方进行检测，具体子
步骤包括：
33.探测所述待检测输配电线路周围环境是否有毫米波辐射，若存在毫米波辐射，则重复执行步骤s2～s5。
34.优选地，所述预设时间为5min，所述预设紫外光波长段为240nm～280nm。
35.本发明还公开了一种输配电线路防山火预警系统，包括紫外光探测模块、图像获取模块、数据获取模块、特征提取模块以及预警判断模块，
36.所述紫外光探测模块，用于探测在待检测输配电线路中，其周围是否在预设时间内连续出现预设紫外光波长段的辐射信号，若有，则将探测到的信号输入到所述图像获取模块中；
37.所述图像获取模块，用于采集热红外视频图像，所述热红外视频图像为出现紫外光波长段方向的所述待检测输配电线路热红外视频图像；
38.所述数据获取模块，用于采用图像的边缘检测提取所述可见光图像中的目标植被，并对所述目标制备进行图像处理，提取所述目标植被水平偏角与垂直偏角，计算获得所述待检测输配电线路的风速数据与风向数据；
39.所述特征提取模块，用于基于所述热红外视频图像，提取热力区域块与所述待检测输配电线路之间的最短距离，以及提取所述热力区域随着时间的变化情况；
40.所述预警判断模块，用于基于所述风速数据、所述风向数据、所述最短距离以及所述热力区域随着时间的变化情况，对所述待检测输配电线路做出山火预警警告。
41.优选地，所述预警判断模块包括热力区域分析模块以及计算判断模块，
42.所述热力区域分析模块，用于基于风向数据，判断热力区域块的扩大范围走向，若扩大范围是朝向待检测输配电线路的，将结果传输到所述计算判断模块；
43.所述计算判断模块，用于获取所述待检测输配电线路的湿度数据以及所述目标植被覆盖数据，并结合所述风速数据以及所述风向数据，判断在所述最短距离内，所述热力区域块达到待检测输配电线路附近的时间，并根据时间做出山火预警警告。
44.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
45.本发明实施例提供的一种输配电线路山火预警方法及预警系统，通过采用热力区域块结合可见光图像处理的方式，来实现对待检测输配电线路周围的隐患进行实时检测，实现了对待检测输配电线路上存在的隐患进行实时预警，减少了输配电线路上出现的安全事故。
附图说明
46.为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
47.图1为预警方法示意图
具体实施方式
48.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本
发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
49.在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
50.在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
51.在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
52.实施例一
53.本实施例公开了一种输配电线路防山火预警方法，本实施例中，主要是对森林草原出现山火的时候，山火的燃烧程度以及燃烧的位置会对其周围的输配电线路造成安全隐患，因此，主要是对在待检测输配电线路周围环境，容易对线路产生安全隐患的时间进行实时预警，方法步骤包括：
54.s1：探测在待检测输配电线路中，其周围是否在预设时间内连续出现预设紫外光波长段的辐射信号，若有，则执行步骤s2；所述预设时间为5min，所述预设紫外光波长段为240nm～280nm。
55.在步骤s1中，主要是通过紫外探测器对火焰进行探测，在火焰中，火焰产生的辐射具有离散光谱的气体辐射和伴有连续光谱的固体复苏社，其波长在0.1～10um或更宽的范围内，为了避免其他信号的干扰，常常利用波长为300nm以下的的紫外线，或者火焰中特有的波长在4.4um附近的二氧化碳辐射光谱作为探测信号，因此，在本实施例中，主要是对波长为240～280nm范围之间的光波进行检测，增加了探测的灵敏度；当只有探测到波长在240～280nm之间波长范围的光时，且探测到的光是持续一段时间存在的，则证明火焰是发生的连续燃烧情况，避免了雷击等一瞬间出现的辐射造成的影响。
56.s2：采集热红外视频图像以及可见光图像，所述热红外视频图像与所述可见光图像均为出现紫外光波长段方向的所述待检测输配电线路图像；
57.在步骤s2中，当检测到在一定时间内持续出现紫外光波长端的辐射信号时，则代表可能会与火灾的隐患产生，而为了防止这种隐患发生，就需要进一步对发生燃烧的地方进行监测，在本实施例中，采用热红外的方式去探测发生火灾隐患的大小，采集可见光图像，主要是判断在可能发生火源周围地方的植被进行判断，来对周围实时环境因素进行分析。
58.s3：采用图像的边缘检测提取所述可见光图像中的目标植被，对所述目标制备进
行图像处理，提取所述目标植被的水平偏角与垂直偏角以及特征参数，计算获得所述待检测输配电线路的风速数据与风向数据。
59.所述步骤s3的子步骤包括：
60.采用图像的边缘检测提取所述可见光图像中的目标植被；
61.对所述目标植被依次进行灰度变换、二值化处理以及hough变换，计算获得所述目标植被的水平偏角与垂直偏角；
62.基于所述水平偏角、所述垂直偏角以及所述特征参数，计算获得所述待检测输配电线路的风速数据与风向数据。
63.在步骤s3中，主要是通过对有火源地方的位置，对可见光图像中的特征进行提取，然后对具体的特征进行分析，因为在草原森林中，很重要的火源因素其中之一就有风速，因此，当可能会有火源出现的时候，就需要去评估当前火源面临的实时风速以及风向下的进展情况，根据实时风速以及风向进展情况来判断起火的火源对待检测输配电线路的隐患大小，能够及时作出相关的预警。
64.s4：基于所述热红外视频图像，提取热力区域块与所述待检测输配电线路之间的最短距离，以及提取所述热力区域随着时间的变化情况；计算热力区域块到输配电线路之间的最短距离，主要是看最短距离对输电线路的隐患程度，能够根据该隐患程度来，以及根据热力区域块面积的变化，来实现对输电线路的预警。
65.所述步骤s4中，提取热力区域块与所述待检测输配电线路之间的距离子步骤包括：
66.将所述热红外视频图像抽帧为帧图图片，并选择第一秒帧图图片进行分析计算；
67.在所述第一秒帧图图片中，建立世界坐标系，并获取热力区域的位置坐标以及待检测输电线路的坐标；
68.计算所述热力区域的位置坐标与所述待检测输电线路的垂线长度，所述垂线长度为热力区域块与所述待检测输配电线路之间的最短距离。
69.所述步骤s4中，提取所述热力区域块随着时间的变化情况子步骤包括：
70.s41：将所述热红外视频图像抽帧为帧图图片，并基于帧图图片的图像像素值计算帧图图片的热力区域；
71.s42：选择第t秒帧图图片，并计算其热力区域；
72.s43：以δt为步长增加时间，重复步骤s42，获得在不同时间下的热力区域；
73.s44：将获得的若干热力区域按照时间顺序进行排列，获得热力区域在随着时间增加的变化情况。
74.s5：基于所述环境因素数据、所述最短距离以及所述热力区域随着时间的变化情况，对所述待检测输配电线路做出山火预警警告。
75.所述步骤s5的子步骤包括：
76.s51：基于所述风向数据，判断热力区域块的扩大范围走向，若扩大范围是朝向待检测输配电线路的，则执行步骤s52；
77.s52：获取所述待检测输配电线路的湿度数据以及所述目标植被覆盖数据，并结合所述风速数据以及所述风向数据，判断在所述最短距离内，所述热力区域块达到待检测输配电线路附近的时间，并根据时间做出山火预警警告。
78.所述步骤s5还包括：
79.获取所述热力区域与所述待检测输配电线路形成垂足上的温度数据，并判断所述温度数据是否大于阈值温度，若大于，则跳闸所述待检测输配电线路。
80.获取温度数据，主要是判断当前发生燃烧的火焰对最近输电线路温度的影响，每一条输电线路具有一个固定的温度阈值，当温度超过这个阈值的时候，就会对该输电线路产生隐患，而火焰在燃烧的时候，其产生的热度会对输电线路造成影响，因此，需要对线路上的温度进行监测，来实现对输配电线路的保护。
81.在火灾燃烧完后，对待检测输配电线路存在阴燃的地方进行检测，具体子步骤包括：
82.探测所述待检测输配电线路周围环境是否有毫米波辐射，若存在毫米波辐射，则重复执行步骤s2～s5。当森林火灾发生完成后，没有火焰时，其产生的阴燃会对周围植被产生隐患，而毫米波辐射就是阴燃物所产生的辐射信号，且具有阴燃物的物体也是通过热力区域快来检测。
83.本实施例公开了一种输配电线路山火预警方法，通过采用热力区域块的方式来实现对待检测输配电线路周围的隐患进行检测，实现了对待检测输配电线路上存在的隐患进行实时预警，减少了输配电线路上出现的安全事故。
84.实施例二
85.本实施例公开了一种输配电线路防山火预警系统，本实施例是为了实现如实施例一中的预警方法，包括紫外光探测模块、图像获取模块、数据获取模块、特征提取模块以及预警判断模块，
86.所述紫外光探测模块，用于探测在待检测输配电线路中，其周围是否在预设时间内连续出现预设紫外光波长段的辐射信号，若有，则将探测到的信号输入到所述图像获取模块中；
87.所述图像获取模块，用于采集热红外视频图像，所述热红外视频图像为出现紫外光波长段方向的所述待检测输配电线路热红外视频图像；
88.所述数据获取模块，用于采用图像的边缘检测提取所述可见光图像中的目标植被，并对所述目标制备进行图像处理，提取所述目标植被水平偏角与垂直偏角，计算获得所述待检测输配电线路的风速数据与风向数据；
89.所述特征提取模块，用于基于所述热红外视频图像，提取热力区域块与所述待检测输配电线路之间的最短距离，以及提取所述热力区域随着时间的变化情况；
90.所述预警判断模块，用于基于所述风速数据、所述风向数据、所述最短距离以及所述热力区域随着时间的变化情况，对所述待检测输配电线路做出山火预警警告。
91.所述预警判断模块包括热力区域分析模块以及计算判断模块，
92.所述热力区域分析模块，用于基于风向数据，判断热力区域块的扩大范围走向，若扩大范围是朝向待检测输配电线路的，将结果传输到所述计算判断模块；
93.所述计算判断模块，用于获取所述待检测输配电线路的湿度数据以及所述目标植被覆盖数据，并结合所述风速数据以及所述风向数据，判断在所述最短距离内，所述热力区域块达到待检测输配电线路附近的时间，并根据时间做出山火预警警告。
94.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步
详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。