CN104917237A - 基于微气象的防山火电源管理系统与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于微气象的防山火电源管理系统与方法，其系统包括太阳能发电模块、微气象传感器模块、主机模块和防山火DVR模块；微气象传感器模块的输出端与主机模块连接，主机模块的输出端与防山火DVR模块连接；所述的太阳能发电模块包括太阳能电池板、控制器和蓄电池，太阳能电池板的输出端与控制器连接，控制器还与蓄电池双向连接。本发明提供了一种基于微气象的防山火电源管理系统与方法，根据剩余电量和当前环境发生山火的概率来自动控制防山火DVR模块的供电或者断电，有效地节约了电能，避免了山火的高发时间段，防山火DVR模块由于电源不足无法对输电线路周围的山火进行监测的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于微气象的防山火电源管理系统与方法。
背景技术
输电线路防山火在线监测系统技术已日趋成熟，能有效帮助线路检修公司实时监测线路周边山火发生情况，成为检修公司的千里眼；但防山火系统搭载了一个云台，双光谱摄像机，嵌入式高速图像处理平台，功耗都比较大，现供电普遍采用的是太阳能电池板，受制约因素很多，如果遇到连续几天阴雨天则会出现电源供电不足的问题，因此怎样保证系统时刻处理电量充足状态，应对随时可能发生的山火是现在防山火在线监测系统中最重要的问题。
现有的技术只检测电池的电量，根据当前电池剩余电量状况判断是否开机防山火DVR系统电源，当检测到电池电量不足时，为保护电池和保证系统与管理平台的正常通讯，强制性关闭山火DVR系统的电源（包括云台，可见光相机，红外相机，图像信息处理板），待电池充电到可使用状态时再打开。
现有技术方案存在的问题和缺点：因为现有的技术只将电池剩余电量这个参数作为判断条件，高于设定的最低剩余电量阈值则开启山火DVR系统电源；低于设定的最低剩余电量阈值，不管此时系统处于什么状态都强制性的关闭山火DVR系统电源，这就会导致如果在山火的高发时间段，而山火DVR系统无法对输电线路周围的山火进行监测。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于微气象的防山火电源管理系统与方法，根据剩余电量和当前环境发生山火的概率来自动控制防山火DVR模块的供电或者断电，有效地节约了电能，避免了山火的高发时间段，防山火DVR模块由于电源不足无法对输电线路周围的山火进行监测的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：基于微气象的防山火电源管理系统，包括太阳能发电模块、微气象传感器模块、主机模块和防山火DVR模块；微气象传感器模块的输出端与主机模块连接，主机模块的输出端与防山火DVR模块连接；所述的太阳能发电模块包括太阳能电池板、控制器和蓄电池，太阳能电池板的输出端与控制器连接，控制器还与蓄电池双向连接；控制器的输出端分别与微气象传感器模块、主机模块和防山火DVR模块连接；所述的微气象传感器模块为能够全面采集输电线路周围的微气象的传感器模块；
所述的主机模块包括存储单元、山火发生概率计算单元、剩余电量检测单元和电源管理单元；所述的存储单元用于存储当地的微气象山火概率模型和电源管理模型；所述的山火发生概率计算单元用于根据当地的微气象山火概率模型和微气象传感器实时检测到的微气象数据计算当前环境发生山火的概率；所述的剩余电量检测单元用于检测太阳能发电模块中蓄电池的剩余电量；所述的电源管理单元用于将当前环境发生山火的概率和剩余电量作为参数输入存储单元存储的电源管理模型中，输出对防山火DVR模块的供电或断电控制信号,控制防山火DVR模块的供电或者断电。
所述的微气象传感器模块包括数据采集单元和滤波单元；所述的数据采集单元包括温度传感器、湿度传感器、雨量传感器和风速传感器。
所述的防山火DVR模块包括开关电路、云台、可见光相机、红外相机和图像信息处理板；所述的开关电路的输入端与主机模块连接，开关电路的输出端分别与云台、可见光相机、红外相机和图像信息处理板连接。
基于微气象的防山火电源管理方法，包括以下步骤：
S1.微气象传感器模块采集输电线路周围的微气象数据，微气象数据包括温度、湿度、雨量、和风速，并将采集到的微气象数据信息经过滤波后传递给主机模块；
S2.主机模块的山火发生概率计算单元将微气象传感器采集到的微气象数据作为参数输入存储单元存储的当地的微气象山火概率模型中，得出当前环境发生山火的概率；
S3.主机模块的剩余电量检测单元实时检测太阳能发电模块中蓄电池的剩余电量；
S4.主机模块的电源管理单元将当前环境发生山火的概率和剩余电量作为参数输入存储单元存储的电源管理模型中，输出对防山火DVR模块的供电或断电控制信号，控制防山火DVR模块的供电或者断电。
所述的步骤S2包括以下子步骤：
S21.主机模块根据当地往年历史气象数据与山火灾情状况构建了一个基于温度、湿度、雨量、和风速四个要素的气象模型；
S22.该气象模型根据当前环境温度，湿度，雨量，风速四个参数情况下计算得出一个初始参数；
S23.主机模块查询当月历史气象数据并修正该参数，最终得到一个当前气象环境下的范围在0到100%之间的山火险情评估值，即当前环境发生山火的概率。
所述的步骤S4中所述的电源管理模型对应的防山火DVR模块的供电开机方案为：当剩余电量处于总电量的百分设定阶段，只在当前环境发生山火的概率高于对应的设定百分比时，才对防山火DVR模块进行供电开机。
控制器的作用是控制蓄电池的充电或者供电，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。
蓄电池的作用是在控制器的控制下，在太阳能电池板发电充足时将太阳能电池板所产生的电能储存起来，太阳能电池板发电不足的时候再释放出来供电。
本发明的有益效果是：（1）根据剩余电量和当前环境发生山火的概率来自动控制防山火DVR模块的供电或者断电，有效地节约了电能，避免了山火的高发时间段，防山火DVR模块由于电源不足无法对输电线路周围的山火进行监测的问题；（2）微气象传感器模块包括温度传感器、湿度传感器、雨量传感器和风速传感器，能够全面采集输电线路周围的微气象，为后续的计算山火发生概率和电源管理方案的制定提供准确的依据；（3）太阳能发电模块具有蓄电池和控制器，控制器能够对蓄电池进行保护并且对太阳能电池板产生的电量进行更合理的利用；（4）防山火DVR模块可见光相机和红外相机，两种相机同时使用进行监控，在判断是否发生山火时更加准确。
附图说明
图1为本发明的系统原理结构框图；
图2为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，基于微气象的防山火电源管理系统，包括太阳能发电模块、微气象传感器模块、主机模块和防山火DVR模块；微气象传感器模块的输出端与主机模块连接，主机模块的输出端与防山火DVR模块连接；所述的太阳能发电模块包括太阳能电池板、控制器和蓄电池，太阳能电池板的输出端与控制器连接，控制器还与蓄电池双向连接；控制器的输出端分别与微气象传感器模块、主机模块和防山火DVR模块连接；所述的微气象传感器模块为能够全面采集输电线路周围的微气象的传感器模块；
所述的主机模块包括存储单元、山火发生概率计算单元、剩余电量检测单元和电源管理单元；所述的存储单元用于存储当地的微气象山火概率模型和电源管理模型；所述的山火发生概率计算单元用于根据当地的微气象山火概率模型和微气象传感器实时检测到的微气象数据计算当前环境发生山火的概率；所述的剩余电量检测单元用于检测太阳能发电模块中蓄电池的剩余电量；所述的电源管理单元用于将当前环境发生山火的概率和剩余电量作为参数输入存储单元存储的电源管理模型中，输出对防山火DVR模块的供电或断电控制信号,控制防山火DVR模块的供电或者断电。
所述的微气象传感器模块包括数据采集单元和滤波单元；所述的数据采集单元包括温度传感器、湿度传感器、雨量传感器和风速传感器。
所述的防山火DVR模块包括开关电路、云台、可见光相机、红外相机和图像信息处理板；所述的开关电路的输入端与主机模块连接，开关电路的输出端分别与云台、可见光相机、红外相机和图像信息处理板连接。
如图2所示，基于微气象的防山火电源管理方法，包括以下步骤：
S1.微气象传感器模块采集输电线路周围的微气象数据，微气象数据包括温度、湿度、雨量、和风速，并将采集到的微气象数据信息经过滤波后传递给主机模块；
S2.主机模块的山火发生概率计算单元将微气象传感器采集到的微气象数据作为参数输入存储单元存储的当地的微气象山火概率模型中，得出当前环境发生山火的概率；
S3.主机模块的剩余电量检测单元实时检测太阳能发电模块中蓄电池的剩余电量；
S4.主机模块的电源管理单元将当前环境发生山火的概率和剩余电量作为参数输入存储单元存储的电源管理模型中，输出对防山火DVR模块的供电或断电控制信号，控制防山火DVR模块的供电或者断电。
所述的步骤S2包括以下子步骤：
S21.主机模块根据当地往年历史气象数据与山火灾情状况构建了一个基于温度、湿度、雨量、和风速四个要素的气象模型；
S22.该气象模型根据当前环境温度，湿度，雨量，风速四个参数情况下计算得出一个初始参数；
S23.主机模块查询当月历史气象数据并修正该参数，最终得到一个当前气象环境下的范围在0到100%之间的山火险情评估值，即当前环境发生山火的概率。
所述的步骤S4中所述的电源管理模型对应的防山火DVR模块的供电开机方案为：当剩余电量处于总电量的百分设定阶段，只在当前环境发生山火的概率高于对应的设定百分比时，才对防山火DVR模块进行供电开机，例如：
当剩余电量处于总电量91%~100%（百分比设定阶段）时，只在当前环境发生山火的概率高于0.5%（对应的设定百分比）时，才对防山火DVR模块进行供电开机；
当剩余电量处于总电量81%~90%（百分比设定阶段）时，只在当前环境发生山火的概率高于1%（对应的设定百分比）时，才对防山火DVR模块进行供电开机。
当剩余电量处于总电量71%~80%（百分比设定阶段）时，只在当前环境发生山火的概率高于1.5%（对应的设定百分比）时，才对防山火DVR模块进行供电开机。
当剩余电量处于总电量61%~70%（百分比设定阶段）时，只在当前环境发生山火的概率高于2%（对应的设定百分比）时，才对防山火DVR模块进行供电开机。
当剩余电量处于总电量51%~60%（百分比设定阶段）时，只在当前环境发生山火的概率高于2.5%（对应的设定百分比）时，才对防山火DVR模块进行供电开机。
当剩余电量处于总电量41%~50%（百分比设定阶段）时，只在当前环境发生山火的概率高于5%（对应的设定百分比）时，才对防山火DVR模块进行供电开机。
当剩余电量处于总电量31%~40%（百分比设定阶段）时，只在当前环境发生山火的概率高于10%（对应的设定百分比）时，才对防山火DVR模块进行供电开机。
当剩余电量处于总电量21%~30%（百分比设定阶段）时，只在当前环境发生山火的概率高于30%（对应的设定百分比）时，才对防山火DVR模块进行供电开机。
当剩余电量处于总电量11%~20%（百分比设定阶段）时，只在当前环境发生山火的概率高于40%（对应的设定百分比）时，才对防山火DVR模块进行供电开机。
当剩余电量处于总电量1%~10%（百分比设定阶段）时，只在当前环境发生山火的概率高于50%（对应的设定百分比）时，才对防山火DVR模块进行供电开机。
此处的剩余电量处于总电量的“百分比设定阶段”和发生山火概率高于“对应的设定百分比”只是一个举例说明，实际可根据不同实际情况来进行设置。
控制器的作用是控制蓄电池的充电或者供电，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。
蓄电池的作用是在控制器的控制下，在太阳能电池板发电充足时将太阳能电池板所产生的电能储存起来，太阳能电池板发电不足的时候再释放出来供电。
Claims (6)
1.基于微气象的防山火电源管理系统，其特征在于：包括太阳能发电模块、微气象传感器模块、主机模块和防山火DVR模块；微气象传感器模块的输出端与主机模块连接，主机模块的输出端与防山火DVR模块连接；所述的太阳能发电模块包括太阳能电池板、控制器和蓄电池，太阳能电池板的输出端与控制器连接，控制器还与蓄电池双向连接；控制器的输出端分别与微气象传感器模块、主机模块和防山火DVR模块连接；所述的微气象传感器模块为能够全面采集输电线路周围的微气象的传感器模块；
所述的主机模块包括存储单元、山火发生概率计算单元、剩余电量检测单元和电源管理单元；所述的存储单元用于存储当地的微气象山火概率模型和电源管理模型；所述的山火发生概率计算单元用于根据当地的微气象山火概率模型和微气象传感器实时检测到的微气象数据计算当前环境发生山火的概率；所述的剩余电量检测单元用于检测太阳能发电模块中蓄电池的剩余电量；所述的电源管理单元用于将当前环境发生山火的概率和剩余电量作为参数输入存储单元存储的电源管理模型中，输出对防山火DVR模块的供电或断电控制信号,控制防山火DVR模块的供电或者断电。
2.根据权利要求1所述的基于微气象的防山火电源管理系统，其特征在于：所述的微气象传感器模块包括数据采集单元和滤波单元；所述的数据采集单元包括温度传感器、湿度传感器、雨量传感器和风速传感器。
3.根据权利要求1所述的基于微气象的防山火电源管理系统，其特征在于：所述的防山火DVR模块包括开关电路、云台、可见光相机、红外相机和图像信息处理板；所述的开关电路的输入端与主机模块连接，开关电路的输出端分别与云台、可见光相机、红外相机和图像信息处理板连接。
4.基于微气象的防山火电源管理方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.微气象传感器模块采集输电线路周围的微气象数据，微气象数据包括温度、湿度、雨量、和风速，并将采集到的微气象数据信息经过滤波后传递给主机模块；
S2.主机模块的山火发生概率计算单元将微气象传感器采集到的微气象数据作为参数输入存储单元存储的当地的微气象山火概率模型中，得出当前环境发生山火的概率；
S3.主机模块的剩余电量检测单元实时检测太阳能发电模块中蓄电池的剩余电量；
S4.主机模块的电源管理单元将当前环境发生山火的概率和剩余电量作为参数输入存储单元存储的电源管理模型中，输出对防山火DVR模块的供电或断电控制信号，控制防山火DVR模块的供电或者断电。
5.根据权利要求4所述的基于微气象的防山火电源管理方法，其特征在于：所述的步骤S2包括以下子步骤：
S21.主机模块根据当地往年历史气象数据与山火灾情状况构建了一个基于温度、湿度、雨量、和风速四个要素的气象模型；
S22.该气象模型根据当前环境温度，湿度，雨量，风速四个参数情况下计算得出一个初始参数；
S23.主机模块查询当月历史气象数据并修正该参数，最终得到一个当前气象环境下的范围在0到100%之间的山火险情评估值，即当前环境发生山火的概率。
6.根据权利要求4所述的基于微气象的防山火电源管理方法，其特征在于：所述的步骤S4中所述的电源管理模型对应的防山火DVR模块的供电开机方案为：当剩余电量处于总电量的百分设定阶段，只在当前环境发生山火的概率高于对应的设定百分比时，才对防山火DVR模块进行供电开机。
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