CN106228734B - 一种基于小型雷达的山火监测与定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于小型雷达的山火监测与定位方法，利用多普勒雷达在指定区域内进行立体扫描，通过分析基本反射率和径向速度发现满足山火回波特征的疑似火点，结合红外传感器的结果对火点进行确认，实现对输电线路的山火监测与定位。本发明的基于小型雷达的山火监测与定位方法通过结合多普勒雷达立体扫描结果以及红外传感器结果，很好的解决了多普勒雷达在火情监控中无法有效区分火灾回波和强度小的降水回波问题以及红外传感器空间分辨率较低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种山火的监测与定位方法，特别涉及一种基于小型雷达的山火的监测与定位方法。
背景技术
众所周知，山林火灾会给人类的生产和生活造成很多困难和不便。从古至今，火灾以其巨大的破坏力给人类社会带来了惨重的灾难。电力系统作为人类社会发展国民经济的重要支柱，其用于输送电能的输电线路分布范围广，经常需要穿过复杂的山林地带，而山林地带独特的气候以及地形特征及其容易引发山火。据有关资料介绍，由山火造成的直接损失和间接影响都十分巨大。申请人在从事电力系统输电线路山火监测的研究中发现，虽然山火火焰直接接触到输电线路的可能性较小，但其高温产生的空气热游离、局部空气密度下降、空气绝缘性降低、周围电场发生畸变等现象会使输电线路在山火条件下发生绝缘闪络，从而可能造成绝缘设施损坏、线路停电等故障，直接影响输电线路的安全稳定运行和供电用电的安全可靠性。申请人认为，对输电线路附近出现的山火进行有效的监测和定位，是可以帮助电力系统调度人员在山火发生时采取积极的应对办法，优化调度电能输送，减小供电损失风险，同时，也可帮助输电线路运行维护部门及时做好应对山火故障的措施准备，提高输电线路山火应对能力。
现有的山火监测方法，主要是利用卫星红外遥感技术实现的。卫星红外遥感技术具有监测范围广、监测周期短、数据传输快等优点，最重要的是其具有宏观监测的优势。中国专利文献（专利号201410833837.4）公开的《基于背景信息的输电线路山火卫星监测方法》，通过中分辨率成像光谱仪MODIS卫星接收站获取的识别场景的原始数据识别潜在火点，然后在潜在火点中通过三通道合成图像，剔除落在工业区和城市区内的明火点和低温火点，保留对输电线路有影响的火点，实现对输电线路的山火监测。其主要不足在于山火监测卫星受过境时间的影响，无法实现山火的实时监控，卫星遥感技术的空间分辨率较低，如MODIS的用来识别火点的通道空间分辨率为1km，同时卫星监测结果受天气和环境因素的影响较大，若有云层遮挡，卫星红外通道只能监测到云层上表面的温度。
有鉴于此，有必要提供一种基于小型雷达的山火监测与定位方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是，针对现有方法的缺点与不足，提出一种基于小型雷达的输电线路山火监测与定位方法，该方法基于新一代多普勒雷达，具有很高的时间和空间分辨率。
为实现此目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于小型雷达的山火监测与定位方法，其特征在于，利用多普勒雷达在指定区域内进行立体扫描，通过分析基本反射率和径向速度发现满足山火回波特征的疑似火点，结合红外传感器的结果对火点进行确认，实现对输电线路的山火监测与定位；所述基于小型雷达的山火监测与定位方法包括如下步骤：
（1）在高火险等级天气时启动山火监测与定位程序；
（2）分析第一层仰角的基本反射率文件，是否存在水平尺度较小的强回波；
（3）如果存在，查看前一次立体扫描第一层仰角的基本反射率结果，在相同位置是否存在水平尺度较小的强回波；如果不存在，则认为是没有山火或者山火已结束，等待下一次立体扫描开始；
（4）如果存在位置稳定，水平尺度较小的强回波，则继续分析第二层和第三层仰角层的基本反射率文件，查看步骤（2）中的回波是否减弱或消失；如果回波没有减弱或消失，则可能是天气回波，排除火情的可能性；
（5）如果步骤（2）的回波减弱或消失，继续分析第一层仰角层径向速度文件，查看在步骤（2）的强回波处是否有速度对产生；
（6）如果有速度对产生，则认为步骤（2）的强回波处为疑似火点，结合红外传感器进一步确认该处是否有火情发生，如果经红外传感器验证该处有火情发生，则提取强回波处对应的经纬度信息发布山火警报。
如上所述的基于小型雷达的山火监测与定位方法，其特征在于，第一仰角层取0.54°仰角层，第二仰角层取1.45°仰角层，第三仰角层取2.40°仰角层。
如上所述的基于小型雷达的山火监测与定位方法，其特征在于，水平尺度较小指1-20km之间。
如上所述的基于小型雷达的山火监测与定位方法，其特征在于，强回波指30dBZ以上的回波。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明的基于小型雷达的山火监测与定位方法具有的优点是：构想合理，简便可行，具有很好的操作性和实用性。针对输电线路这一特定保护对象，在高火险等级天气启动输电线路山火监测程序，通过分析多普勒雷达的基本反射率和径向速度文件发现与定位疑似火点，结合红外传感器的探测结果确认火点，实现对输电线路附近山火的有效监测与定位。本发明通过结合多普勒雷达立体扫描结果以及红外传感器结果，很好的解决了多普勒雷达在火情监控中无法有效区分火灾回波和强度小的降水回波问题以及红外传感器空间分辨率较低的问题。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样在本申请所列权利要求书限定范围之内。
本发明的一种基于小型雷达的山火监测与定位方法，利用多普勒雷达在指定区域内进行立体扫描，通过分析基本反射率和径向速度发现满足山火回波特征的疑似火点，结合红外传感器的结果对火点进行确认，实现对输电线路的山火监测与定位。所述基于小型雷达的山火监测与定位方法包括如下步骤：
（1）在高火险等级天气时启动山火监测与定位程序；
（2）分析第一层仰角的基本反射率文件，是否存在水平尺度较小的强回波；
（3）如果存在，查看前一次立体扫描第一层仰角的基本反射率结果，在相同位置是否存在水平尺度较小的强回波。如果不存在，则认为是没有山火或者山火已结束，等待下一次立体扫描开始；
（4）如果存在位置稳定，水平尺度较小的强回波，则继续分析第二层和第三层仰角层的基本反射率文件，查看步骤（2）中的回波是否减弱或消失。如果回波没有减弱或消失，则可能是天气回波，排除火情的可能性；
（5）如果步骤（2）的回波减弱或消失，继续分析第一层仰角层径向速度文件，查看在步骤（2）的强回波处是否有速度对产生；
（6）如果有速度对产生，则认为步骤（2）的强回波处为疑似火点，结合红外传感器进一步确认该处是否有火情发生，如果经红外传感器验证该处有火情发生，则提取强回波处对应的经纬度信息发布山火警报。
上述的基于小型雷达的山火监测与定位方法，第一仰角层取0.54°仰角层，第二仰角层取1.45°仰角层，第三仰角层取2.40°仰角层。
上述的基于小型雷达的山火监测与定位方法，水平尺度较小指1-20km之间。
上述的基于小型雷达的山火监测与定位方法，强回波指30dBZ以上的回波。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (4)
1.一种基于小型雷达的山火监测与定位方法，其特征在于，利用多普勒雷达在指定区域内进行立体扫描，通过分析基本反射率和径向速度发现满足山火回波特征的疑似火点，结合红外传感器的结果对火点进行确认，实现对输电线路的山火监测与定位；所述基于小型雷达的山火监测与定位方法包括如下步骤：
(1)在高火险等级天气时启动山火监测与定位程序；
(2)分析第一层仰角层的基本反射率文件，是否存在水平尺度较小的强回波；
(3)如果存在，查看前一次立体扫描第一层仰角层的基本反射率结果，在相同位置是否存在水平尺度较小的强回波；如果不存在，则认为是没有山火或者山火已结束，等待下一次立体扫描开始；
(4)如果存在位置稳定，水平尺度较小的强回波，则继续分析第二层和第三层仰角层的基本反射率文件，查看步骤(2)中的回波是否减弱或消失；如果回波没有减弱或消失，则可能是天气回波，排除火情的可能性；
(5)如果步骤(2)的回波减弱或消失，继续分析第一层仰角层径向速度文件，查看在步骤(2)的强回波处是否有速度对产生；
(6)如果有速度对产生，则认为步骤(2)的强回波处为疑似火点，结合红外传感器进一步确认该处是否有火情发生，如果经红外传感器验证该处有火情发生，则提取强回波处对应的经纬度信息发布山火警报。
2.根据权利要求1所述的基于小型雷达的山火监测与定位方法，其特征在于，第一层仰角层取0.54°仰角层，第二层仰角层取1.45°仰角层，第三层仰角层取2.40°仰角层。
3.根据权利要求1所述的基于小型雷达的山火监测与定位方法，其特征在于，水平尺度较小指1-20km之间。
4.根据权利要求1所述的基于小型雷达的山火监测与定位方法，其特征在于，强回波指30dBZ以上的回波。
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