CN107633637A - 一种基于二维表插值的电网山火卫星监测告警定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于二维表插值的电网山火卫星监测告警定位方法，包括下述步骤：(1)、根据线路杆塔坐标对监测范围进行区域化，离线建立各区域杆塔坐标二维表；(2)、根据二维表中经纬度数值，采用黄金分割法进行火点坐标插值，计算得到与火点坐标最近的经度和纬度坐标；(3)、以火点坐标为中心，通过在二维表中逐杆塔扩散，得出山火监测告警杆塔和告警距离。本发明提供的电网山火卫星监测告警定位方法，通过离线建立区域坐标二维表，引入黄金分割法进行插值搜索，能准确快速地找出与火点距离最近的告警杆塔集。该方法思路清晰，操作方便，实用性强，可广泛应用于电网山火卫星监测预警领域。

Description

一种基于二维表插值的电网山火卫星监测告警定位方法

技术领域

本发明属于电力系统防灾减灾技术领域，具体涉及一种电网山火卫星监测告警定位方法。

背景技术

受工农业生产生活用火习俗和植树造林等政策实施的共同影响，输电线路通道内山火愈发频繁，导致电网因山火跳闸的比率大幅增加。遥感手段是电网山火监测的重要方法，目前已在山火监测中发挥着越来越重要的作用。

目前围绕卫星监测火点与架空输电线路的距离，本发明人在专利“201410196480.3”、“201410196479.0”和“201510293527.2”中提出多种火点与输电线路告警杆塔距离的计算方法，能准确、有效地获取火点与告警杆塔距离。但利用卫星进行大范围输电线路山火监测时，考虑到卫星监测区域内输电线路杆塔数以十万计，除了要计算火点与架空输电线路的距离，还需要对监测火点的位置进行快速、准确的告警定位，在最短时间内通知线路运维人员进行应急防治。

针对电网山火卫星监测告警定位方法，本发明人在专利“201310421101.1”中提出过一种基于波圈式搜索的火点与输电线路告警定位方法，其以火点为中心建立三种不同半径的波圈缓冲搜索区，并对波圈内杆采用逐一筛查的搜索策略，虽然这种方式可进行精确定位，但是目前来看，其产生的计算工作量过大，不利于快速定位。

发明内容

为了解决目前现有方法应用的局限性，本发明提出一种将输电线路杆塔按其经纬度坐标从小到大排列，形成多个区域杆塔坐标二维表；同时对落入某一子区域的火点，为避免区域内的盲目搜索，对二维表中杆塔集采用黄金分割法进行简化搜索，快速定位得出离火点位置最近的杆塔，大幅提高现有卫星山火监测告警效率的基于二维表插值的电网山火卫星监测告警定位方法。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，

一种基于二维表插值的电网山火卫星监测告警定位方法，包括以下步骤：

步骤一，将输电线路杆塔按经纬度坐标从小到大排列，形成多个子区域的杆塔坐标二维表；

步骤二，对落入某一子区域二维表的火点，采用黄金分割法，对火点坐标进行插值；

步骤三，根据插值结果进行火点与周围杆塔距离计算，获取离火点最近的杆塔信息。

所述的一种基于二维表插值的电网山火卫星监测告警定位方法，所述的步骤一包括以下过程：

根据输电线路杆塔的经纬度坐标，对监测范围进行子区域划分，离线建立各子区域杆塔坐标二维表[lon₁,lon₂,…,lon_N][lat₁,lat₂,…,lat_N]，其中lon代表经度值，lat代表纬度值。

所述的一种基于二维表插值的电网山火卫星监测告警定位方法，所述的步骤二包括以下过程：

根据卫星监测火点坐标f(x₀,y₀)，利用黄金分割法，对火点经度x₀和纬度y₀分别进行坐标插值，执行以下步骤：

步骤1，对火点经度x₀进行插值：初始插值区间为[lon₁,lon_N],比较x₀与插值点P₁＝lon₁+0.382(lon_N-lon₁)和P₂＝lon₁+0.618(lon_N-lon₁)的大小；若P₂>x₀>P₁，则新的插值区间为(P₁,P₂)；若x₀<P₁，则新的插值区间为(lon₁,P₁)；若x₀>P₂，则新的插值区间为(P₂,lon_N)；

步骤2，对新形成的插值区间继续执行0.618和0.382分割，比较火点经度与插值点大小，直至找到lon_i，使得lon_i<x₀<lon_i+1；

步骤3，对于火点纬度y₀，采用如步骤1-2的过程进行插值，直至找到lat_i，使得lat_i<y₀<lat_i+1。

所述的一种基于二维表插值的电网山火卫星监测告警定位方法，所述的步骤三包括以下过程：

以火点坐标为中心，在输电线路杆塔坐标二维表中，分别从经度和纬度两边依次逐杆塔扩散，根据插值结果，计算火点与杆塔的距离；若距离大于最大告警距离，则停止该方向的计算，直至经度和纬度两边的杆塔距离都大于最大告警距离，输出距离所述火点最近的输电线路杆塔和相应的告警距离。

所述的一种基于二维表插值的电网山火卫星监测告警定位方法，所述的最大告警距离取3km，火点与杆塔的距离计算数学表达式为：

式中，R₀为地球平均半径，R₀＝6371km；上标rad表示将度转换为弧度形式。

本发明的有益效果是：根据区域输电线路杆塔坐标，建立杆塔坐标二维表，根据二维表中经纬度数值，采用黄金分割法进行插值，计算得到与火点坐标最接近的经度和纬度坐标，并通过在二维表中逐杆塔扩散，找出山火监测告警杆塔，实现了对电网山火卫星监测的快速有效定位。该方法思路清晰，操作方便，实用性强，可大幅降低电网山火海量告警定位难题。

附图说明

图1为输电线路杆塔坐标二维表插值计算示意图；

图2为输电线路山火告警杆塔识别计算示意图；

图3为实施例1中黄金分割插值定位的示意图。

具体实施方式

本实施例提出的方法，系将输电线路杆塔按其经纬度坐标从小到大排列，形成多个子区域的杆塔坐标二维表；并通过对落入某一子区域二维表的火点，采用黄金分割法进行快速定位搜索，获取离火点最近的杆塔信息。该方法执行时具体步骤如下：

(1)根据输电线路杆塔坐标，对监测范围进行区域化，离线建立各区域杆塔坐标二维表[lon₁,lon₂,…,lon_N][lat₁,lat₂,…,lat_N]；

(2)根据卫星监测火点坐标f(x₀,y₀)，利用黄金分割法，对火点经度x₀和纬度y₀分别进行坐标插值，执行以下步骤：

(2.1)对火点经度x₀进行插值：初始插值区间为[lon₁,lon_N],比较x₀与插值点P₁＝lon₁+0.382(lon_N-lon₁)和P₂＝lon₁+0.618(lon_N-lon₁)的大小。若P₂>x₀>P₁，则新的插值区间为(P1,P₂)；若x₀<P₁，则新的插值区间为(lon₁,P₁)；若x₀>P₂，则新的插值区间为(P₂,lon_N)。

(2.2)对新形成的插值区间继续执行0.618和0.382分割，比较火点经度与插值点大小，直至找到lon_i，使得lon_i<x₀<lon_i+1。

(2.3)以此类推，对火点纬度进行插值，直至找到lat_i，使得lat_i<y₀<lat_i+1。

(3)以火点坐标为中心，在输电线路杆塔坐标二维表中，分别从经度和纬度两边依次逐杆塔扩散，计算火点与杆塔的距离。若距离大于最大告警距离，则停止该方向的计算，直至经度和纬度两边的杆塔距离都大于最大告警距离，输出距离所述火点最近的输电线路杆塔和相应的告警距离。

如上所述的，步骤(3)中最大告警距离取3km，火点与杆塔的距离计算数学表达式为：

式中，R₀为地球平均半径，R₀＝6371km；上标rad表示将度转换为弧度形式。下面结合实际运行例对本发明所述方法进行补充说明，具体实现步骤是：

实施例1

卫星监测到的火点位置为f₁，步骤1：根据输电线路杆塔坐标，对监测范围按0.25°×0.25°进行区域化，离线建立各区域杆塔坐标二维表。

步骤2：从事先离线排好序的杆塔中找出坐标最相近的2基杆塔。通过黄金分割插值定位，距离f₁最近的两基杆塔分别为某500kV线路2125#杆塔a_nst1(112.849,30.352)、2126#杆塔a’_nst1(112.854,30.349)，如图3所示。

步骤3：根据式(1)，求得d(f₁,a_nst1)＝242.2m，d(f₁,a’_nst1)＝399.6m。以f₁为中心进行距离扩散搜索，发现3km以内的杆塔均属于该线路。通过GIS平台，查得火点f₁与兴浩线之间可燃物通道畅通。于是发布火点对湖北省荆州境内所辖某500kV线路形成一级告警、告警杆塔为2125#、火点距离线路127.8m的信息。

Claims (5)

1.一种基于二维表插值的电网山火卫星监测告警定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将输电线路杆塔按经纬度坐标从小到大排列，形成多个子区域的杆塔坐标二维表；

步骤二，对落入某一子区域二维表的火点，采用黄金分割法，对火点坐标进行插值；

步骤三，根据插值结果进行火点与周围杆塔距离计算，获取离火点最近的杆塔信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于二维表插值的电网山火卫星监测告警定位方法，其特征在于，所述的步骤一包括以下过程：

根据输电线路杆塔的经纬度坐标，对监测范围进行子区域划分，离线建立各子区域杆塔坐标二维表[lon₁,lon₂,…,lon_N][lat₁,lat₂,…,lat_N]，其中lon代表经度值，lat代表纬度值。

3.根据权利要求2所述的一种基于二维表插值的电网山火卫星监测告警定位方法，其特征在于，所述的步骤二包括以下过程：

根据卫星监测火点坐标f(x₀,y₀)，利用黄金分割法，对火点经度x₀和纬度y₀分别进行坐标插值，执行以下步骤：

步骤1，对火点经度x₀进行插值：初始插值区间为[lon₁,lon_N],比较x₀与插值点P₁＝lon₁+0.382(lon_N-lon₁)和P₂＝lon₁+0.618(lon_N-lon₁)的大小；若P₂>x₀>P₁，则新的插值区间为(P₁,P₂)；若x₀<P₁，则新的插值区间为(lon₁,P₁)；若x₀>P₂，则新的插值区间为(P₂,lon_N)；

步骤2，对新形成的插值区间继续执行0.618和0.382分割，比较火点经度与插值点大小，直至找到lon_i，使得lon_i<x₀<lon_i+1；

步骤3，对于火点纬度y₀，采用如步骤1-2的过程进行插值，直至找到lat_i，使得lat_i<y₀<lat_i+1。

4.根据权利要求3所述的一种基于二维表插值的电网山火卫星监测告警定位方法，其特征在于，所述的步骤三包括以下过程：

以火点坐标为中心，在输电线路杆塔坐标二维表中，分别从经度和纬度两边依次逐杆塔扩散，根据插值结果，计算火点与杆塔的距离；若距离大于最大告警距离，则停止该方向的计算，直至经度和纬度两边的杆塔距离都大于最大告警距离，输出距离所述火点最近的输电线路杆塔和相应的告警距离。

5.根据权利要求4所述的一种基于二维表插值的电网山火卫星监测告警定位方法，其特征在于，所述的最大告警距离取3km，火点与杆塔的距离计算数学表达式为：

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式中，R₀为地球平均半径，R₀＝6371km；上标rad表示将度转换为弧度形式。