CN107749142A - 一种输电线路防山火预警系统及其预警方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电线路防山火预警系统，包括数据收集系统、传输与控制系统和后台管理系统，数据收集系统包括红外热成像摄像机、温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器、可见光摄像机、光线传感器和烟雾传感器，传输与控制系统包括中央控制器，后台管理系统包括后台服务器和报警器，红外热成像摄像机、可见光摄像机、温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器、光线传感器和烟雾传感器将采集的数据通过信号传送至中央控制器，中央控制器将信号进一步处理并发送至后台服务器，后台服务器可根据接收到的信号触发报警器报警，后台服务器可根据接收到的信号反馈中央控制器进而控制红外热成像摄像机和可见光摄像机。
Description
技术领域
本发明涉及一种输电线路防山火预警系统及方法，具体涉及一种输电线路防山火预警系统及其预警方法。
背景技术
近些年来，由于输电工程的大力发展，全球能源互联网的大力推广，输电线路所经过的区域地貌复杂、环境气候迥异，而全球气候变化导致的高火险天气频繁出现，因山火导致的线路跳闸停电事故时有发生，严重影响电网的安全稳定运行，造成巨大的经济损失。
目前，针对输电线路防山火的装置主要是通过在杆塔上放置温湿度传感器或烟雾探测器等设备监测线路附近是否有烟雾或者温湿度是否达到一定程度，结合风向风速传感器判断是否会引起火灾。如果检测到线路周边有烟雾且温度异常，后台会通过摄像机进行观察，并通知运维人员进行进一步判断。除此之外，采用图片识别技术对线路周边环境进行拍照对比，检测附近是否存在着火点，也是一种常用的检测方法。但现有的技术不能根据现场实际情况对存在的可燃物或者隐火进行判断，不能根据实时气象对已有着火点进行趋势分析，不利于线路运维人员在短时间内采取有效措施保障输电线路安全运行。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的所要解决的问题是提供一种能够根据输电线路附近的气象信息、地理信息和现场图片对易发生火灾的区域进行有效监控及预警，根据后台服务器对信息的处理，识别疑似着火点，对异常情况进行实时监控及预警，并提供火灾趋势分析的一种输电线路防山火预警系统及其预警方法。
一种输电线路防山火预警系统，包括数据收集系统、传输与控制系统和后台管理系统，所述数据收集系统包括红外热成像摄像机、温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器、可见光摄像机、光线传感器和烟雾传感器，所述传输与控制系统包括中央控制器，后台管理系统包括后台服务器和报警器，所述红外热成像摄像机、可见光摄像机、温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器、光线传感器和烟雾传感器将采集的数据通过信号传送至中央控制器，所述中央控制器将信号进一步处理并发送至所述后台服务器，所述后台服务器可根据接收到的信号触发报警器报警，所述后台服务器可根据接收到的信号反馈所述中央控制器进而控制红外热成像摄像机和可见光摄像机。
一种输电线路防山火预警系统的预警方法，包括如下步骤：
步骤(1)：根据南网GIS信息平台获取输电线路周边的地形地貌数据；
步骤(2)：根据输电线路周边的地形地貌数据，收集整理监控地区1-12月份的输电线路着火点数量，结合输电线路沿线易引发火灾的农田、森林、灌木丛等区域的位置信息及地理信息，通过南网GIS信息平台绘制出监控地区的输电线路山火易发区域分布图，分析可能产生的着火点位置，合理布置数据收集系统及传输与控制系统；
步骤(3)：通过光线传感器获得的光照强度使中央控制器控制可见光摄像机和红外热成像摄像机的启动及关闭，在白天光线强烈时开启可见光摄像机，在光线较暗或者夜间开启红外热成像摄像机，通过风速传感器、风向传感器、温度传感器和湿度传感器获得的气象信息从而使中央控制器控制可见光摄像机的检测频率；
步骤(4)：将红外热成像摄像机和可见光摄像机的检测信号传输至中央控制器，中央控制器将信号传输至后台服务器；
步骤(5)：后台服务器对红外热成像摄像机和可见光摄像机的检测结果进行图像处理及判断，针对可能发生的火灾进行预测及警示，对已检测到的着火点发出警报并展开相应的火灾趋势预测，为运维人员现场应急提供相应的技术支持。
优选地，通过光线传感器检测输电线路周边的光照强度，将信号传输至中央控制器，通过中央控制器设定的光照强度阈值来控制红外热成像摄像机及可见光摄像机的开启及关闭。
优选地，通过温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器所采集的气象信息来确定红外热成像摄像机或可见光摄像机的拍摄频率，在中央控制器中设置阈值，当温度、湿度及风速均未超过阈值时，拍摄频率为每一小时进行一次全景拍摄；当有一个因素超过阈值时，拍摄频率为每半小时进行一次全景拍摄；当有两个因素超过阈值时，拍摄频率为每10分钟进行一次全景拍摄；当三个因素均超过阈值时，开启开启红外热成像摄像机或和见光摄像机双重探测模式，拍摄频率为每5分钟进行一次全景拍摄。
优选地，将红外热成像摄像机和可见光摄像机所采集的图像数据传输至后台服务器，后台服务器对图像进行二值化处理及形态学处理，并对最近三次图像数据进行识别比对，判断是否存在疑似着火点的高危热源，若三次图像数据无变化，则红外热成像摄像机和可见光摄像机的检测频率不变；若存在疑似着火点，则对中央控制器发出指令，使红外热成像摄像机和可见光摄像机对疑似着火点进行实时监控并通过报警器发出报警信号。
优选地，所述后台服务器根据收集的温度、湿度、风速及风向信息，结合输电线路附近的地理信息，基于山火趋势预测算法，针对疑似着火点位置计算火灾发生概率，根据计算的概率控制红外热成像摄像机和可见光摄像机检测的频率；对已检测到的着火点，模拟山火的发展趋势及走向。
本发明的有益效果在于：
本发明所提供的一种输电线路防山火预警系统及其预警方法，能够根据输电线路附近的气象信息、地理信息和现场图片对易发生火灾的区域进行有效监控及预警，根据后台服务器对信息的处理，识别疑似着火点，对异常情况进行实时监控及预警，并提供火灾趋势分析，且本系统具有结构简便、易于安装、冗余数据少、报警及时等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，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的附图。
图1是本发明一种输电线路防山火预警系统及其预警方法的系统结构图。
图中，1为红外热成像摄像机，2为温度传感器，3为湿度传感器，4为风速传感器，5为风向传感器，6为可见光摄像机，7为光线传感器，8为烟雾传感器，9为中央控制器，10为后台服务器，11为报警器，001为数据收集系统，002为传输与控制系统，003为后台管理系统。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所列举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
参见图1，本发明提供一种输电线路防山火预警系统，包括数据收集系统001、传输与控制系统002和后台管理系统003，所述数据收集系统001包括红外热成像摄像机1、温度传感器2、湿度传感器3、风速传感器4、风向传感器5、可见光摄像机6、光线传感器7和烟雾传感器8，所述传输与控制系统002包括中央控制器9，后台管理系统003包括后台服务器10和报警器11，所述红外热成像摄像机1、可见光摄像机6、温度传感器2、湿度传感器3、风速传感器4、风向传感器5、光线传感器7和烟雾传感器8将采集的数据通过信号传送至中央控制器9，所述中央控制器9将信号进一步处理并发送至所述后台服务器10，所述后台服务器10可根据接收到的信号触发报警器11报警，所述后台服务器10可根据接收到的信号反馈所述中央控制器9进而控制红外热成像摄像机1和可见光摄像机6，所述红外热成像摄像机1用于光线较弱时或者夜间采集输电线路附近的红外图像及实时视频，所述可见光摄像机6用于白天对线路附近的实时监控及图片收集，所述温度传感器2、湿度传感器3、风速传感器4和风向传感器5用于收集输电线路周边的气象环境信息，所述光线传感器7用于提供光照强度信号，所述烟雾传感器8用于检测线路周边的烟雾浓度，通过温度传感器2、湿度传感器3、风速传感器4、风向传感器5所收集的数据通过中央控制器9传输至后台服务器10，所述中央控制器9用于控制外热成像摄像机1和可见光摄像机6的启动与运行，所述后台服务器10用于处理接收到的数据并进行识别疑似着火点，对异常情况进行实时监控及预警，并提供火灾趋势分析，且本系统具有结构简便、易于安装、冗余数据少和报警及时的特点。
一种输电线路防山火预警系统的预警方法，包括如下步骤：
步骤(1)：根据南网GIS信息平台获取输电线路周边的地形地貌数据；
步骤(2)：根据输电线路周边的地形地貌数据，收集整理监控地区1-12月份的输电线路着火点数量，结合输电线路沿线易引发火灾的农田、森林、灌木丛等区域的位置信息及地理信息，通过南网GIS信息平台绘制出监控地区的输电线路山火易发区域分布图，分析可能产生的着火点位置，合理布置数据收集系统001及传输与控制系统002，通过本装置的合理布置可发挥最大功效，避免资源浪费；
步骤(3)：通过光线传感器7获得的光照强度使中央控制器9控制可见光摄像机6和红外热成像摄像机1的启动及关闭，在白天光线强烈时开启可见光摄像机6，在光线较暗或者夜间开启红外热成像摄像机1，通过风速传感器4、风向传感器5、温度传感器2和湿度传感器3获得的气象信息从而使中央控制器9控制可见光摄像机6的检测频率，所述可见光摄像机6及红外热成像摄像机1基于外界光线强度的变化而交替使用，可有效降低设备能耗、减少冗余数据；当可见光摄像机6及红外热成像摄像机1同时使用，所述红外热成像摄像机1进行一次检测报警、所述可见光摄像机6进行二次确认报警，适用于天气干燥和温度较高等易引发火灾的气象环境下；
步骤(4)：将红外热成像摄像机1和可见光摄像机6的检测信号传输至中央控制器9，中央控制器9将信号传输至后台服务器10；
步骤(5)：后台服务器10对红外热成像摄像机1和可见光摄像机6的检测结果进行图像处理及判断，针对可能发生的火灾进行预测及警示，对已检测到的着火点发出警报并展开相应的火灾趋势预测，为运维人员现场应急提供相应的技术支持。
具体的，通过光线传感器7检测输电线路周边的光照强度，将信号传输至中央控制器9，通过中央控制器9设定的光照强度阈值来控制红外热成像摄像机1及可见光摄像机6的开启及关闭。
具体的，通过温度传感器2、湿度传感器3、风速传感器4、风向传感器5所采集的气象信息来确定红外热成像摄像机1或可见光摄像机6的拍摄频率，在中央控制器9中设置阈值，当温度、湿度及风速均未超过阈值时，拍摄频率为每一小时进行一次全景拍摄；当有一个因素超过阈值时，拍摄频率为每半小时进行一次全景拍摄；当有两个因素超过阈值时，拍摄频率为每10分钟进行一次全景拍摄；当三个因素均超过阈值时，开启开启红外热成像摄像机1或和见光摄像机双重探测模式，拍摄频率为每5分钟进行一次全景拍摄，而且运维人员可根据实际情况通过后台服务器10设置红外热成像摄像机1和可见光摄像机6的启动频率及方式，使本装置适用于不同的时间，增加监测的灵活性。
具体的，将红外热成像摄像机1和可见光摄像机6所采集的图像数据传输至后台服务器10，后台服务器10对图像进行二值化处理及形态学处理，并对最近三次图像数据进行识别比对，判断是否存在疑似着火点的高危热源，若三次图像数据无变化，则红外热成像摄像机1和可见光摄像机6的检测频率不变；若存在疑似着火点，则对中央控制器9发出指令，使红外热成像摄像机1和可见光摄像机6对疑似着火点进行实时监控并通过报警器11发出报警信号，若高危热源区域图形匹配疑似着火点，则及时开启外热成像摄像机1或可见光摄像机6进行实时监控，并发送图片数据至后台服务器10，及时对运维人员进行预警；若不匹配疑似着火点，则比对前三次收集的图像数据，并通过后台服务器10进行亮度及形状分析，区分山火及其他热源，通过上述的方法，可以避免错误报警和提高监测的准确性，避免了运维人员对错误情况的判断，大大降低了运维人员工作强度。
具体的，所述后台服务器10根据收集的温度、湿度、风速及风向信息，结合输电线路附近的地理信息，基于山火趋势预测算法，针对疑似着火点位置计算火灾发生概率，根据计算的概率控制红外热成像摄像机1和可见光摄像机6检测的频率；对已检测到的着火点，模拟山火的发展趋势及走向，通过对山火发展的预测，不仅可以为运维人员现场应急提供相应的技术支持，而且还能大大缩小现场应急人员巡视区域，既节省了成本，还降低了现场应急人员的工作强度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种输电线路防山火预警系统，其特征在于，包括数据收集系统、传输与控制系统和后台管理系统，所述数据收集系统包括红外热成像摄像机、温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器、可见光摄像机、光线传感器和烟雾传感器，所述传输与控制系统包括中央控制器，后台管理系统包括后台服务器和报警器，所述红外热成像摄像机、可见光摄像机、温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器、光线传感器和烟雾传感器将采集的数据通过信号传送至中央控制器，所述中央控制器将信号进一步处理并发送至所述后台服务器，所述后台服务器可根据接收到的信号触发报警器报警，所述后台服务器可根据接收到的信号反馈所述中央控制器进而控制红外热成像摄像机和可见光摄像机。
2.一种输电线路防山火预警系统的预警方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)：根据南网GIS信息平台获取输电线路周边的地形地貌数据；
步骤(2)：根据输电线路周边的地形地貌数据，收集整理监控地区1-12月份的输电线路着火点数量，结合输电线路沿线易引发火灾的农田、森林、灌木丛等区域的位置信息及地理信息，通过南网GIS信息平台绘制出监控地区的输电线路山火易发区域分布图，分析可能产生的着火点位置，合理布置数据收集系统及传输与控制系统；
步骤(3)：通过光线传感器获得的光照强度使中央控制器控制可见光摄像机和红外热成像摄像机的启动及关闭，在白天光线强烈时开启可见光摄像机，在光线较暗或者夜间开启红外热成像摄像机，通过风速传感器、风向传感器、温度传感器和湿度传感器获得的气象信息从而使中央控制器控制可见光摄像机的检测频率；
步骤(4)：将红外热成像摄像机和可见光摄像机的检测信号传输至中央控制器，中央控制器将信号传输至后台服务器；
步骤(5)：后台服务器对红外热成像摄像机和可见光摄像机的检测结果进行图像处理及判断，针对可能发生的火灾进行预测及警示，对已检测到的着火点发出警报并展开相应的火灾趋势预测，为运维人员现场应急提供相应的技术支持。
3.根据权利要求2所述的一种输电线路防山火预警系统的预警方法，其特征在于，通过光线传感器检测输电线路周边的光照强度，将信号传输至中央控制器，通过中央控制器设定的光照强度阈值来控制红外热成像摄像机及可见光摄像机的开启及关闭。
4.根据权利要求2所述的一种输电线路防山火预警系统的预警方法，其特征在于，通过温度传感器、湿度传感器、风速传感器、风向传感器所采集的气象信息来确定红外热成像摄像机或可见光摄像机的拍摄频率，在中央控制器中设置阈值，当温度、湿度及风速均未超过阈值时，拍摄频率为每一小时进行一次全景拍摄；当有一个因素超过阈值时，拍摄频率为每半小时进行一次全景拍摄；当有两个因素超过阈值时，拍摄频率为每10分钟进行一次全景拍摄；当三个因素均超过阈值时，开启红外热成像摄像机和可见光摄像机双重探测模式，拍摄频率为每5分钟进行一次全景拍摄。
5.根据权利要求2所述的一种输电线路防山火预警系统的预警方法，其特征在于，将红外热成像摄像机和可见光摄像机所采集的图像数据传输至后台服务器，后台服务器对图像进行二值化处理及形态学处理，并对最近三次图像数据进行识别比对，判断是否存在疑似着火点的高危热源，若三次图像数据无变化，则红外热成像摄像机和可见光摄像机的检测频率不变；若存在疑似着火点，则对中央控制器发出指令，使红外热成像摄像机和可见光摄像机对疑似着火点进行实时监控并通过报警器发出报警信号。
6.根据权利要求2所述的一种输电线路防山火预警系统的预警方法，其特征在于，所述后台服务器根据收集的温度、湿度、风速及风向信息，结合输电线路附近的地理信息，基于山火趋势预测算法，针对疑似着火点位置计算火灾发生概率，根据计算的概率控制红外热成像摄像机和可见光摄像机检测的频率，对已检测到的着火点，模拟山火的发展趋势及走向。
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