CN109100958B - 输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电线路山火的极轨卫星‑地面联动的监测方法及系统，该方法包括：根据极轨卫星的运行轨道参数，预算极轨卫星将要扫描覆盖的区域边界及时间；获取所有地面监测装置的位置，并根据极轨卫星将要扫描覆盖的区域边界及时间以及极轨卫星的轨道位置，得出每套地面监测装置的卫星过顶时间以及过顶仰角；根据每套地面监测装置的卫星过顶时间和过顶仰角，确定地面监测装置的启停。本发明利用地面山火监测装置和极轨卫星山火监测的优势互补，扬长避短，最大限度地减少漏报，提高输电线路小面积山火监测精度。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统防灾减灾技术领域，尤其涉及一种输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测方法及系统。
背景技术
山火会造成输电线路周围空气间隙的绝缘损坏，导致跳闸。中国山火年均高达7万多处，特高压长南线和复奉线等重要线路多次因山火发生闭锁事故，单次损失负荷超过数百万千瓦，严重影响人们生产生活和社会稳定。输电线路山火与大面积森林火灾不同，主要发生在人为活动频繁的荆棘或灌木丛等非森林地带，具有面积小、点多面广的特点，且蔓延迅速，极易引发线路跳闸，导致供电中断。因此，电网大范围小面积山火监测实时性要求极高。
安装在输电线路杆塔上的山火地面监测装置实时性强，准确性高，但监测半径仅为1公里，而输电线路杆塔多达数百万基，装置无法全覆盖。同时，地面监测装置运行功率约为25W，即使在天气晴朗的夏天，其太阳能充电功率也仅15-20W，因此该装置无法长期持续运行；而利用极轨卫星监测山火方式，卫星扫描覆盖范围约2km，无法覆盖全中国，且极轨卫星过境时间间隔达2小时，存在时间和空间上的监测盲区，易导致火点漏报；同时，当极轨卫星过顶仰角小于45°时，虽然位于极轨卫星扫描覆盖区域以内，受地表形变影响，其监测准确性将降低。
发明内容
本发明提供了一种输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测方法及系统，用以解决山火地面监测装置覆盖不全且无法长期持续运行，而极轨卫星监测山火有监测盲区易导致火点漏报的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测方法，包括以下步骤：
轨道预测：根据极轨卫星的运行轨道参数，预算极轨卫星将要扫描覆盖的区域边界及时间；
盲区计算：获取所有地面监测装置的位置，并根据极轨卫星将要扫描覆盖的区域边界及时间以及极轨卫星的轨道位置，得出每套地面监测装置的卫星过顶时间以及过顶仰角；
启停控制：根据每套地面监测装置的卫星过顶时间和过顶仰角，确定地面监测装置的启停。
优选地，地面监测装置的启停，在输电线路山火高发期，通过如下原则进行确定：
对于前后各第一时长阈值以内有极轨卫星过境的地面监测装置，且卫星过顶仰角大于仰角阈值，停止运行；
对于前后各第二时长阈值以内有极轨卫星过境的地面监测装置，且卫星过顶仰角小于仰角阈值，停止运行；
对于超过第一时长阈值以后才有极轨卫星过境的地面监测装置，启动扫描。
优选地，第一时长阈值为20min-2.5h，第二时长阈值为15min-75min，仰角阈值为45°。
优选地，在山火高发期，第一时长阈值为20min-40min，第二时长阈值为15min-20min；在山火非高发期，第一时长阈值为1.5h-2.5h，第二时长阈值为45min-75min。
优选地，地面监测装置的启停的原则还包括：夜晚18:00至早上9:00停止运行。
优选地，需要地面监测装置的停止和启动，通过服务器后台向地面监测装置发布停止运行指令或者开启扫描指令实现。
优选地，方法还包括：从所有地面监测装置的卫星过顶时间以及过顶仰角中，选出其中在山火高发期内第三时长阈值以上时间无极轨卫星过境的地面监测装置，扫描距离最近的极轨卫星，并向距离最近的极轨卫星发布指令，调整极轨卫星姿态至星载探测器扫描角度覆盖地面监测装置所在位置。
优选地，第三时长阈值为4h-6h。
本发明还提供一种输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测系统，包括：
轨道预测单元，用于根据极轨卫星的运行轨道参数，预算极轨卫星将要扫描覆盖的区域边界及时间；
盲区计算单元，用于获取所有地面监测装置的位置，并根据极轨卫星将要扫描覆盖的区域边界及时间以及极轨卫星的轨道位置，得出每套地面监测装置的卫星过顶时间以及过顶仰角；
启停控制单元，用于根据每套地面监测装置的卫星过顶时间和过顶仰角，确定地面监测装置的启停。
本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一方法的步骤。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测方法及系统，根据极轨卫星监测盲区计算，控制地面监测装置启停，达到地面监测装置节能的目的，最大限度地提高地面监测装置的运行效率。利用地面山火监测装置和极轨卫星山火监测的优势互补，扬长避短，最大限度地减少漏报，提高输电线路小面积山火监测精度。
2、在优选方案中，本发明输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测方法，通过地面监测装置发布指令，调整过境极轨卫星姿态，使极轨卫星探测超长时间未探测的地点，避免在山火高危地段因地面监测装置长期运行亏电导致无监测手段的事故。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测方法的流程示意图；
图2是本发明优选实施例1的极轨卫星监测空间上的盲区示意图；
图3是本发明优选实施例1的卫星过顶仰角示意图；
图4是本发明优选实施例1的输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测方法的流程示意图。
图例说明：
1、卫星一扫描覆盖区域；2、卫星二扫描覆盖区域；3、监测盲区；4、盲区内的地面监测装置；5、极轨卫星；6、地面监测装置；7、地平面；8、过顶仰角。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
参见图1，本发明的输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测方法，包括以下步骤：
S1：轨道预测：根据极轨卫星的运行轨道参数，预算极轨卫星将要扫描覆盖的区域边界及时间；
S2：盲区计算：获取所有地面监测装置的位置，并根据极轨卫星将要扫描覆盖的区域边界及时间以及极轨卫星的轨道位置，得出每套地面监测装置的卫星过顶时间以及过顶仰角；
S3：启停控制：根据每套地面监测装置的卫星过顶时间和过顶仰角，确定地面监测装置的启停。
上述步骤，根据极轨卫星监测盲区计算，控制地面监测装置启停，达到地面监测装置节能的目的，最大限度地提高地面监测装置的运行效率。
实际实施时，以上的方法还能进行以下的扩充或应用，以下实施例中的技术特征都能相互组合，实施例仅作为示例，不作为对技术特征的正常组合限制。
实施例1：
图2是本发明优选实施例1的极轨卫星监测空间上的盲区示意图，图2中，同时过境的两颗极轨卫星的扫描覆盖区域分别为卫星一扫描覆盖区域1和卫星二扫描覆盖区域2，图中阴影部分为极轨卫星在空间上的监测盲区3。此时，若发生山火，卫星无法发现，所以启动盲区内的地面监测装置4，以确保山火监测的全面。图3是本发明优选实施例1的卫星过顶仰角示意图，图3中，极轨卫星5与地面监测装置6的连线与地平面7之间的夹角为过顶仰角8。卫星扫描地面监测装置6时通常不是在正上空，此时由于卫星的入射角度小于90°导致的投影偏差以及因传输距离的增加带来的信号漂移和干扰，使得极轨卫星5对该区域山火监测的准确率有所降低。
参见图4，本实施例的输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测方法，包括以下步骤：
S1：轨道预测：根据极轨卫星5的运行轨道参数，预算极轨卫星5将要扫描覆盖的区域边界及时间。
S2：盲区计算：获取所有地面监测装置6的位置，并根据极轨卫星5将要扫描覆盖的区域边界及时间以及极轨卫星5的轨道位置，得出每套地面监测装置6的卫星过顶时间以及过顶仰角8。其中，过顶仰角8为地面监测装置6相对极轨卫星5的入射角度，根据极轨卫星5的轨道位置以及计算得到地面监测装置6的位置计算得到。
S3：启停控制：根据每套地面监测装置6的卫星过顶时间和过顶仰角8，确定地面监测装置6的启停。地面监测装置6的启停，通过如下原则进行确定：
A：对于前后各第一时长阈值以内有极轨卫星5过境的地面监测装置6，且卫星过顶仰角8大于仰角阈值，由服务器后台向地面监测装置6发布停止运行指令，使得地面监测装置6停止运行，使其仅处于太阳能充电的状态。
B：对于前后各第二时长阈值以内有极轨卫星5过境的地面监测装置6，且卫星过顶仰角8小于仰角阈值，由服务器后台向地面监测装置6发布停止运行指令，使得地面监测装置6停止运行，使其仅处于太阳能充电的状态。
C：对于超过第一时长阈值以后才有极轨卫星5过境的地面监测装置6，由服务器后台向地面监测装置6发布开启扫描指令，立即启动扫描。
D：实施时，还可在夜晚18:00至早上9:00使得地面监测装置6停止运行。
上述步骤，根据极轨卫星5监测盲区3计算，控制地面监测装置6启停，达到地面监测装置6节能的目的，最大限度地提高地面监测装置6的运行效率。
实施时，第一时长阈值在山火高发期(如春节、清明节、秋收、冬至等时间段)优选为30min，第一时长阈值在非山火高发期(除春节、清明节、秋收、冬至等时间段之外的时间段)优选为2h；第二时长阈值在山火高发期(如春节、清明节、秋收、冬至等时间段)优选为15min，第二时长阈值在非山火高发期(除春节、清明节、秋收、冬至等时间段之外的时间段)优选1h；仰角阈值一般为45°。
S4：从所有地面监测装置6的卫星过顶时间以及过顶仰角8中，选出其中在山火高发期内第三时长阈值(本实施例中，第三时长阈值为5h)以上时间无极轨卫星过境的地面监测装置6，扫描距离最近的极轨卫星，并向距离最近的极轨卫星发布指令，调整极轨卫星姿态至星载探测器扫描角度(尽可能地)覆盖(扫描到)地面监测装置6所在位置。
基于同一个技术构思，本实施例还提供一种输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测系统，包括：
轨道预测单元，用于根据极轨卫星的运行轨道参数，预算极轨卫星将要扫描覆盖的区域边界及时间；
盲区计算单元，用于获取所有地面监测装置6的位置，并根据极轨卫星将要扫描覆盖的区域边界及时间以及极轨卫星的轨道位置，得出每套地面监测装置6的卫星过顶时间以及过顶仰角8；
启停控制单元，用于根据每套地面监测装置6的卫星过顶时间和过顶仰角8，确定地面监测装置6的启停；
以及姿控单元，用于从所有地面监测装置的卫星过顶时间以及过顶仰角8中，选出其中在山火高发期内第三时长阈值以上时间无极轨卫星5过境的地面监测装置6，扫描距离最近的极轨卫星5，并向所述距离最近的极轨卫星5发布指令，调整极轨卫星5姿态至星载探测器扫描角度覆盖所述地面监测装置6所在位置。
实施例2：
本实施例是实施例1的方法步骤的应用于春节期间湖南省输电线路山火监测的应用例。
湖南省目前在山火高发地段输电线路杆塔上共安装有地面山火监测装置400余套，分别用dis1、dis2…dis400表示。根据春节(山火高发期)某天极轨卫星轨道预测，得到400套地面监测装置的卫星过境时间及过顶仰角。如表1所示。
表1春节某天湖南省地面监测装置的卫星过境情况
根据运行经验，上午9:00以前一般不会发生山火。因此从9:00算起，装置dis1在27min以内有极轨卫星过境，卫星过顶仰角大于45°，且在9:27以后的23min以内(即9:50)仍有极轨卫星过境，过顶仰角大于45°。因此根据步骤(3)第a)条，在9:00至9:50之间，dis1停止运行的指令。而从9:50开始至12:11才有极轨卫星再次过境，因此根据步骤(3)第c)条，从9:50开始，发布dis1启动运行的指令。
对于dis2，10:17才有极轨卫星过境，且过顶仰角小于45°。根据步骤(3)第c)条，从9:00开始，启动扫描。根据第b)条，到10:02开始停止扫描。10:17开始要1小时32分钟以后才有极轨卫星过境，根据第c)条，10:17启动扫描；根据第a)条，11:19min停止扫描。从11:49开始1小时13min后才有极轨卫星过境，根据第c)条，11:49启动扫描。13:02有过顶仰角小于45°的极轨卫星过境，根据第b)条，12:47停止扫描。
dis312-315位于相近地区，处于大部分极轨卫星的监测盲区，直至15:36才有极轨卫星过境，属于“超长时间(本实施例中为5h以上)无极轨卫星过境的地面监测装置”，又由于其地理位置相近，选择16:21入境湖南境内的极轨卫星AQUA，发布极轨卫星控制指令，调整极轨卫星姿态，改变其扫描范围，使其扫描覆盖dis312-315所在区域。同时根据步骤(3)第c)条，从9:00开始，启动dis312-315。
实施例3：
本发明还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述任一实施例的步骤。
综上可知，本发明通过“极轨-地面”联动，优化极轨卫星山火监测、地面山火监测装置运行方式，提高了输电线路小面积山火监测准确率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)
1.一种输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
轨道预测：根据极轨卫星的运行轨道参数，预算极轨卫星将要扫描覆盖的区域边界及时间；
盲区计算：获取所有地面监测装置的位置，并根据所述极轨卫星将要扫描覆盖的区域边界及时间以及极轨卫星的轨道位置，得出每套地面监测装置的卫星过顶时间以及过顶仰角；
启停控制：根据所述每套地面监测装置的卫星过顶时间和过顶仰角，确定所述地面监测装置的启停。
2.根据权利要求1所述的输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测方法，其特征在于，所述地面监测装置的启停，通过如下原则进行确定：
对于前后各第一时长阈值以内有极轨卫星过境的地面监测装置，且卫星过顶仰角大于仰角阈值时，停止运行并使其仅处于太阳能充电的状态；
对于前后各第二时长阈值以内有极轨卫星过境的地面监测装置，且卫星过顶仰角小于仰角阈值时，停止运行并使其仅处于太阳能充电的状态；
对于超过第一时长阈值以后才有极轨卫星过境的地面监测装置，启动扫描。
3.根据权利要求2所述的输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测方法，其特征在于，所述第一时长阈值为20min-2.5h，第二时长阈值为15min-75min，所述仰角阈值为45°。
4.根据权利要求3所述的输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测方法，其特征在于，在山火高发期，所述第一时长阈值为20 min -40min，第二时长阈值为15min-20min；在山火非高发期，所述第一时长阈值为1.5h-2.5h，第二时长阈值为45 min -75min。
5.根据权利要求2所述的输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测方法，其特征在于，所述地面监测装置的启停的原则还包括：夜晚18:00至早上9:00停止运行。
6.根据权利要求1所述的输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测方法，其特征在于，需要所述地面监测装置的停止和启动，通过服务器后台向所述地面监测装置发布停止运行指令或者开启扫描指令实现。
7.根据权利要求1所述的输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测方法，其特征在于，所述方法还包括：
从所有地面监测装置的卫星过顶时间以及过顶仰角中，选出其中在山火高发期内第三时长阈值以上时间无极轨卫星过境的地面监测装置，扫描距离最近的极轨卫星，并向所述距离最近的极轨卫星发布指令，调整极轨卫星姿态至星载探测器扫描角度覆盖所述地面监测装置所在位置。
8.根据权利要求7所述的输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测方法，其特征在于，所述第三时长阈值为4h-6h。
9.一种输电线路山火的极轨卫星-地面联动的监测系统，其特征在于，包括：
轨道预测单元，用于根据极轨卫星的运行轨道参数，预算极轨卫星将要扫描覆盖的区域边界及时间；
盲区计算单元，用于获取所有地面监测装置的位置，并根据所述极轨卫星将要扫描覆盖的区域边界及时间以及极轨卫星的轨道位置，得出每套地面监测装置的卫星过顶时间以及过顶仰角；
启停控制单元，用于根据所述每套地面监测装置的卫星过顶时间和过顶仰角，确定所述地面监测装置的启停。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至8任一所述方法的步骤。
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| CN109100958A (zh) | 2018-12-28 |
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Legal Events
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| GR01 | Patent grant | ||
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