CN110969798A - 一种输电线路山火预警方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电线路山火预警方法及系统,属于山火预警技术领域,解决了输电线路山火预警的问题。一种输电线路山火预警方法,包括以下步骤:获取输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率;根据所述输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率,获取所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值;根据所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值及对应的权重,获得综合预警值,由所述综合预警值,得到山火预警等级。实现了对输电线路山火的预警。
Description
技术领域
本发明涉及山火预警技术领域,尤其是涉及一种输电线路山火预警方法及系统。
背景技术
我国的能源资源分布于用电负荷分布决定了发电中心远离负荷中心,需要采用远距离输电,随着输电线路走廊用地越来越紧张,许多输电线路走廊经常跨越之辈茂密的山区和林区,山火蔓延至线路下方时可能会导致线路相地或相间击穿而引发跳闸事故,因此,亟需一种输电线路山火预警方案,实现对输电线路山火进行预警。
发明内容
本发明的目的在于至少克服上述一种技术不足,提出一种输电线路山火预警方法及系统。
一方面,本发明提供了一种输电线路山火预警方法,包括以下步骤:
获取输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率;
根据所述输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率,获取所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值;
根据所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值及对应的权重,获得综合预警值,由所述综合预警值,得到山火预警等级。
进一步地,所述获取火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率,具体包括,
通过红外确定火点方向,确定此时的火点的坐标(x(1),y(1))及山火强度an,根据所述火点的坐标确定此时火点与输电线路的最短距离xn;
一段时间t后,再次通过红外确定火点方向,确定此时火点的坐标(x(2),y(2))以及山火强度an+1,根据所述火点的坐标确定此时火点与输电线路的最短距离xn+1,以xn+1作为火点距离,以an+1作为山火强度,根据所述xn+1、xn以及t确定山火蔓延速度,根据所述an+1、an以及t确定山火强度变化率。
进一步地,根据所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值及对应的权重,获得综合预警值,具体包括,利用公式
获得综合预警值,其中,S为综合预警值,wix为第i预警指标的权重,Ri为第i预警指标的实际风险值,i=1,2,3,4,第1、2、3、4预警指标分别为火点距离、山火强度、山火蔓延速度、山火强度变化率。
另一方面,本发明还提供了一种输电线路山火预警系统,包括预警指标获取模块、风险值获取模块及山火预警等级模块;
所述预警指标获取模块,用于获取输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率;
所述风险值获取模块,用于根据所述输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率,获取所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值;
所述山火预警等级模块,用于根据所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值及对应的权重,获得综合预警值,由所述综合预警值,得到山火预警等级。
进一步地,所述预警指标获取模块,获取输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率,具体包括,
通过红外确定火点方向,确定此时的火点的坐标(x(1),y(1))及山火强度an,根据所述火点的坐标确定此时火点与输电线路的最短距离xn;
一段时间t后,再次通过红外确定火点方向,确定此时火点的坐标(x(2),y(2))以及山火强度an+1,根据所述火点的坐标确定此时火点与输电线路的最短距离xn+1,以xn+1作为火点距离,以an+1作为山火强度,根据所述xn+1、xn以及t确定山火蔓延速度,根据所述an+1、an以及t确定山火强度变化率。
进一步地,所述山火预警等级模块,根据所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值及对应的权重,获得综合预警值,具体包括,利用公式
获得综合预警值,其中,S为综合预警值,wix为第i预警指标的权重,Ri为第i预警指标的实际风险值,i=1,2,3,4,第1、2、3、4预警指标分别为火点距离、山火强度、山火蔓延速度、山火强度变化率。
与现有技术相比,本发明的有益效果包括:获取输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率;根据所述输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率,获取所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值;根据所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值及对应的权重,获得综合预警值,由所述综合预警值,得到山火预警等级;实现了对输电线路山火的预警。
附图说明
图1是本发明实施例1所述的输电线路山火预警方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
本发明提供了一种输电线路山火预警方法,其流程示意图,如图1所示,所述输电线路山火预警方法,包括以下步骤:
获取输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率;
根据所述输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率,获取所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值;
根据所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值及对应的权重,获得综合预警值,由所述综合预警值,得到山火预警等级。
需要说明的是,评估输电线路山火故障风险需考虑气象条件、输电线路山地地形以及杆塔线路自身情况等因素,同时,初始火源点不同,其火场蔓延范围将覆盖不同的输电线路区段,对输电线路的图影响程度也不相同;
具体实施时,根输电线路在线路走廊发生山火时有一定概率跳闸,主要受线路走廊发生山火的概率P(A)和山火发生时线路跳闸的概率P(B│A)的影响,山火预警是为了避免输电线路因山火烟雾发生跳闸事故,提前做出处理方法的重要手段,为了提高预警的精度,考虑线路走廊发生山火的概率P(A)和山火发生时线路跳闸的概率P(B│A),确定山火预警指标为火点距离、山火强度(RCS)、山火蔓延速度、山火强度(RCS)变化率;
火点距离是山火预警的重要指标,主要影响到线路走廊发生山火的概率P(A),当火点出现时,山火复合监测装置的红外设备扫描定位火点后,雷达即可确定火点的坐标,数据库引擎端将地图区域网格化,优先搜索火点所在网格内的最近杆塔,如未找到则扩展至临近网格,直至找到时离火点最近的杆塔,实现快速计算火点与输电线路距离;可以借助地理信息系统工具将山火蔓延时间内的燃烧范围图与输电线路杆塔点图进行相交计算,把燃烧范围内的输电杆塔纳入受火灾影响的杆塔集;采用基于网格索引的火点最近杆塔距离的方法,通过在数据库引擎端将地图区域网格化,优先搜索火点所在网格内的最近杆塔,如未找到则扩展至临近网格,直至找到离火点最近的杆塔,实现快速计算火点与输电线路距离;
地理信息系统计算距离时采用球面距离计算公式,如下式所示:
d(x1,y1,x2,y2)=R×arccos(sinx1×sinx2)+cosx1×cosx2×cos(y1-y2) (194)
式中,R为地球半径;(x1,y1)、(x2,y2)分别为杆塔坐标和火点坐标。
山火强度是山火预警的重要指标,当火点距离线路走廊较远时,山火强度的大小会影响到山火的蔓延;当火点距离线路走廊较近时,山火强度会影响到烟雾的浓度,从而影响空气间隙的击穿,因此山火强度对线路走廊发生山火的概率P(A)和山火发生时线路跳闸的概率P(B│A)都有影响。雷达的回波特性可以较好地衡量山火强度。回波强度同山火烟雾的浓度和方位角有关,烟雾浓度越大,回波强度越大,对应的雷达RCS越大。因此,雷达测量的RCS可以作为表征山火强度的参数。当山火复合监测装置确定火点后,雷达可以检测到山火烟雾的RCS;
山火蔓延速度是山火预警的重要指标,主要影响到线路走廊发生山火的概率P(A)。在山火复合监测装置首次测到火点距离和山火强度后,重启装置,重新进行红外定位与雷达监测坐标。通过重新监测过程的时间与两次火点距离即可计算山火蔓延速度;
山火强度变化率是山火预警的重要指标,与山火强度相同,对线路走廊发生山火的概率P(A)和山火发生时线路跳闸的概率P(B│A)都有影响。在山火复合监测装置首次测到火点距离和山火强度后,重启装置,重新进行红外定位与雷达监测RCS。通过通过重新监测过程的时间与两次RCS即可计算山火强度变化率;
优选的,所述获取火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率,具体包括,
通过红外确定火点方向,确定此时的火点的坐标(x(1),y(1))及山火强度an,根据所述火点的坐标确定此时火点与输电线路的最短距离xn;
一段时间t后,再次通过红外确定火点方向,确定此时火点的坐标(x(2),y(2))以及山火强度an+1,根据所述火点的坐标确定此时火点与输电线路的最短距离xn+1,以xn+1作为火点距离,以an+1作为山火强度,根据所述xn+1、xn以及t确定山火蔓延速度,根据所述an+1、an以及t确定山火强度变化率。
具体实施时,开启山火复合监测装置,通过红外确定火点方向,采用雷达监测此时火点的坐标以及此时的山火强度(RCS)an,根据火点的坐标可以计算此时火点与输电线路的最短距离xn;重置山火复合监测装置,重新进行定位与测量,通过红外确定火点方向,采用雷达监测此时火点的坐标以及此时的山火强度an+1,计算此时火点与输电线路的最短距离an+1;统计两次数据之间的时间t;计算火点的蔓延速度v=(xn+1-xn)/t,以及RCS的变化率(an+1-an)/t。
优选的,根据所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值及对应的权重,获得综合预警值,具体包括,利用公式
获得综合预警值,其中,S为综合预警值,wix为第i预警指标的权重,Ri为第i预警指标的实际风险值,i=1,2,3,4,第1、2、3、4预警指标分别为火点距离、山火强度、山火蔓延速度、山火强度变化率。
具体实施时,山火预警指标实际风险值如表1所示,
表1
预警指标权重,按照四种指标对输电线路山火跳闸的影响确定,预警指标权重对应表,如表2所示,
表2
预警指标 | 权重 |
火点距离 | 0.35 |
山火强度(RCS) | 0.17 |
山火蔓延速度 | 0.16 |
山火强度(RCS)变化率 | 0.16 |
山火预警等级划分表,如表3所示,
表3
山火灾害等级 | 正常 | 注意 | 异常 | 严重 |
S | S<0.35 | 0.35≤S≤0.5 | 0.5≤S≤0.7 | S>0.7 |
山火预警等级依据相应的山火预警指标,按照公式(1)计算对应的综合预警值,根据表3进行山火预警等级评价,其中,S<0.35表示正常等级,无需特殊处理;0.35≤S≤0.5表示注意等级,此时需要多关注输电线路附近情况,做好山火跳闸事故防护准备;0.5≤S≤0.7表示异常等级,此时有较高概率发生山火跳闸事故,应及时确定并处理;S>0.7表示严重等级,此时有极高概率发生山火跳闸事故,应及时确定并处理;
一个具体实施例中,通过监测得到的数据,对应山火预警指标风险值表格,确定每一项指标对应的风险值,然后根据预警指标权重表格和综合预警值计算公式计算综合预警值S,最后,按照山火预警等级划分表格,确定等级;火点距离为在输电线路下方,则风险值为1.00,山火强度为60,则风险值为1.00,山火蔓延速度为2km/h,则风险值为1.00,山火强度变化率为20,则风险值为0.50,计算S=0.35+0.17+0.16+0.16=0.84>0.7,因此山火预警等级为严重等级。
实施例2
本发明实施例还提供了一种输电线路山火预警系统,包括预警指标获取模块、风险值获取模块及山火预警等级模块;
所述预警指标获取模块,用于获取输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率;
所述风险值获取模块,用于根据所述输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率,获取所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值;
所述山火预警等级模块,用于根据所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值及对应的权重,获得综合预警值,由所述综合预警值,得到山火预警等级。
优选的,所述预警指标获取模块,获取输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率,具体包括,
通过红外确定火点方向,确定此时的火点的坐标(x(1),y(1))及山火强度an,根据所述火点的坐标确定此时火点与输电线路的最短距离xn;
一段时间t后,再次通过红外确定火点方向,确定此时火点的坐标(x(2),y(2))以及山火强度an+1,根据所述火点的坐标确定此时火点与输电线路的最短距离xn+1,以xn+1作为火点距离,以an+1作为山火强度,根据所述xn+1、xn以及t确定山火蔓延速度,根据所述an+1、an以及t确定山火强度变化率。
优选的,所述山火预警等级模块,根据所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值及对应的权重,获得综合预警值,具体包括,利用公式
获得综合预警值,其中,S为综合预警值,wix为第i预警指标的权重,Ri为第i预警指标的实际风险值,i=1,2,3,4,第1、2、3、4预警指标分别为火点距离、山火强度、山火蔓延速度、山火强度变化率。
需要说明的是,实施例1和实施例2未重复描述之处可相互借鉴。
本发明提供一种输电线路山火预警方法及系统,获取输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率;根据所述输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率,获取所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值;根据所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值及对应的权重,获得综合预警值,由所述综合预警值,得到山火预警等级。
以上所述本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种输电线路山火预警方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率;
根据所述输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率,获取所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值;
根据所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值及对应的权重,获得综合预警值,由所述综合预警值,得到山火预警等级。
2.根据权利要求1所述的输电线路山火预警方法,其特征在于,所述获取火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率,具体包括,
通过红外确定火点方向,确定此时的火点的坐标(x(1),y(1))及山火强度an,根据所述火点的坐标确定此时火点与输电线路的最短距离xn;
一段时间t后,再次通过红外确定火点方向,确定此时火点的坐标(x(2),y(2))以及山火强度an+1,根据所述火点的坐标确定此时火点与输电线路的最短距离xn+1,以xn+1作为火点距离,以an+1作为山火强度,根据所述xn+1、xn以及t确定山火蔓延速度,根据所述an+1、an以及t确定山火强度变化率。
4.一种输电线路山火预警系统,其特征在于,包括预警指标获取模块、风险值获取模块及山火预警等级模块;
所述预警指标获取模块,用于获取输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率;
所述风险值获取模块,用于根据所述输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率,获取所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值;
所述山火预警等级模块,用于根据所述火点距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率对应的风险值及对应的权重,获得综合预警值,由所述综合预警值,得到山火预警等级。
5.根据权利要求4所述的输电线路山火预警系统,其特征在于,所述预警指标获取模块,获取输电线路与火点的距离、山火强度、山火蔓延速度以及山火强度变化率,具体包括,
通过红外确定火点方向,确定此时的火点的坐标(x(1),y(1))及山火强度an,根据所述火点的坐标确定此时火点与输电线路的最短距离xn;
一段时间t后,再次通过红外确定火点方向,确定此时火点的坐标(x(2),y(2))以及山火强度an+1,根据所述火点的坐标确定此时火点与输电线路的最短距离xn+1,以xn+1作为火点距离,以an+1作为山火强度,根据所述xn+1、xn以及t确定山火蔓延速度,根据所述an+1、an以及t确定山火强度变化率。
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