CN113034839A - 一种基于空天协同技术的运行线路实时火灾监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于空天协同技术的运行线路实时火灾监测方法，包括以下步骤：利用卫星遥感进行线路周边环境火点监测，从卫星遥感图像中发现火点；根据运行线路位置提取位于预设的线路告警距离内的火点，并对提取出的火点进行筛选；通过手机APP推送筛选后的火点信息给工作人员；采用无人机对APP推送的火点信息进行进一步的定位与图像采集。本发明可以同时弥补人工巡查与卫星遥感监测的不足。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统安全技术领域，特别是一种基于空天协同技术的运行线路实时火灾监测方法。
背景技术
传统人工巡检由巡线员沿输变电运行线路使用目视、望远镜等方式发现线路周边环境的隐患火点。为了按周期巡视，迅速发现问题，可根据线路的长度，线路所在的行政区、沿途地形和运行的方便性，将全线路划分几个巡线区段，分别由线路所在的供电部门承担巡视和维护运行。线路巡视区段要划分明确，不得形成无人管理的空白点。线路巡视应由有经验的人员进行定期巡视。在特殊节期需加大巡视力度，如春耕、清明、秋冬烧荒等时期。
在线监测设备使用内置的红外传感器获取周边环境的热源信息，并传送至远端的监控中心，由监控中心处理、分析各测点的数据并向用户发布监测结果和告警信息。在线监测设备可布设于电力杆塔，通过太阳能或蓄电池供电；数据传输可使用GPRS、无线网桥、有线等方式进行。
卫星遥感利用其所搭载的热红外传感器对地面热异常点敏感的特性进行高温目标识别，可对大范围区域进行火点监测。卫星遥感监测以单个像元为单位，对应地面一定范围区域。如NOAAAVHRR空间分辨率为1km，当该范围内发生火情，其对应影像像元的红外通道辐射值会高于周边像元从而被卫星监测到。同时，基于卫星周期运行的特点，可对地面同一区域进行重复观测，尤其是静止轨道卫星可实现每天上百次的重复观测。
然而，输电线路通常横跨地域较广，使用人工巡检方式需要投入大量的人力成本；由于茂密树木的遮挡，巡视过程存在盲区；根据已有数据统计，山火发生时段主要集中在11:00-14:00,17:00-19:00，这两个时段多是人员返回家中的时间，如有野外用火情况往往无人看护，且存在夜间无人巡视的空窗时段。
随着输电线路距离延伸，使用分布式部署的监测终端方式也需要投入大量的建设成本，相应的维护费用也随之增加；且输电线路经过的茂密林区多位于山地丘陵地带，山区的通信条件也会制约该方式的使用。
基于卫星遥感可对大范围区域进行高温异常点监测，而获取的热异常点并非都是对输变电运行线路构成威胁的火点。若火点与输变电线路之间有河流、湖泊或者高大山脉存在，则会对火势的蔓延趋势有阻挡作用，需要将此类火点从监测结果中剔除。另外，由于气象卫星分辨率的限制使其不能满足火点精确定位的要求，如我国风云四号，其用于火点监测的波段空间分辨率为4km，日本葵花八号卫星数据，其用于火点监测的波段空间分辨率为2km。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提出一种基于空天协同技术的运行线路实时火灾监测方法，可以同时弥补人工巡查与卫星遥感监测的不足。
本发明采用以下方案实现：一种基于空天协同技术的运行线路实时火灾监测方法，具体包括以下步骤：
利用卫星遥感进行线路周边环境火点监测，从卫星遥感图像中发现火点；
根据运行线路位置提取位于预设的线路告警距离内的火点，并对提取出的火点进行筛选；
通过手机APP推送筛选后的火点信息给工作人员；
采用无人机对APP推送的火点信息进行进一步的定位与图像采集。
进一步地，所述利用卫星遥感进行线路周边环境火点监测，从卫星遥感图像中发现火点具体为：
利用气象卫星搭载传感器的中红外通道和远红外通道对地表温度变化的敏感性进行火点识别，若存在像元满足以下条件，则判定该像元为火点：
CH3mix-CH3bg＞TH3
CH3mix-CH4mix-CH34bg＞TH34
CH1mix＜CH1c；CH4mix＜CH4c；
式中，CH3mix、CH4mix分别为判识像元的中红外通道、远红外通道亮度温度，CH3bg、CH4bg分别为周围背景像元的中红外、远红外通道亮度温度，CH34bg＝CH3bg-CH4bg，CH1mix为近红外通道反射率，CH1c、CH4c为云判识门槛值；TH3为判识像元与背景像元的中红外通道亮温差值阈值，TH34为判识像元的中红外、远红外通道亮温差值与背景像元对应差值之差的阈值。
进一步地，协同在轨运行的多颗卫星同时进行线路周边环境火点监测，进行30min/次的火点监测。
进一步地，所述对提取出的火点进行筛选具体包括：
结合光学遥感影像剔除虚假火点；
结合数字搞成数据DEM，剔除与输变电运行线路存在高大山脉阻隔的火点；
结合河流、水系分布数据，剔除与输变电运行线路存在河流阻碍的火点。
进一步地，所述结合光学遥感影像剔除虚假火点具体为：剔除常年高温地物目标；剔除包括城镇、村镇在内的发生火灾概率小且发生火情后能够及时扑灭的区域。
进一步地，通过手机APP推送的筛选后的火点信息包括火点的坐标、火点的强度、火点与运行线路间的距离以及预测受火点影响的杆塔号。
与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
1、本发明结合光学遥感影像、DEM数据、河流水系数据对卫星监测的火点数据进行筛查，可进一步提高运行线路火点的精度，减少误判；
2、本发明协同无人机核查方式，可弥补卫星定位精度不足的缺陷；
3、本发明将火点监测信息通过手机APP进行推送，使供电部门相关工作人员及时掌握线路周边火情信息，有利于各部门间相互配合提高工作效率。
附图说明
图1为本发明实施例的方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
如图1所示，本实施例提供了一种基于空天协同技术的运行线路实时火灾监测方法，具体包括以下步骤：
利用卫星遥感进行线路周边环境火点监测，从卫星遥感图像中发现火点；
根据运行线路位置提取位于预设的线路告警距离内的火点，并对提取出的火点进行筛选；
通过手机APP推送筛选后的火点信息给工作人员；
采用无人机对APP推送的火点信息进行进一步的定位与图像采集。
在本实施例中，所述利用卫星遥感进行线路周边环境火点监测，从卫星遥感图像中发现火点具体为：
利用气象卫星搭载传感器的中红外通道和远红外通道对地表温度变化的敏感性进行火点识别，若存在像元满足以下条件，则判定该像元为火点：
CH3mix-CH3bg＞TH3
CH3mix-CH4mix-CH34bg＞TH34
CH1mix＜CH1c；CH4mix＞CH4c；
式中，CH3mix、CH4mix分别为判识像元的中红外通道、远红外通道亮度温度，CH3bg、CH4bg为周围背景像元亮度温度，CH34bg＝CH3bg-CH4bg，CH1mix为近红外通道反射率，CH1c、CH4c为云判识门槛值；TH3为判识像元与背景像元的中红外通道亮温差值阈值，TH34为判识像元的中红外、远红外通道亮温差值与背景像元对应差值之差的阈值。
本实施例基于卫星遥感进行线路周边环境火点监测以气象卫星影像为主要监测数据源，利用其搭载传感器的中红外通道(波长范围约为3.55～3.95μm)和远红外通道(波长范围约为10.3～11.3μm)对地表温度变化的敏感性进行火点识别。常温地表(约300K)辐射峰值波长在11μm左右，当地表由于发生燃烧导致温度升高时(林火燃烧温度一般在600K以上)，辐射峰值波长移向4μm附近。在遥感影像中的表现为火点所在像元的中红外波段辐射值骤升，利用火点像元与周围像元辐射值的差异，可以从卫星遥感中及时发现火点。
在本实施例中，协同在轨运行的多颗卫星同时进行线路周边环境火点监测，进行30min/次的火点监测。卫星遥感覆盖范围广，针对火点监测使用的气象卫星其幅宽通常>2000km，可对输变电运行线路全线区域进行火点普查；同时，协同在轨运行的多颗卫星(风云三号、风云四号、葵花八号等)可实现30min/次火点监测。
在本实施例中，所述对提取出的火点进行筛选具体包括：
结合光学遥感影像剔除虚假火点；剔除常年高温地物目标，如火电厂、工厂等；另外对于城镇、村镇区域其发生火灾的概率很小或者发生火情后会及时扑灭，不会引发输电线路跳闸，此类像元也需剔除；针对运行线路需重点关注的是位于林区的火点。
结合数字搞成数据DEM，剔除与输变电运行线路存在高大山脉阻隔的火点；
结合河流、水系分布数据，剔除与输变电运行线路存在河流阻碍的火点。
在本实施例中，在明确火点信息以后，通过手机APP推送火点监测信息给电力运检部门相关工作人员，包括火点坐标(初步定位)、火点强度(火点强度可以根据估算的亚像元面积进行划分)、与运行线路间距离、可能受影响杆塔号等。
相关工作人员在收到火点监测信息以后，立即派出无人机对火点信息进行详查工作。由于气象卫星空间分辨率的限制不能够提供精确的火点定位，而通过无人机则可以弥补这一不足，同时获取清晰的航拍图像，明确现场火灾状况，从而有针对性的采取防控措施。
本实施例的方法基于空天协同技术，利用卫星遥感协同无人机核查方法进行线路火点监测，结合DEM、河流水系数据对不会威胁输变电运行线路的火点进行筛查，可减少火点误判；同时，配合无人机航飞可弥补卫星遥感监测位置精度不足的缺陷。另外，本实施例的方法可解决人工巡查存在盲区、巡查时段不连续、夜间无人巡视的问题；针对长距离输电线路，相对传统人工巡检和在线监测设备方法，可降低巡检成本的投入。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于空天协同技术的运行线路实时火灾监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用卫星遥感进行线路周边环境火点监测，从卫星遥感图像中发现火点；
根据运行线路位置提取位于预设的线路告警距离内的火点，并对提取出的火点进行筛选；
通过手机APP推送筛选后的火点信息给工作人员；
采用无人机对APP推送的火点信息进行进一步的定位与图像采集。
2.根据权利要求1所述的一种基于空天协同技术的运行线路实时火灾监测方法，其特征在于，所述利用卫星遥感进行线路周边环境火点监测，从卫星遥感图像中发现火点具体为：
利用气象卫星搭载传感器的中红外通道和远红外通道对地表温度变化的敏感性进行火点识别，若存在像元满足以下条件，则判定该像元为火点：
CH3mix-CH3bg＞TH3
CH3mix-CH4mix-CH34bg＞TH34
CH1mix＜CH1c；CH4mix＜CH4c；
式中，CH3mix、CH4mix分别为判识像元的中红外通道、远红外通道亮度温度，CH3bg、CH4bg分别为周围背景像元的中红外、远红外通道亮度温度，CH34bg＝CH3bg-CH4bg，CH1mix为近红外通道反射率，CH1c、CH4c为云判识门槛值；TH3为判识像元与背景像元的中红外通道亮温差值阈值，TH34为判识像元的中红外、远红外通道亮温差值与背景像元对应差值之差的阈值。
3.根据权利要求1所述的一种基于空天协同技术的运行线路实时火灾监测方法，其特征在于，协同在轨运行的多颗卫星同时进行线路周边环境火点监测，进行30min/次的火点监测。
4.根据权利要求1所述的一种基于空天协同技术的运行线路实时火灾监测方法，其特征在于，所述对提取出的火点进行筛选具体包括：
结合光学遥感影像剔除虚假火点；
结合数字搞成数据DEM，剔除与输变电运行线路存在高大山脉阻隔的火点；
结合河流、水系分布数据，剔除与输变电运行线路存在河流阻碍的火点。
5.根据权利要求4所述的一种基于空天协同技术的运行线路实时火灾监测方法，其特征在于，所述结合光学遥感影像剔除虚假火点具体为：剔除常年高温地物目标；剔除包括城镇、村镇在内的发生火灾概率小且发生火情后能够及时扑灭的区域。
6.根据权利要求1所述的一种基于空天协同技术的运行线路实时火灾监测方法，其特征在于，通过手机APP推送的筛选后的火点信息包括火点的坐标、火点的强度、火点与运行线路间的距离以及预测受火点影响的杆塔号。
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