CN116543518A - 一种输电线路山火预警方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种输电线路山火预警方法，包括如下步骤：步骤S1:基于无人机获取着火地点图像数据；步骤S2:根据着火地点图像数据、风速和风向数据，基于受限玻尔兹曼机模型，预测预设时间内的蔓延地域范围；步骤S3:根据蔓延地域范围与输电线路的距离判断是否存在线路事故风险,并根据判断结果进行隔离带设置。本发明能够针对输电线路山火情况进行分析，并部署人员完成隔离带开挖，从而降低线路事故和人身安全风险，实现了火势的及时预警。

Description

一种输电线路山火预警方法及系统

技术领域

本发明涉及防火技术领域，具体涉及一种输电线路山火预警方法及系统。

背景技术

能源资源决定了发电中心需要远离负荷中心，常常采用远距离输电，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，需要一种输电线路山火预警方法，能够分析输电线路山火情况并进行部署，对输电线路进行保护，降低火灾损失。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种输电线路山火预警方法及系统，能够分析输电线路山火情况并进行部署，对输电线路进行保护，降低火灾损失。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种输电线路山火预警方法，包括如下步骤：

步骤S1:基于无人机获取着火地点图像数据；

步骤S2:根据着火地点图像数据、风速和风向数据，基于受限玻尔兹曼机模型，预测预设时间内的蔓延地域范围；

步骤S3:根据蔓延地域范围与输电线路的距离判断是否存在线路事故风险,并根据判断结果进行隔离带设置。

进一步的，所述受限玻尔兹曼机模型包含一种可观察变量v和单层隐藏变量h，将模型中的观察层变量v和隐藏层变量h的配置为：

其中，w_ij为可观察变量单元i和隐藏变量单元j之间的连接权重，a_i是可观察层单元的偏置，b_j是隐藏层单元的偏置，基于能量函数的可观察层和隐藏层得到概率分布：

其中Z为配分函数的归一化常数，即所有参数下的能量之和，该函数累加所有可观察向量和隐藏向量的可能组合；

其中，受限玻尔兹曼机模型中的每层神经元只存在两种状态，0或1，输入任意层中的各神经元的状态，得到可观察层神经元和隐藏层神经元的状态概率如下：

进一步的，当判断存在所述线路事故风险时，根据所述蔓延地域范围和所述输电线路的距离评价不同线路区域的线路风险等级；根据所述风险等级从高到低依次设置隔离带的开挖范围；

当所述预设安全时间内不存在所述线路事故风险时，则根据所述风向和所述风速分析火力蔓延速度，根据所述火力蔓延速度设置隔离带的开挖位置。

进一步的，当所述安全救火时间内判断存在线路事故风险时，若超出所述安全救火时间后仍无法完成灭火，根据风向和所述风速变化调整开挖范围的起始位置，。

一种输电线路山火预警系统，包括：

线路风险模块：获取着火地点的地理位置和范围，根据当前风向和当前时间往后的风速预测判断预设安全时间内的蔓延地域范围，根据蔓延地域范围与输电线路的距离判断是否存在线路事故风险；

风险等级模块：根据蔓延地域范围和所述输电线路的距离评价不同线路区域的线路风险等级；根据风险等级从高到低依次设置隔离带的开挖范围；

火力分析模块：根据风向和风速分析火力蔓延速度，获取隔离带的开挖位置。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明能够针对输电线路山火情况进行分析，并部署人员完成隔离带开挖，从而降低线路事故和人身安全风险，实现了火势的及时预警。

附图说明

图1为本发明实施例1输电线路山火预警方法的流程图；

图2为本发明实施例1中开挖范围调整的流程图；

图3为本发明实施例1中灭火位置调整的流程图；

图4为本发明实施例2输电线路山火预警系统的原理图；

图5为本发明实施例3电子设备的原理图。

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。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

实施例1

请参阅图1～图3，输电线路山火预警方法，包括如下步骤，获取着火地点的地理位置和范围，根据风向和风速判断预设安全时间内的蔓延地域范围，根据所述蔓延地域范围与输电线路的距离判断是否存在线路事故风险；当判断存在所述线路事故风险时，根据所述蔓延地域范围和所述输电线路的距离评价不同线路区域的线路风险等级；根据所述风险等级从高到低依次设置隔离带的开挖范围；当所述预设安全时间内不存在所述线路事故风险时，则根据所述风向和所述风速分析火力蔓延速度，根据所述火力蔓延速度设置隔离带的开挖位置。

本申请通过获取着火地点的地理位置和范围，并根据风向和风速判断火势安全时着火地点的蔓延地域范围，根据蔓延地域范围与输电线路的距离判断是否存在线路火灾风险，从而当判断具有风险时根据蔓延范围和输电线路的距离评价输电线路各个路段的风险等级，从而从危险等级更高的线路进行隔离带开挖，保护输电线路的安全，尽量减少损失；当预设安全时间内不存在线路事故风险时，则根据风向和风速分析火力蔓延速度，根据火力蔓延速度灵活设置隔离带的开挖位置，保证了消防人员的安全。本申请能够针对输电线路山火情况进行分析，并部署人员完成隔离带开挖，从而降低线路事故和人身安全风险，实现了火势的及时预警。

在本发明的一些实施例中，当前时间往后的风速预测的方法，具体包括：

设置受限玻尔兹曼机模型，受限玻尔兹曼机模型包含一种可观察变量v和单层隐藏变量h，将模型中的观察层变量v和隐藏层变量h的配置为：

其中，w_ij为可观察变量单元i和隐藏变量单元j之间的连接权重，a_i是可观察层单元的偏置，b_j是隐藏层单元的偏置，基于能量函数的可观察层和隐藏层可以得到概率分布：

其中Z为配分函数的归一化常数，即所有参数下的能量之和，该函数累加所有可观察向量和隐藏向量的可能组合；

其中，受限玻尔兹曼机模型中的每层神经元只存在两种状态，0或1，输入任意层中的各神经元的状态，得到可观察层神经元和隐藏层神经元的状态概率如下：

在本发明的一些实施例中，上述一种输电线路山火预警方法，包括如下步骤，当所述安全救火时间内判断存在线路事故风险时，若超出所述安全救火时间后仍无法完成灭火，根据所述风向和所述风速变化调整所述开挖范围的起始位置，所述起始位置位于着火范围背离所述风向的一侧，所述风速越大则所述起始位置相距着火范围越远。

在本发明的一些实施例中，上述一种输电线路山火预警方法，包括如下步骤，当所述安全救火时间内判断存在线路事故风险时，若超出所述安全救火时间后仍无法完成灭火，根据所述风向和所述风速变化调整所述开挖范围的起始位置，所述起始位置位于着火范围背离所述风向的一侧，所述风速越大则所述起始位置相距着火范围越远。

当安全救火时间内判断存在线路事故风险时，待当前灭火时间超出安全救火时间后仍然无法完成灭火，此时认定为火情比较严重，根据当前检测的风向和风速的更换开挖范围的起始位置，使其位于着火范围背离风向的一侧，且相距着火范围的位置根据风速的变化进行动态设置，从而保证消防人员的安全和隔离带挖掘工作，尽量控制火灾影响范围，并且保护各部分的线路安全。其中，根据已损坏线路判断剩余线路是否损坏，从而选择未损坏线路的区域设置开挖隔离带的起始位置。

在本发明的一些实施例中，上述一种输电线路山火预警方法，包括如下步骤，当判断存在所述线路事故风险时，根据所述火力蔓延速度确定预设蔓延面积所需的所述安全救火时间。

根据着火地理位置、着火范围、风向和风速分析得到火势蔓延速度，从而根据火势蔓延速度确定达到预设蔓延面积范围所需的安全救火时间，其中预设蔓延面积可以根据当前灭火能力进行设置，蔓延地域范围的面积大小为预设蔓延面积。根据蔓延速度、蔓延面积和预设安全时间预估火势蔓延后的地域范围。根据该地域范围判断周围输电线路的安全风险，从而进行抢险处理。

在本发明的一些实施例中，上述一种输电线路山火预警方法，包括如下步骤，根据所述风向、所述风速、所述火势蔓延速度和地理条件分析着火范围周围的多个地区是否为安全地区，当超出所述安全救火时间后将灭火位置调整至所述安全区域。

根据风向、风速、火势蔓延速度及着火地理位置的条件分析周围多个地区是否为安全地区，从而当超出安全救火时间后，将灭火位置调整至安全区域，保障灭火人员的人身安全，进一步减小损失。其中，地理条件包括易燃物、地势、湿度和周边河水等。

在本发明的一些实施例中，上述一种输电线路山火预警方法，包括如下步骤，驱动至少一个无人机在所述开挖范围与所述着火地点之间喷洒灭火剂。进一步部署一个或多个无人机在开挖范围和着火地点之间喷洒灭火剂，从而增强对火势的控制及保护消防人员的人身安全。

在本发明的一些实施例中，上述一种输电线路山火预警方法，包括如下步骤，根据所述风向和所述风速变化调整灭火位置，所述灭火位置位于着火范围背离所述风向的一侧，灭火位置选择着火范围所处所述风速变化最小的位置。根据风向和风速变化同时调整灭火位置，灭火的位置随风速越小火势越小，使消防人员和无人机安全实施灭火。

可选的，通过本申请实施例采集多组线路防火数据，每组线路防火数据均包括着火地理位置、着火范围、风速、风向、灭火位置，以及开挖范围和/或开挖位置。多组线路防火数据通过机器学习训练得到防火部署模型。防火部署模型用于输出待检测数据的隔离带开挖范围和/或开挖位置，从而满足不同灭火情况时开挖防火隔离带的部署。

实施例2

请参阅图4，图4为本申请实施例提供的输电线路山火预警系统的示意图。输电线路山火预警系统，其包括，线路风险模块：获取着火地点的地理位置和范围，根据风向和风速判断预设安全时间内的蔓延地域范围，根据所述蔓延地域范围与输电线路的距离判断是否存在线路事故风险；风险等级模块：当判断存在所述线路事故风险时，根据所述蔓延地域范围和所述输电线路的距离评价不同线路区域的线路风险等级；根据所述风险等级从高到低依次设置隔离带的开挖范围；火力分析模块：当所述预设安全时间内不存在所述线路事故风险时，则根据所述风向和所述风速分析火力蔓延速度，根据所述火力蔓延速度设置隔离带的开挖位置。

本实施例与实施例1的原理相同，可以理解，图4所示的结构仅为示意，输电线路山火预警系统还可包括比图4中所示更多或者更少的组件，或者具有与图4所示不同的配置。图4中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。

实施例3

请参阅图5，图5为本申请实施例提供的电子设备的一种示意性结构框图。电子设备包括存储器101、处理器102和通信接口103，该存储器101、处理器102和通信接口103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器101可用于存储软件程序及模块，如本申请实施例2所提供的输电线路山火预警系统对应的程序指令/模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。

其中，存储器101可以是但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。

处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

综上所述，本申请实施例提供的一种输电线路山火预警方法及系统：

本申请通过获取着火地点的地理位置和范围，并根据风向和风速判断火势安全时着火地点的蔓延地域范围，根据蔓延地域范围与输电线路的距离判断是否存在线路火灾风险，从而当判断具有风险时根据蔓延范围和输电线路的距离评价输电线路各个路段的风险等级，从而从危险等级更高的线路进行隔离带开挖，保护输电线路的安全，尽量减少损失；当预设安全时间内不存在线路事故风险时，则根据风向和风速分析火力蔓延速度，根据火力蔓延速度灵活设置隔离带的开挖位置，保证了消防人员的安全。本申请能够针对输电线路山火情况进行分析，并部署人员完成隔离带开挖，从而降低线路事故和人身安全风险，实现了火势的及时预警。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (5)

1.一种输电线路山火预警方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1:基于无人机获取着火地点图像数据；

步骤S2:根据着火地点图像数据、风速和风向数据，基于受限玻尔兹曼机模型，预测预设时间内的蔓延地域范围；

步骤S3:根据蔓延地域范围与输电线路的距离判断是否存在线路事故风险,并根据判断结果进行隔离带设置。

2.根据权利要求1所述的一种输电线路山火预警方法，其特征在于，所述受限玻尔兹曼机模型包含一种可观察变量v和单层隐藏变量h，将模型中的观察层变量v和隐藏层变量h的配置为：

其中，w_ij为可观察变量单元i和隐藏变量单元j之间的连接权重，a_i是可观察层单元的偏置，b_j是隐藏层单元的偏置，基于能量函数的可观察层和隐藏层得到概率分布：

其中Z为配分函数的归一化常数，即所有参数下的能量之和，该函数累加所有可观察向量和隐藏向量的可能组合；

其中，受限玻尔兹曼机模型中的每层神经元只存在两种状态，0或1，输入任意层中的各神经元的状态，得到可观察层神经元和隐藏层神经元的状态概率如下：

3.根据权利要求1所述的一种输电线路山火预警方法，其特征在于，当判断存在所述线路事故风险时，根据所述蔓延地域范围和所述输电线路的距离评价不同线路区域的线路风险等级；根据所述风险等级从高到低依次设置隔离带的开挖范围；

当所述预设安全时间内不存在所述线路事故风险时，则根据所述风向和所述风速分析火力蔓延速度，根据所述火力蔓延速度设置隔离带的开挖位置。

4.根据权利要求1所述的一种输电线路山火预警方法，其特征在于，当所述安全救火时间内判断存在线路事故风险时，若超出所述安全救火时间后仍无法完成灭火，根据风向和所述风速变化调整开挖范围的起始位置。

5.一种输电线路山火预警系统，其特征在于，包括：

线路风险模块：获取着火地点的地理位置和范围，根据当前风向和当前时间往后的风速预测判断预设安全时间内的蔓延地域范围，根据蔓延地域范围与输电线路的距离判断是否存在线路事故风险；

风险等级模块：根据蔓延地域范围和所述输电线路的距离评价不同线路区域的线路风险等级；根据风险等级从高到低依次设置隔离带的开挖范围；

火力分析模块：根据风向和风速分析火力蔓延速度，获取隔离带的开挖位置。