输电线路山火监测预警系统的研究及应用

输电线路山火监测预警系统的研究及应用

发表时间：2018-07-03T10:36:08.843Z 来源：《电力设备》2018年第9期作者：周文龙

[导读] 摘要：随着我国电力事业的发展，输电线路的运用安全性、可靠性已经大大提高，但仍然存在一些不可抗力因素，会给输电线路的运用稳定性带来危害。

(国网攀枝花供电公司四川攀枝花 617000)

摘要：随着我国电力事业的发展，输电线路的运用安全性、可靠性已经大大提高，但仍然存在一些不可抗力因素，会给输电线路的运用稳定性带来危害。目前，大部分的输电线路监测系统只能对输电线路中设备故障、覆冰、污秽等问题进行监测，而对于线路附近的山火却无法监测。根据相关资料来看，输电线路出现山火的情况比较少见，但其带来的危害是巨大的。因此，在敷设输电线路时，需要建立输电线路山火监测预警系统，随时掌握输电线路的山火动态，从而采取措施对山火进行控制，以免其扩大带来更严重的经济损失。

关键词：输电线路；山火监测预警系统；应用

一、输电线路山火监测系统

1、系统硬件结构原理

输电线路山火监测系统原理结构如图1所示。输电线路山火监测系统硬件由卫星接收装置、前端接收服务器、后端应用服务器和山火预警服务器组成。卫星通过红外遥感传感器获取地面温度数据，然后发送给地面卫星接收装置。卫星接收装置将数据传输给数据处理服务器，进行图片预处理，再将图片传输给后端火点判识与预警服务器，进行火点的判识与线路告警计算。最后将监测与预警信息发布给输电线路运行维护单位，进行山火应急处置。前端接收服务器主要进行快视、投影和传输。快视即将获取的卫星数据显示为包含经纬度信息的原始卫星云图。投影是将获得的卫星图片投影到监测目标地理范围。后端应用服务器是山火监测的核心，主要进行图像处理、与其他资料融合叠加和山火判识等，可同时处理多颗卫星数据。图像处理环节将图片进行过滤（去除斑点、滤波、锐化等）、几何变换（快速傅立叶变换、离散余弦变换、沃尔什变换等）、点运算（线性变换、阈值变换、灰度均衡等）、颜色处理（颜色调整、灰度化、反色）等一系列处理，消除各种干扰因素，以便于火点判识。经处理后的图片可以叠加地理信息，经火点判识处理后，得到火点的经纬度坐标及其地理信息。山火预警服务器将接收的火点信息导入包含地理和线路杆塔信息的预警系统，计算火点与线路距离，给出告警结果，并将告警进行发布。山火预警信息具有信息存储、历史查询、统计分析等功能。

图1山火监测预警系统原理结构图

2、系统软件流程

系统软件处理流程如图2所示。首先根据卫星运行轨道预测卫星过境的时间，然后进行卫星资料的实时接收和显示，并将卫星图片进行投影到目标监视区域，接着进行消噪、图像增强等预处理，提高图片的质量，使之满足山火识别系统的要求。然后进行火点判识。经过火点识别之后，可获得实时的山火火点信息，包括火点的经纬度、实时火点图等，其中火点的经、纬度信息存储到数据库中。再将火点信息与输电线路结合，计算火点与线路杆塔距离，最后通过短信信息平台将山火监测信息实时群发给现场线路运维人员。

图2系统软件整体流程图

3、系统结构

输电线路山火预警系统的结构模式有两种，一种是C/S网络模式，一种是B/S网络模式，两种模式各有优点。C/S结构主要应用于局域网中，其用户群相对比较固定，能够确保信息的安全性。B/S结构中设计有数据层，其数据服务器的主要功能是存放数据。而应用服务器的主要功能则是提供不同的服务部件，用于对数据服务器进行访问，并对客户端发出的各种请求作出响应，访问和响应结果会通过浏览器端显示出来，浏览器端同时还能发出请求。而在输电线路的山火预警监测系统中，应将两种模式进行结合使用。在数据管理子模块中，应设置为C/S模块，其服务对象是数据库管理用户，主要功能是数据的入库和维护，所以此模块的管理者要同时具备数据库管理技能和地理基础知识。山火监测预警子模块则应设置为B/S模式，主要功能是对地图进行浏览和发布，并为用户提供查询和分析功能，其使用者相对更多。

二、输电线路山火预警监测系统关键技术的应用

1、空间数据库技术

在对空间数据进行管理时，主要采用的是关系数据库，也可采用对象关系数据库。在对空间与非空间中的数据进行操作时，需要将

RDBMS数据管理功能与SQL语言结合起来使用。由于关系数据库中的数据信息量非常庞大，能够对这些数据信息进行管理、处理，还能记录锁定和并发控制，建立起数据仓库，所以可将关系数据库的这些功能充分的利用起来，实现空间数据与非空间数据的集成。在GIS未来的发展中，也会利用关系数据库对空间数据库进行管理，从而提高空间数据的互操作性。输电线路山火预警监测系统中会涉及到地理空间数据库，其管理模式是ArcSDE与SQLServer的结合，利用空间数据引擎、应用服务器，可提高空间数据管理的效率。而专用开发包的利用，则能使数据库的功能更加完善，从而可对数据库系统进行集成化管理。

2、组件式GIS开发技术

新一代的GIS是以组件式软件为基础的，ComGIS能够弥补传统GIS的不足，主要是将GIS每个功能模块进行划分，使其成为多个控件，每个空间都有其独特的功能。利用可视化的软件开发工具，能够实现各个控件之间以及控件与非控件之间集成，最后就可形成GIS的应用。在传统的GIS中，会自带二次开发语言，而组件式GIS则能够有效的克服这一缺陷。通过对计算机语言的利用，能够实现山火预警监测系统与其他系统的集成，从而开发出功能更加齐全的新系统，扩大其应用范围。

3、山火识别与图像增强技术

由于红外图像的背景比较高，反差比较低，所以与背景辐射相比，目标占用的动态范围就比较小。而输电线路的山火监测距离一般都比较远，地形又比较复杂，火点的覆盖面积也比较小，所以采集到的图像会清晰度会比较差。因此，需要采用图像增强技术对图像进行处理，以提高图像信号的温度对比度，从而使山火预警监测系统能够在红外环境中，感应到比较细微的温差变化。

4、系统应用效果

将山火预警监测系统应用于各省市的输电线路中，取得的效果比较明显，在很大程度上降低了山火引起的线路故障频率。比如，系统在我国的11个省市应用以后，在清明节期间所监测到的火点个数就有接近900个，在这些线路中，跨区的电网输电线路就发出34多个山火一级告警，经过验证，在这34个一级告警中有32个有山火。其中，系统监测到湖北电力公司运营的一条输电线路发出一级告警山火，火点的亮温值为330，已经超出火点的判断阀值321。在电力公司的检修人员核实后，该线路确实发生山火。并且，檢修人员到达现场后，发现火场的面积比较大。由此可见，输电线路山火监测预警系统能够监测到较大范围内的山火，并发出山火预警，以便相关人员及时采取措施对其进行控制。

结束语

综上所述，为了避免输电线路出现严重的山火险情，需要采取合适的措施进行动态监控，才能保证其运行安全性。而输电线路山火监测预警系统的合理运用，能够对线路中的山火进行准确监测，并根据山火的实际情况发出山火告警，从而及时对其进行扑灭行动。所以，山火监测预警系统在输电线路中的应用，可对现场的山火情况作出判断，并形成相应的图像，将相关信息传输到对应的软件中，从而方便检修人员随时掌握现场的情况，最终提高山火处理效率。

参考文献：

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