超高壓輸電線路全景山火監(jiān)測與定位技術研究

陳祥睿

摘要：鑒于超高壓輸電線路本身常常需要跨越山區(qū)或穿越森林區(qū)域，這些區(qū)域非常容易出現(xiàn)山火問題，一旦防護或監(jiān)控不到位，那么就可能會損壞輸電線路，所以加強山火的監(jiān)測及定位顯得尤為重要。本文在對超高壓輸電線路山火監(jiān)測及定位的重要性進行闡述基礎上，重點對常用的一些山火監(jiān)測與定位技術及應用進行了研究，旨在有效確保超高壓輸電線路運行的安全性。

關鍵詞：超高壓輸電線路;山火監(jiān)測;山火定位

隨著智能電網的快速發(fā)展，山火監(jiān)控預警的要求不斷提升，這關系著超高壓輸電線路運行的可靠性與安全性。如果不及時采取有效的山火監(jiān)控及防護工作措施，那么非常容易因為爆發(fā)的山火疫情而對穿越山區(qū)的超高壓輸電線路造成損壞，進而影響了它們的健康運行。此時為了有效防范山火對跨越山區(qū)或林區(qū)的超高壓輸電線路帶來的不利影響，就必須要切實采取先進的山火監(jiān)控與定位技術。

一、超高壓輸電線路山火監(jiān)控與定位的重要性

超高壓輸電線路本身是國家電網體系的重要組成部分，由于需要跨越較大的距離，如跨越幾個省區(qū)等，線路總長度多達數(shù)萬公里，所以在實際的架設過程中會存在跨越林區(qū)或山區(qū)的情況。而超高壓輸電線路在架設過程中經過這些區(qū)域的時候可能會因為村民祭掃、燒荒或者隨意點火等問題而誘發(fā)嚴重的山火問題，進而會對這些輸電線路運行的穩(wěn)定與安全帶來嚴重威脅。比如，在山火發(fā)生之后，可能會誘發(fā)跳閘事故，或者其他停運事故，進而會造成重大的經濟損失。與此同時，基于山火所造成的超高壓輸電線路運行故障問題本身具有突發(fā)性、隱蔽性及季節(jié)性等基本特征。為了有效地防控山火可能會對輸電線路運行穩(wěn)定性帶來的不利影響，就必須要強化山火監(jiān)測。但是以往的山火監(jiān)測過程中主要采取衛(wèi)星監(jiān)測方式，但是由于氣象衛(wèi)星本身具有比較低的分辨率，并且容易受到云層或大霧等天氣因素影響而誘發(fā)漏報問題，同時衛(wèi)星監(jiān)測手段同地表信息之間的協(xié)同性比較差，所以使得山火誤報率較高。此時如果可以在超高壓輸電線路運行期間有效地應用多種先進的監(jiān)測衛(wèi)星，并將山火地面監(jiān)測終端設備科學地設置在桿塔上面，構建全景山火監(jiān)測體系，那么可以更好地防范山火問題對輸電線路運行帶來的不利影響。

二、超高壓輸電線路常用的全景山火監(jiān)測與定位技術及應用

2.1? 基于圖像識別技術的山火監(jiān)測與定位技術

現(xiàn)階段在對山火進行監(jiān)控中主要采用氣象雷達或衛(wèi)星，或者在監(jiān)測區(qū)域范圍內科學布設煙霧傳感器來進行監(jiān)測與定位山火，但是氣象衛(wèi)星本身具有較低的分辨率，而氣象雷達容易受到林中霧氣等因素干擾，進而會對超高壓輸電線路附近范圍內山火監(jiān)測及定位結果可靠性帶來不利影響。而超高壓輸電線路本身具有廣泛分布的特征，并且跨越林區(qū)或山區(qū)的時候都會涉及到較為復雜的現(xiàn)場環(huán)境，所以借助煙霧報警設備的固定化設計方式整體監(jiān)測與定位效果不佳。而如果可以有效地應用時下先進的圖像識別技術，那么可以配合高精度、低成本的衛(wèi)星監(jiān)測技術來高效地監(jiān)測及定位超高壓輸電線路所屬區(qū)域的山火發(fā)生情況。基于圖像識別技術和微信監(jiān)測技術可以構建專門面向于超高壓輸電線路全景山火監(jiān)測與定位系統(tǒng)，具體工作的流程主要包括如下幾個方面：一是要采取先進圖像識別技術對衛(wèi)星監(jiān)測影像進行接收;二是采取恰當?shù)氖侄蝸韺D像數(shù)據(jù)進行高效地處理;三是要結合圖像識別處理之后的影像來判斷山火點的所在位置;四是結合判斷山火點的發(fā)生情況，及時發(fā)出山火發(fā)生警告信息，為超高壓輸電線路運維管理人員提供必要的指導與依據(jù)。而該種山火監(jiān)測與定位系統(tǒng)應用中的關鍵措施是要有效地應用圖像識別技術，如可以綜合應用點運算、過濾、幾何變換以及顏色處理等多元化的圖像處理技術來提高衛(wèi)星監(jiān)測圖像中干擾點或噪聲的處理有效性。然后需要在相應的圖片上面相應地疊加上地理位置信息，以及對山火著火點判斷閾值進行計算，之后可以結合閾值結果來對拍攝的圖片開展二值化處理，最后即可結合處理后的圖片當中的亮點來對山火出現(xiàn)的位置進行有效確定。

2.2? 基于“衛(wèi)星+山火地面監(jiān)測終端”的山火監(jiān)測與定位技術

隨著移動通信技術的快速發(fā)展，集監(jiān)控、通信等功能為一體的智能終端設備得到了快速發(fā)展及應用，其應用便捷性比較強，只需要相應地設置在需要監(jiān)控的區(qū)域即可實現(xiàn)監(jiān)控的功能。同理，在監(jiān)控超高壓輸電線路跨越區(qū)域的山火過程中，也可以有效地利用衛(wèi)星監(jiān)測技術和火山地面監(jiān)控終端相結合的監(jiān)控與定位技術來對山火發(fā)生情況進行高效地監(jiān)控。其中山火衛(wèi)星監(jiān)測過程中可以有效地運用極軌衛(wèi)星等識別精度和分辨率比較高的衛(wèi)星來開展全天候監(jiān)測，相應的檢測頻率可以達到15min/次，但是可以同時協(xié)同應用同步衛(wèi)星這種識別率和分辨率相對較低，但是卻可以對相應檢測頻率進行有效調整，這樣可以通過這兩種衛(wèi)星的有機結合，通過衛(wèi)星數(shù)據(jù)的有效應用來全天候監(jiān)測超高壓輸電線路的實際運行數(shù)據(jù)。而監(jiān)測所得到衛(wèi)星圖像上面的像素點亮度變化實際上就是反映了相應區(qū)域的溫度變化情況，以此可以實現(xiàn)對山火進行有效檢測。而山火監(jiān)測中的地面監(jiān)控終端設備主要包括面向于可見光圖像、紅外熱成像的監(jiān)控終端以及紅外面陣測溫傳感設備。通過將它們合理地安裝在超高壓輸電線路的桿塔上面，之后借助移動網路來進行數(shù)據(jù)回傳。比如，其中的紅外雷達監(jiān)控終端主要是運用其本身對溫度所具有的極高敏感性特征，借助桿塔上面設置的紅外面陣傳感設備來檢測周邊的物體紅外輻射。而一旦監(jiān)測區(qū)域之內出現(xiàn)了山火，那么相應區(qū)域當中的環(huán)境中的紅外輻射波長與強度等相關指標都會發(fā)生比較大的變化，此時配合專業(yè)化的監(jiān)控系統(tǒng)應用，就可以快速識別山火發(fā)生情況及所在的區(qū)域，并可以自動化發(fā)送山火警告信息來提醒超高壓輸電線路運維人員及時進行處理。

2.3? 基于“光譜雷達監(jiān)測系統(tǒng)構建”的山火監(jiān)測與定位技術

鑒于跨越山區(qū)或林區(qū)的輸電線路非常容易受到當?shù)貧夂驐l件、地貌和地形等條件因素的影響，其中山火是誘發(fā)該區(qū)域超高壓輸電線路跳閘問題的一個重要因素，嚴重的還會造成燒傷電線或燒毀鐵塔等問題。而光譜雷達檢測系統(tǒng)構建也是面向于監(jiān)測與定位山火，即構建的光譜雷達監(jiān)測系統(tǒng)僅負責對波長是3～5μm的紅外光譜進行接收，之后再綜合應用可見光譜識別方法、光柵定位手段、空間識別手段以及連續(xù)掃描手段等來智能化探測及警告山火險情，尤其是這一光譜雷達監(jiān)測系統(tǒng)可以自動化搜索超高壓輸電線路周邊5公里范圍之內的山火發(fā)生情況，并且可以實現(xiàn)自動搜索、發(fā)現(xiàn)、定位及報警等多項功能為一體，極大地降低了因為山火可能會誘發(fā)的線路跳閘問題發(fā)生概率，確保整個輸電線路運行的安全性。而在光譜雷達監(jiān)測系統(tǒng)構建期間，主要是在輸電線路鐵塔上面來裝設雷達，之后可以實現(xiàn)在垂直方向上的180°、水平方向上的360°和半徑5公里范圍內逐點開展搜索暗火和明火等山火險情。而雷達對暗火或明火本身所產生的紅外輻射檢測不會受到黑夜或白天的干擾，可以在確定監(jiān)測的目標區(qū)域出現(xiàn)山火險情后進行自動定位及報警，保證可以使相應的值班人員及時采取有效處置方案進行處理。

總之，全景山火監(jiān)測與定位技術在超高壓輸電線路中的有效應用，是及時發(fā)現(xiàn)輸電線路周邊區(qū)域山火險情的一個重要監(jiān)測與定位技術，關系輸電線路運行的可靠與安全。而在實際的超高壓輸電線路運行監(jiān)控中，可以靈活地應用基于“圖像識別技術”和“衛(wèi)星+山火地面監(jiān)測終端”等的全景山火監(jiān)測與定位技術，力求全面提升輸電線路山火監(jiān)測與定位的效果。

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