超高压输电线路全景山火监测与定位技术分析

翟欣欣

摘  要：随着森林灾害问题持续增加，作为电力输送重要保障的超高压输电线路也受到较大影响，因此，如何有效分析超高压输电线路全景山火监测与定位技术已经成为备受业内关注的话题。本文简要阐述如何通过分析全景山火监测与定位技术的主要原理、实现模型、体系构建的内容，便于对超高压输电线路全景山火监测与定位技术进行合理研究，以期为提升山火监测水平提供基础。

关键词：超高压输电线路;火山监测;火灾定位

引言：

由于森林灾害事故逐年增多，也给电力系统的正常运行带来较大影响，主要体现在森林灾害中山火的出现会给超高压输电线路带来不同程度影响，引发线路故障甚至损毁，严重影响电力资源的正常供应，由此可见，重视全景山火监测与定位技术显得尤为重要，如何针对超高压输电线路全景山火监测与定位技术进行合理分析也成为必须亟待解决的主要问题。

一、全景山火监测与定位技术的主要原理

山火作为主要的森林灾害，不仅能够对林区植被带来严重损害，还会导致超高压输电线路产生跳闸故障，促使电力系统无法将电能向用户正常供应。产生此类问题的主要原因是由于使用气象卫星对山火进行监测时，易受气候条件影响，会对监测过程产生干扰。同时，超高压输电线路架设环境比较复杂，地理、环境、杆塔数量和位置等因素差异较大，也会影响山火监测与定位的精确性。结合上述内容，合理分析全景山火监测定位技术显得尤为重要，其中卫星与地面终端监测是最为主要的部分，需要进行深入解析，例如，全景山火监测与定位技术中采用的卫星监测为极轨卫星与同步卫星两种，二者的主要区别在于极轨卫星能够为监测分辨率、清晰度等方面提供良好保障，但是其无法做到进行实时监测。至于同步卫星由于其运行的速度能够与地球的自转速度保持一致，可利用不间断监测的特性有效弥补极轨卫星的不足，只是在分辨率、清晰度方面相对较弱，若只依靠同步卫星进行检测，极易产生误报、漏报等问题[1]。至于监测山火灾害是以维恩位移定律为主要依据，能够及时发现山火点高温变化形成的电磁波波长以及高温辐射形成的亮度变化。山火地面监测终端作用于输电线路杆塔上，主要类型包括可见光图像监测终端、红外热成像监测终端以及红外面阵测温传感器。山火地面监测终端通过利用红外热成像、热辐射等原理监测到山火问题后，需要借助移动网络才能达到传输数据的目的。

二、全景山火监测与定位技术的实现模型

（一）火点识别

想要判断是否为火点，可以通过设置亮温阈值来实现，也就是通过对卫星监测后的亮点图像进行降噪处理后，判断其温度是否高于阈值。只是阈值的选取受到很多因素的影响，例如季节、温度等，只有依照具体情况予以选择，才能将阈值的作用予以充分发挥，也能让火点识别的准确度得到保证。同时，也要注意不同地区存在海拔差异的情况，才能根据实际情况调整模型中的权重值，否则，导致火情未能在初期被及时控制。

（二）預警判断

火点被识别后，还需要对监测到的情况进行判断，也就是对山火预警的有效性予以判断，主要原理是先将已经高于阈值的亮温作为疑似山火送入任务列表中，再以此为基础再次进行特定周期的监测并对比亮温的前后变化，通常监测周期为10min。经过对比极轨卫星和同步卫星的近似告警后得出高疑似火点。需要注意的是，判断高疑似火点时，也要结合环境、地理等各类因素建立有效的置信度模型，再以事件优先级为核心分别设置权重值，分析不同影响因素下产生山火的概率，从而判断山火预警是否可信。

（三）烟雾识别

超高压输电线路全景山火监测与定位技术中，也会对山火产生的烟雾进行识别，主要是依赖地面监测终端拍摄的杆塔周围的图像，结合卷积神经网络算法可以构建不同层级的山火烟雾识别模型，例如运用LeNet-5模型结构的山火烟雾识别模型中包含6个层级，其中卷积层、池化层的交替联级能够达到提出特征的目的，主要包含于前4层中，再与全连接层相结合，便于激活各层函数。至于最后一层为分类器，便于对模型中目标输出与实际输出的交叉熵进行优化。

（四）与线路的距离

火点与超高压输电线路间的距离也是全景山火监测与定位技术应当体现的内容，主要原理是利用数据库引擎将区域网格化，毕竟数据中包含了区域内的所有杆塔信息，此时想要知晓火点与输电线路的距离，只要判断火点与杆塔的距离即可。只是杆塔的数量庞大，该方式需要历遍数据库中的所有杆塔信息，实现效率极其有限，此时可以将杆塔作为中心，结合警戒范围和火点信息表并进行网格标记处理，再针对位于该范围内的火点进行计算，便可得出两者间的距离[2]。

三、全景山火监测与定位技术的体系构建

（一）山火监测系统架构

山火监测系统是超高压输电线路全景山火监测与定位技术的重要组成，主要由硬件架构和软件架构两部分组成，其中硬件架构由卫星、监测终端、直升机三个部分组成，不同的硬件架构实现的功能也各不相同，比如，卫星可由红外传感扫描仪将已经扫描的地面信息上传回卫星接收装置，再经合成处理形成能够传送至采集服务器中的图像。监测终端可以利用终端设备拍摄超高压输电线路周围情况，再利用移动网络上传至采集服务器中。软件架构主要为对卫星数据处理、山火图像处理、山火综合分析、火点历史库以及山火告警等模块，不仅能够实现对软件数据的有效处理，也能够对山火情况进行合理识别，并在真正发现灾害时及时发布告警。

（二）全景山火监测系统工作机制

由于卫星监测与地面终端在监测山火时能够发挥出不同的优势，同样也具备许多不足之处，例如，卫星监测极易受到气象条件、地理、环境等因素的影响，一旦遭遇大雾等情况时，会降低监测质量。利用地面终端进行检测时，想要确保能够达到良好效果，必须要在杆塔、终端设施数量和设置方面具备较强的科学性，才能发挥真正作用。由此可见，两者不能单独使用，需要采取两者协同工作的机制才能取得较好的效果，具体内容为可利用卫星对火点位置予以明确，并及时形成产生山火后的热力分布图，便于合理设置地面监测终端，保障最大化终端设施的作用，否则会造成不必要的资源投入[3]。如果地面终端监测的周围情况与卫星告警相同，表明山火告警具备较高的精确性。

（三）全景山火防控措施

全景山火防控措施是不仅要将卫星、地面终端作为监测手段，也要在将两者作为防控手段的同时，结合人工巡视的方法实现更加精准的山火监测与定位。至于人工巡视主要依赖于日常工作中的直升机和无人机巡视。这三种方式的有效结合能够发挥各自所长的同时，也能达到相互弥补的目的，例如，在气候条件较差，大雾、多云等情况下，卫星和地面终端监测的效果会受到影响，此时人工巡视便能够发挥较好的作用。或者在耕种时节，山火发生的概率会大幅增加，可以利用卫星、地面终端与人工巡视相结合的方式，其中在当前情况下，人工巡视频率要相应增加，才能及时发现隐患，避免因山火引发超高压输电线路故障，影响电力系统正常运行。

结论：

综上所述，尽管森林灾害已经得到了广泛重视，但是在山火监测与定位方面仍然存在着许多问题，所以，为了在灾害发生时对超高压输电线路予以有效保护，必须要重视对全景山火监测与定位技术的主要原理、实现模型、体系构建的研究，确保能够为有效分析超高压输电线路全景山火监测与定位技术提供便利的同时，也能提升山火的监测与定位水平。

参考文献：

[1]章国勇，陆佳政，李波，等.电网山火同步卫星监测影像快速投影定位方法[J].高电压技术，2018，4（19）：1-8.

[2]李曉飞，张晨瑶，陆岫昶.基于图像识别技术的输电线路防山火监控系统设计[J].百科论坛电子杂志，2020（007）.

[3]孙萌，王奇，宋云海，等.基于图像识别技术的输电线路卫星山火监测与定位[J].自动化技术与应用，2019，38（1）：65-69.