超高壓輸電線路全景山火監測與定位技術分析

翟欣欣

摘? 要：隨著森林災害問題持續增加，作為電力輸送重要保障的超高壓輸電線路也受到較大影響，因此，如何有效分析超高壓輸電線路全景山火監測與定位技術已經成為備受業內關注的話題。本文簡要闡述如何通過分析全景山火監測與定位技術的主要原理、實現模型、體系構建的內容，便于對超高壓輸電線路全景山火監測與定位技術進行合理研究，以期為提升山火監測水平提供基礎。

關鍵詞：超高壓輸電線路;火山監測;火災定位

引言：

由于森林災害事故逐年增多，也給電力系統的正常運行帶來較大影響，主要體現在森林災害中山火的出現會給超高壓輸電線路帶來不同程度影響，引發線路故障甚至損毀，嚴重影響電力資源的正常供應，由此可見，重視全景山火監測與定位技術顯得尤為重要，如何針對超高壓輸電線路全景山火監測與定位技術進行合理分析也成為必須亟待解決的主要問題。

一、全景山火監測與定位技術的主要原理

山火作為主要的森林災害，不僅能夠對林區植被帶來嚴重損害，還會導致超高壓輸電線路產生跳閘故障，促使電力系統無法將電能向用戶正常供應。產生此類問題的主要原因是由于使用氣象衛星對山火進行監測時，易受氣候條件影響，會對監測過程產生干擾。同時，超高壓輸電線路架設環境比較復雜，地理、環境、桿塔數量和位置等因素差異較大，也會影響山火監測與定位的精確性。結合上述內容，合理分析全景山火監測定位技術顯得尤為重要，其中衛星與地面終端監測是最為主要的部分，需要進行深入解析，例如，全景山火監測與定位技術中采用的衛星監測為極軌衛星與同步衛星兩種，二者的主要區別在于極軌衛星能夠為監測分辨率、清晰度等方面提供良好保障，但是其無法做到進行實時監測。至于同步衛星由于其運行的速度能夠與地球的自轉速度保持一致，可利用不間斷監測的特性有效彌補極軌衛星的不足，只是在分辨率、清晰度方面相對較弱，若只依靠同步衛星進行檢測，極易產生誤報、漏報等問題[1]。至于監測山火災害是以維恩位移定律為主要依據，能夠及時發現山火點高溫變化形成的電磁波波長以及高溫輻射形成的亮度變化。山火地面監測終端作用于輸電線路桿塔上，主要類型包括可見光圖像監測終端、紅外熱成像監測終端以及紅外面陣測溫傳感器。山火地面監測終端通過利用紅外熱成像、熱輻射等原理監測到山火問題后，需要借助移動網絡才能達到傳輸數據的目的。

二、全景山火監測與定位技術的實現模型

（一）火點識別

想要判斷是否為火點，可以通過設置亮溫閾值來實現，也就是通過對衛星監測后的亮點圖像進行降噪處理后，判斷其溫度是否高于閾值。只是閾值的選取受到很多因素的影響，例如季節、溫度等，只有依照具體情況予以選擇，才能將閾值的作用予以充分發揮，也能讓火點識別的準確度得到保證。同時，也要注意不同地區存在海拔差異的情況，才能根據實際情況調整模型中的權重值，否則，導致火情未能在初期被及時控制。

（二）預警判斷

火點被識別后，還需要對監測到的情況進行判斷，也就是對山火預警的有效性予以判斷，主要原理是先將已經高于閾值的亮溫作為疑似山火送入任務列表中，再以此為基礎再次進行特定周期的監測并對比亮溫的前后變化，通常監測周期為10min。經過對比極軌衛星和同步衛星的近似告警后得出高疑似火點。需要注意的是，判斷高疑似火點時，也要結合環境、地理等各類因素建立有效的置信度模型，再以事件優先級為核心分別設置權重值，分析不同影響因素下產生山火的概率，從而判斷山火預警是否可信。

（三）煙霧識別

超高壓輸電線路全景山火監測與定位技術中，也會對山火產生的煙霧進行識別，主要是依賴地面監測終端拍攝的桿塔周圍的圖像，結合卷積神經網絡算法可以構建不同層級的山火煙霧識別模型，例如運用LeNet-5模型結構的山火煙霧識別模型中包含6個層級，其中卷積層、池化層的交替聯級能夠達到提出特征的目的，主要包含于前4層中，再與全連接層相結合，便于激活各層函數。至于最后一層為分類器，便于對模型中目標輸出與實際輸出的交叉熵進行優化。

（四）與線路的距離

火點與超高壓輸電線路間的距離也是全景山火監測與定位技術應當體現的內容，主要原理是利用數據庫引擎將區域網格化，畢竟數據中包含了區域內的所有桿塔信息，此時想要知曉火點與輸電線路的距離，只要判斷火點與桿塔的距離即可。只是桿塔的數量龐大，該方式需要歷遍數據庫中的所有桿塔信息，實現效率極其有限，此時可以將桿塔作為中心，結合警戒范圍和火點信息表并進行網格標記處理，再針對位于該范圍內的火點進行計算，便可得出兩者間的距離[2]。

三、全景山火監測與定位技術的體系構建

（一）山火監測系統架構

山火監測系統是超高壓輸電線路全景山火監測與定位技術的重要組成，主要由硬件架構和軟件架構兩部分組成，其中硬件架構由衛星、監測終端、直升機三個部分組成，不同的硬件架構實現的功能也各不相同，比如，衛星可由紅外傳感掃描儀將已經掃描的地面信息上傳回衛星接收裝置，再經合成處理形成能夠傳送至采集服務器中的圖像。監測終端可以利用終端設備拍攝超高壓輸電線路周圍情況，再利用移動網絡上傳至采集服務器中。軟件架構主要為對衛星數據處理、山火圖像處理、山火綜合分析、火點歷史庫以及山火告警等模塊，不僅能夠實現對軟件數據的有效處理，也能夠對山火情況進行合理識別，并在真正發現災害時及時發布告警。

（二）全景山火監測系統工作機制

由于衛星監測與地面終端在監測山火時能夠發揮出不同的優勢，同樣也具備許多不足之處，例如，衛星監測極易受到氣象條件、地理、環境等因素的影響，一旦遭遇大霧等情況時，會降低監測質量。利用地面終端進行檢測時，想要確保能夠達到良好效果，必須要在桿塔、終端設施數量和設置方面具備較強的科學性，才能發揮真正作用。由此可見，兩者不能單獨使用，需要采取兩者協同工作的機制才能取得較好的效果，具體內容為可利用衛星對火點位置予以明確，并及時形成產生山火后的熱力分布圖，便于合理設置地面監測終端，保障最大化終端設施的作用，否則會造成不必要的資源投入[3]。如果地面終端監測的周圍情況與衛星告警相同，表明山火告警具備較高的精確性。

（三）全景山火防控措施

全景山火防控措施是不僅要將衛星、地面終端作為監測手段，也要在將兩者作為防控手段的同時，結合人工巡視的方法實現更加精準的山火監測與定位。至于人工巡視主要依賴于日常工作中的直升機和無人機巡視。這三種方式的有效結合能夠發揮各自所長的同時，也能達到相互彌補的目的，例如，在氣候條件較差，大霧、多云等情況下，衛星和地面終端監測的效果會受到影響，此時人工巡視便能夠發揮較好的作用?；蛘咴诟N時節，山火發生的概率會大幅增加，可以利用衛星、地面終端與人工巡視相結合的方式，其中在當前情況下，人工巡視頻率要相應增加，才能及時發現隱患，避免因山火引發超高壓輸電線路故障，影響電力系統正常運行。

結論：

綜上所述，盡管森林災害已經得到了廣泛重視，但是在山火監測與定位方面仍然存在著許多問題，所以，為了在災害發生時對超高壓輸電線路予以有效保護，必須要重視對全景山火監測與定位技術的主要原理、實現模型、體系構建的研究，確保能夠為有效分析超高壓輸電線路全景山火監測與定位技術提供便利的同時，也能提升山火的監測與定位水平。

參考文獻：

[1]章國勇，陸佳政，李波，等.電網山火同步衛星監測影像快速投影定位方法[J].高電壓技術，2018，4（19）：1-8.

[2]李曉飛，張晨瑤，陸岫昶.基于圖像識別技術的輸電線路防山火監控系統設計[J].百科論壇電子雜志，2020（007）.

[3]孫萌，王奇，宋云海，等.基于圖像識別技術的輸電線路衛星山火監測與定位[J].自動化技術與應用，2019，38（1）：65-69.