2019年輸電線路山火勘測及預警研究與應用.pptx

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1、,輸電線路山火勘測及預警,RESEARCH AND APPLICATION OF MOUNTAIN FIRE SURVEY AND EARLY WARNING ON TRANSMISSION LINES,研究與應用,匯報提綱,ONTENS,目 錄,c,PART ONE,01,背景和意義,貴州電網220kV及以上輸電線路70%以上均處于山區或丘陵地帶,由于封山育林,地面植被較厚密,且群眾祭祀、燒荒等各種活動相對頻繁,人員失火和管理不到位而導致在線路通道內的山火時有發生。,山火的發生對線路影響極大,嚴重時會引起線路跳閘,引發事故事件,造成電力設備損壞或影響人民生命安全。,背景和意義,燃燒需具備三個

2、條件，而這三個條件在我們輸電線路運行維護中大部分區段都滿足。,背景和意義,背景和意義,以上多方面因素使得輸電線路山火防控工作越來越嚴峻。,山火防控面臨形勢,背景和意義,PART TWO,02,主要研究內容,主要研究內容,多傳感器輕量化三光電吊艙研制,單點激光測距結合吊艙POS信息火源點定位技術研究,基于紅外、可見光的山火識別技術研究,算法集成、應用系統開發,飛行吊艙集成紅外、可見光、激光測距等多種傳感器紅外傳感器可通過溫度特性識別疑似火點可見光傳感器可通過山火的外部特征提高識別率。,對已發生山火的區域進行追蹤采用單點激光測距結合吊艙POS信息實現山火位置的測距及定位,SIFT特征提取特征匹配與

3、仿射變換圖像融合圖像拼接,山火分類山火趨勢預測預警輔助決策,吊艙多傳感器集成及信息融合,光電吊艙物理參數及分辨率,陀螺穩定系統及目標跟蹤功能,基于可見光影像的明火走勢分析,基于紅外影像的暗火識別,基于吊艙自動目標跟蹤功能的火點跟蹤鎖定,山火導致輸電線路跳閘機理分析,研究基于多光譜圖像的山火檢測技術,輕量化多光譜飛行吊艙研制,開發配套的山火監測與預警分析軟件,山火（明、暗火）識別及區域定位（激光、POS信息）,預警（走勢分析、火點勘測）及輔助決策,吊艙及傳感器控制（火點跟蹤）,設計思路,主要研究內容,開展山火導致輸電線路跳閘的機理分析,開發山火監測軟硬件，通過可見光確定是否存在明火，通過紅外攝像

4、識別隱蔽的暗火，兩者結合可以對山火和山火隱患進行有效的監測，通過激光測距獲取目標點距離，在傳感器集成及信息融合的基礎上,通過飛行吊艙的POS信息和軟件的算法設計，鎖定山火監測范圍，建立配套的山火監測與預警分析軟件，設置山火告警的距離和數據交互的間隔時間,實現對現場火點跟蹤、明、暗火識別及定位，達到預警效果及輔助決策管理。,基于飛行吊艙的山火分類 預警及輔助決策系統,無人機飛行吊艙需要集成 紅外熱成像儀、可見光相機、激光測距儀 等多種傳感器紅外傳感器可通過溫度特性識別疑似火點可見光傳感器可通過山火的外部特征提高識別率采用 單點激光測距技術結合吊艙POS信息 實現山火位置的測距及定位。,主要研究內

5、容,通過大量調研、測試和對比，基于設備的技術性能、分辨率、輕量化設計等方面綜合考慮，最終確定了SONY高規格攝像機FCB-EV7520機芯搭配30倍變焦鏡頭和美國菲力爾FLIR多光譜紅外熱成像相機。,主要研究內容,可見光相機選型SONY FCB-EV7520機芯，搭配30倍機械光學變焦，此款可見光相機分辨率達到1080P及60幀刷新率，針對用于小型吊艙定制開發提供接口，性能穩定、數據獲取及時、響應快速。,主要研究內容,紅外相機選型美國菲力爾FLIRTau SWIR機芯，其設計重量不可超過6kg，便于現場應用的無人機有足夠的載荷保證有效的飛行。,主要研究內容,最終開發的光電吊艙，是一個復雜的光機

6、電系統，其主要作用是隔離載體的擾動、保持視軸穩定，同時實現對偵察目標的自動識別與跟蹤。結合項目需求，采用模塊化方法試制無人機飛行吊艙，集成多種傳感器便于多旋翼無人機掛載。利用慣性穩定回路控制，為系統提供測量基準，使其更好的跟蹤火源。,主要研究內容,吊艙系統由三個部分組成，分別為手動控制單元、中央接口單元、慣性穩定回路控制系統。陀螺穩定平臺是慣性穩定回路控制系統關鍵部件之一，它具有支撐加速度計，為其提供測量基準，使其很好的跟蹤當地地理坐標系的作用。而穩定回路又在陀螺穩定平臺中起到關鍵的作用。,主要研究內容,光電吊艙與無人機的連接件,采用一體成型的鋁制連接支柱并且支持快拆減少拼裝操作的安裝步驟，下

7、方使用多孔位的高強度碳素板制作成可以調節適配大疆m系列和s系列的全部無人機。保證連接件的設計強度和自身重量輕量化,主要研究內容,能人工操作吊艙方位俯仰、可見光鏡頭變焦等動作，搜索監控區域可見光分辨率1920*1080，紅外分辨率640*480提供標準復合視頻(AV)輸出接口、標準RS232接口，為軟件功能實現提供圖像數據實現目標跟蹤功能、目標位置解算功能吊艙重量：約3.5kg，適用于貴州電網公司現有無人機平臺。,光電吊艙性能要求,主要研究內容,輕量化山火監測三光吊艙性能參數,主要研究內容,無人機進行火點信息測算時飛行模式示意圖,導線火點距離測量方法示意圖,飛機旋轉矩陣,云臺旋轉矩陣,大地坐標到

8、像空間旋轉矩陣,大地坐標系垂直距離：,大地坐標系水平距離：,主要研究內容,研究基于輕量化多光譜飛行吊艙自動目標跟蹤功能的山火目標鎖定功能，使吊艙在無人機飛行過程中保持對準火點。軟件端選擇目標之后，可控制吊艙方位俯仰軸，使火場目標始終保持在畫面中心處，無需人工操作。吊艙內置IMU模塊實時獲取吊艙姿態數據，結合無人機GPS坐標及激光測距數據獲取目標火點位置。,基于吊艙自動目標跟蹤功能的火點跟蹤鎖定,基于吊艙自動目標跟蹤功能的火場自動鎖定,主要研究內容,主要研究內容,山火識別主要基于紅外熱成像儀和可見光相機采集山火圖像,通過溫度特性識別疑似火點,通過可見光傳感器識別山火外部特征提高明火識別率,再通過

9、圖像融合分析,實現山火趨勢預判；物體溫度不同導致紅外輻射的強度大小不同，通過紅外圖像來識別物體表面的溫度高低，能夠很好地用來監測山林火災的高溫區域；通過可見光對明火進行識別，也可以配合紅外圖像對火源進行確認，提高山火的識別準確度。,基于紅外影像的山火識別,主要研究內容,基于可見光影像的明火檢測,基于亮度和顏色特征變化，利用可見光影像識別明火。在森林山火中，火焰和煙霧總是會同時存在，所以把火焰和煙霧結合起來檢測無疑會提高火災勘測的準確性，采用可見光監測，具有實時性強、分辨率高的優點，可獲取高清可見光影像。同時可見光影像是對紅外圖像山火識別進行補充及矯正，提高山火識別的準確率。,主要研究內容,輸電

10、線路山火勘測及預警軟件由視頻展示區、基本參數設置及顯示區、吊艙控制區、山火監測數據區等組成,提供吊艙控制精確設置、無人機位置信息查詢和目標火點位置信息查詢，添加目標火點坐標信息和監測數據導出功能。,系統結構,主要研究內容,現場勘測時，根據可見光影像，提取目標顏色及亮度特征，根據紅外影像，提取目標溫度特征，判斷火源的類型，勘測潛在火點，根據激光測距數據及POS數據測量目標火點位置,實時獲取火點與輸電線路距離信息，判斷山火的發展趨勢,并發出預警，根據預警結果判斷受影響線路是否需要停電避火。,山火監測與預警分析軟件,主要研究內容,主要研究內容,發明專利：,一種基于多光譜的輸電線路山火勘測預警裝置及預

11、警方法一種基于多光譜的輸電線路山火勘測預警裝置,1,科技成果,主要研究內容,論文發表：,基于無人機三光吊艙的輸電線路山火監測及預警算法研究2018international conference on power,Electrical Engineering and Automation(PEEA2018)ji nan,China,2,主要研究內容,3,主要研究內容,4,主要研究內容,PART THREE,03,應用案例,應用案例,01.去年6月，根據護線員匯報在凱里市黎平縣巖洞鎮發現疑似山火，山火發生在黎平縣巖洞鎮220kV黎車回#075號桿塔附近，運維人員隨即前往山火點附近，現場5分鐘內展

12、開無人機吊艙設備，利用無人機M600Pro搭載三光電山火監測飛行吊艙，實施山火監測。,1,應用案例-凱里管理所：,02.無人機吊艙設備升空，到達安全工作區域，經操作無人機進行查看，通過圖像和數據無線傳輸設備，將實時可見光現場視頻和紅外圖像傳回地面端軟件，可見光鏡頭觀察山火只看見了濃煙未見火源，而紅外熱成像儀則發現山火火源明顯亮點。,1,應用案例-凱里管理所：,應用案例,03 經軟件計算，測量時監測的火源點坐標距離現場桿塔坐標已經小于100米，但經監測發現現場火源點較為固定，沒有移動擴大范圍跡象。為確保線路及設備安全，在保證安全的情況下，運維人員現場進行了火源點近距離勘察，經查核實為當地農民燒火

13、烤土豆吃，時值9月，周圍樹木茂盛，水分較多，導致煙霧多明火小，后經對其進行山火防范教育，現場督促其對火進行熄滅后運維人員撤離。,1,應用案例-凱里管理所：,應用案例,01.去年8月，檢修管中心運維人員在開展防山火特巡時發現500kV福青線#182至#182+1塔附近發生山火，由于此區段處于林區，立即用攜帶的無人機及山火監測裝置進行現場火情勘察。,2,應用案例-檢修管理中心：,應用案例,02.無人機吊艙設備升空，到達安全工作區域，經操作無人機進行查看，通過圖像和數據無線傳輸設備，將實時可見光現場視頻和紅外圖像傳回地面端軟件，由于處于林區，可見光鏡頭觀察山火發現大量濃煙未見火源，而紅外熱成像儀則發

14、現桿塔周圍火源明顯亮點，較亮的明火區域和較暗的暗火區。,2,應用案例-檢修管理中心：,應用案例,03.地面端接收到吊艙傳回現場圖像數據和吊艙pos數據信息及激光數據，計算出處理結果，經軟件計算，初次測量時監測的火源點坐標距離現場桿塔坐標約為1200米，根據現場預判預計35分鐘后火源點與線路距離小于100米，現場運維人員立即上報值班室現場情況（同時作好申請停電避火準備），并現場駐守實時監測山火情況，5分鐘后政府消防人員趕到現場進行現場滅火，30分鐘后火勢得到控制，運維人員隨即向值班室匯報現場情況，1小時后在消防人員的撲滅下山火熄滅，經無人機掛載三光電吊艙進行現場勘察，仍有零星暗火未熄滅，2小時后山火才全部熄滅。,2,應用案例-檢修管理中心：,應用案例,04.去年2月春節期間，500kV福青線現場山火監測，監測過程中#G182+1左（B）相前側約10米處濃煙滾滾，同時聽見一聲巨大爆炸聲音，線路跳閘，后經故障巡視發現#G182+1左（B）相前側約10米處導線有放電痕跡。,2,應用案例-檢修管理中心：,線路跳閘瞬間照片,跳閘后導線受損照片,應用案例,現場山火,3,小結：,應用案例,