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(hù)或監(jiān)控不到位，那么就可能會(huì)損壞輸電線路，所以加強(qiáng)山火的監(jiān)測(cè)及定位顯得尤為重要。本文在對(duì)超高壓輸電線路山火監(jiān)測(cè)及定位的重要性進(jìn)行闡述基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)常用的一些山火監(jiān)測(cè)與定位技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行了研究，旨在有效確保超高壓輸電線路運(yùn)行的安全性。

關(guān)鍵詞：超高壓輸電線路;山火監(jiān)測(cè);山火定位

隨著智能電網(wǎng)的快速發(fā)展，山火監(jiān)控預(yù)警的要求不斷提升，這關(guān)系著超高壓輸電線路運(yùn)行的可靠性與安全性。如果不及時(shí)采取有效的山火監(jiān)控及防護(hù)工作措施，那么非常容易因?yàn)楸l(fā)的山火疫情而對(duì)穿越山區(qū)的超高壓輸電線路造成損壞，進(jìn)而影響了它們的健康運(yùn)行。此時(shí)為了有效防范山火對(duì)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(shí)采取先進(jìn)的山火監(jiān)控與定位技術(shù)。

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(guó)家電網(wǎng)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(gè)省區(qū)等，線路總長(zhǎng)度多達(dá)數(shù)萬公里，所以在實(shí)際的架設(shè)過程中會(huì)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(shè)過程中經(jīng)過這些區(qū)域的時(shí)候可能會(huì)因?yàn)榇迕窦罀?、燒荒或者隨意點(diǎn)火等問題而誘發(fā)嚴(yán)重的山火問題，進(jìn)而會(huì)對(duì)這些輸電線路運(yùn)行的穩(wěn)定與安全帶來嚴(yán)重威脅。比如，在山火發(fā)生之后，可能會(huì)誘發(fā)跳閘事故，或者其他停運(yùn)事故，進(jìn)而會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。與此同時(shí)，基于山火所造成的超高壓輸電線路運(yùn)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(huì)對(duì)輸電線路運(yùn)行穩(wěn)定性帶來的不利影響，就必須要強(qiáng)化山火監(jiān)測(cè)。但是以往的山火監(jiān)測(cè)過程中主要采取衛(wèi)星監(jiān)測(cè)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(bào)問題，同時(shí)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)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(bào)率較高。此時(shí)如果可以在超高壓輸電線路運(yùn)行期間有效地應(yīng)用多種先進(jìn)的監(jiān)測(cè)衛(wèi)星，并將山火地面監(jiān)測(cè)終端設(shè)備科學(xué)地設(shè)置在桿塔上面，構(gòu)建全景山火監(jiān)測(cè)體系，那么可以更好地防范山火問題對(duì)輸電線路運(yùn)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(cè)與定位技術(shù)及應(yīng)用

2.1? 基于圖像識(shí)別技術(shù)的山火監(jiān)測(cè)與定位技術(shù)

現(xiàn)階段在對(duì)山火進(jìn)行監(jiān)控中主要采用氣象雷達(dá)或衛(wèi)星，或者在監(jiān)測(cè)區(qū)域范圍內(nèi)科學(xué)布設(shè)煙霧傳感器來進(jìn)行監(jiān)測(cè)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(dá)容易受到林中霧氣等因素干擾，進(jìn)而會(huì)對(duì)超高壓輸電線路附近范圍內(nèi)山火監(jiān)測(cè)及定位結(jié)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(shí)候都會(huì)涉及到較為復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，所以借助煙霧報(bào)警設(shè)備的固定化設(shè)計(jì)方式整體監(jiān)測(cè)與定位效果不佳。而如果可以有效地應(yīng)用時(shí)下先進(jìn)的圖像識(shí)別技術(shù)，那么可以配合高精度、低成本的衛(wèi)星監(jiān)測(cè)技術(shù)來高效地監(jiān)測(cè)及定位超高壓輸電線路所屬區(qū)域的山火發(fā)生情況?；趫D像識(shí)別技術(shù)和微信監(jiān)測(cè)技術(shù)可以構(gòu)建專門面向于超高壓輸電線路全景山火監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)，具體工作的流程主要包括如下幾個(gè)方面：一是要采取先進(jìn)圖像識(shí)別技術(shù)對(duì)衛(wèi)星監(jiān)測(cè)影像進(jìn)行接收;二是采取恰當(dāng)?shù)氖侄蝸韺?duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行高效地處理;三是要結(jié)合圖像識(shí)別處理之后的影像來判斷山火點(diǎn)的所在位置;四是結(jié)合判斷山火點(diǎn)的發(fā)生情況，及時(shí)發(fā)出山火發(fā)生警告信息，為超高壓輸電線路運(yùn)維管理人員提供必要的指導(dǎo)與依據(jù)。而該種山火監(jiān)測(cè)與定位系統(tǒng)應(yīng)用中的關(guān)鍵措施是要有效地應(yīng)用圖像識(shí)別技術(shù)，如可以綜合應(yīng)用點(diǎn)運(yùn)算、過濾、幾何變換以及顏色處理等多元化的圖像處理技術(shù)來提高衛(wèi)星監(jiān)測(cè)圖像中干擾點(diǎn)或噪聲的處理有效性。然后需要在相應(yīng)的圖片上面相應(yīng)地疊加上地理位置信息，以及對(duì)山火著火點(diǎn)判斷閾值進(jìn)行計(jì)算，之后可以結(jié)合閾值結(jié)果來對(duì)拍攝的圖片開展二值化處理，最后即可結(jié)合處理后的圖片當(dāng)中的亮點(diǎn)來對(duì)山火出現(xiàn)的位置進(jìn)行有效確定。

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

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的快速發(fā)展，集監(jiān)控、通信等功能為一體的智能終端設(shè)備得到了快速發(fā)展及應(yīng)用，其應(yīng)用便捷性比較強(qiáng)，只需要相應(yīng)地設(shè)置在需要監(jiān)控的區(qū)域即可實(shí)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(cè)技術(shù)和火山地面監(jiān)控終端相結(jié)合的監(jiān)控與定位技術(shù)來對(duì)山火發(fā)生情況進(jìn)行高效地監(jiān)控。其中山火衛(wèi)星監(jiān)測(cè)過程中可以有效地運(yùn)用極軌衛(wèi)星等識(shí)別精度和分辨率比較高的衛(wèi)星來開展全天候監(jiān)測(cè)，相應(yīng)的檢測(cè)頻率可以達(dá)到15min/次，但是可以同時(shí)協(xié)同應(yīng)用同步衛(wèi)星這種識(shí)別率和分辨率相對(duì)較低，但是卻可以對(duì)相應(yīng)檢測(cè)頻率進(jìn)行有效調(diào)整，這樣可以通過這兩種衛(wèi)星的有機(jī)結(jié)合，通過衛(wèi)星數(shù)據(jù)的有效應(yīng)用來全天候監(jiān)測(cè)超高壓輸電線路的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)。而監(jiān)測(cè)所得到衛(wèi)星圖像上面的像素點(diǎn)亮度變化實(shí)際上就是反映了相應(yīng)區(qū)域的溫度變化情況，以此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)山火進(jìn)行有效檢測(cè)。而山火監(jiān)測(cè)中的地面監(jiān)控終端設(shè)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(cè)溫傳感設(shè)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(dòng)網(wǎng)路來進(jìn)行數(shù)據(jù)回傳。比如，其中的紅外雷達(dá)監(jiān)控終端主要是運(yùn)用其本身對(duì)溫度所具有的極高敏感性特征，借助桿塔上面設(shè)置的紅外面陣傳感設(shè)備來檢測(cè)周邊的物體紅外輻射。而一旦監(jiān)測(cè)區(qū)域之內(nèi)出現(xiàn)了山火，那么相應(yīng)區(qū)域當(dāng)中的環(huán)境中的紅外輻射波長(zhǎng)與強(qiáng)度等相關(guān)指標(biāo)都會(huì)發(fā)生比較大的變化，此時(shí)配合專業(yè)化的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用，就可以快速識(shí)別山火發(fā)生情況及所在的區(qū)域，并可以自動(dòng)化發(fā)送山火警告信息來提醒超高壓輸電線路運(yùn)維人員及時(shí)進(jìn)行處理。

2.3? 基于“光譜雷達(dá)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建”的山火監(jiān)測(cè)與定位技術(shù)

鑒于跨越山區(qū)或林區(qū)的輸電線路非常容易受到當(dāng)?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(gè)重要因素，嚴(yán)重的還會(huì)造成燒傷電線或燒毀鐵塔等問題。而光譜雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建也是面向于監(jiān)測(cè)與定位山火，即構(gòu)建的光譜雷達(dá)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)僅負(fù)責(zé)對(duì)波長(zhǎng)是3～5μm的紅外光譜進(jìn)行接收，之后再綜合應(yīng)用可見光譜識(shí)別方法、光柵定位手段、空間識(shí)別手段以及連續(xù)掃描手段等來智能化探測(cè)及警告山火險(xiǎn)情，尤其是這一光譜雷達(dá)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以自動(dòng)化搜索超高壓輸電線路周邊5公里范圍之內(nèi)的山火發(fā)生情況，并且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搜索、發(fā)現(xiàn)、定位及報(bào)警等多項(xiàng)功能為一體，極大地降低了因?yàn)樯交鹂赡軙?huì)誘發(fā)的線路跳閘問題發(fā)生概率，確保整個(gè)輸電線路運(yùn)行的安全性。而在光譜雷達(dá)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)建期間，主要是在輸電線路鐵塔上面來裝設(shè)雷達(dá)，之后可以實(shí)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(nèi)逐點(diǎn)開展搜索暗火和明火等山火險(xiǎn)情。而雷達(dá)對(duì)暗火或明火本身所產(chǎn)生的紅外輻射檢測(cè)不會(huì)受到黑夜或白天的干擾，可以在確定監(jiān)測(cè)的目標(biāo)區(qū)域出現(xiàn)山火險(xiǎn)情后進(jìn)行自動(dòng)定位及報(bào)警，保證可以使相應(yīng)的值班人員及時(shí)采取有效處置方案進(jìn)行處理。

總之，全景山火監(jiān)測(cè)與定位技術(shù)在超高壓輸電線路中的有效應(yīng)用，是及時(shí)發(fā)現(xiàn)輸電線路周邊區(qū)域山火險(xiǎn)情的一個(gè)重要監(jiān)測(cè)與定位技術(shù)，關(guān)系輸電線路運(yùn)行的可靠與安全。而在實(shí)際的超高壓輸電線路運(yùn)行監(jiān)控中，可以靈活地應(yīng)用基于“圖像識(shí)別技術(shù)”和“衛(wèi)星+山火地面監(jiān)測(cè)終端”等的全景山火監(jiān)測(cè)與定位技術(shù)，力求全面提升輸電線路山火監(jiān)測(cè)與定位的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]章國(guó)勇，陸佳政，李波，等.電網(wǎng)山火同步衛(wèi)星監(jiān)測(cè)影像快速投影定位方法[J].高電壓技術(shù)，2019，45（2）：410-411.

[2]林運(yùn)通，謝獻(xiàn)強(qiáng)，黃平，等.輸電線路沿線林火監(jiān)測(cè)技術(shù)綜述[J].林業(yè)與環(huán)境科學(xué)，2019，35（5）：122-123.

[3]翟欣欣.超高壓輸電線路全景山火監(jiān)測(cè)與定位技術(shù)分析[J].裝備維修技術(shù)，2021，46（34）：98-99.