输电线路山火红外预警装置的研究与设计

发布时间：2020-04-12 09:50

【摘要】：我国电网具有分布范围广,几何尺寸大等特点,导致电网很容易受到山火等自然灾害的威胁。近年来,随着电力资源的发展,越来越多的输电线路穿越高山森林等地带。而这些地带独特的地貌和气候条件很容易导致山火爆发,轻则引起线路跳闸,严重的情况下可能会烧毁输电杆塔,从而造成重大的电力事故。因此,对付这类火灾的最佳解决方案就是在第一时间发现火源,并及时通知相关人员进行处理,这就需要一套反应迅速的火灾预警报警系统。本文所做的工作主要是如下几个部分:(1)本文根据电力系统中故障设备的红外诊断技术的基本思想,设计了一种通过采集目标物的中红外光谱的手段对监测环境进行扫描成像和预警红外山火监测系统,可用于特高压输电线路附近的森林、各种同类型易燃物集中放置的大跨度仓库。(2)本文根据设计思路,给出了火灾预警报警系统的详细设计方案。设计方案既包括了上位机部分的设计,也包括了下位机和探测设备部分的设计。上位机部分分图形界面部分和数据处理部分,二者分别进行了设计,并细化了各个功能模块。下位机和探测设备部分着重阐述了探测设备的设计方案,将系统下位机核心控制电路的设计方案进行了深度剖析。同时,本文在考虑到以后功能的扩展,需要处理以及存储更大的数据量,进行了外扩存储器的设计以及无线传输模块的设计。(3)本文尝试利用图像处理技术和模式识别技术,对扫描图像中的疑似火灾进行判断识别;同时根据采集到的环境信息,做进一步决策。主要从红外图像预处理、图像分割、特征提取和火灾识别这四个方面进行研究。其中,特征提取和火灾模式识别是研究的重点。
【图文】：

输电线路,火灾监测,红外激光,镜头

的识别有危害的火情，这就要求山火监测具有很高的准确率和时效性，目前大部分山火监测系统在这一方面仍有很大的提升空间[4]。国内外在输电线路山火监测技术方面的研究现状如下：在输电线路山火监测领域。近年来，国内一些输电线路在线监测研究厂家展了可见光摄像头山火监测研究，并启动了推广应用。然而，由于可见光相机要对山火图像进行自动识别并进行聚焦，但是图像背景往往比较复杂，可视距较远，所以目前尚未形成统一有效的山火识别方法。显然，仅依靠可见光的形式已经难以满足准确识别输电线路山火的要求。另外，如果山火覆盖的面积大，果没有气象数据作为参考，即使利用可见光监控装置及时发现了山火，判断山的发展趋势仍然很困难，因此无法快速有效的指挥现场维护人员以及消防人员取相关措施。基于卫星数据处理技术方面。目前，国家气象部门使用的极轨气象卫星主是通过帧型摄像机采集地面图像，侧重于发现大面积森林火灾[5]。目前电力系也正在建设山火卫星监测系统，但监测延迟高达达 1.2 小时，数据处理时间更长另外，只有在卫星接收系统通过我国国土时才能实时接收数据，这就导致了用感卫星来监测山火的手段无法满足时效性的要求。

红外热成像

东南大学工程硕士学位论文100.010.020.030.040.050.060.070.085 10 15573K523K473K373K323K光谱辐射度（W/cm2·um）波长（um）图 2.2 黑体光谱辐射度曲线图2.3 红外热成像图红外热成像（IRT）技术使用红外相机采集被测物体和周围环境辐射的红外线，将被测物体和周围环境发出的红外热信号转换成电信号，并生产相应的热场分布温度图。该技术的便利性、灵活性、可靠性和非接触性等优点使其在火灾预警，特定仓库监控和设备故障诊断等领域具有较好的优势，同时受到电磁干扰小，可实现实时监测且检测区域广，被广泛使用。在电力系统中，通常红外山火报警装置安装在高压输电塔上，能够对输电线路附近环境的实时监测，能及时有效地发现和控制火情，改善输电线路周围的运行环境，保证供电的可靠性。2.3.1 热成像图 2.3 红外热成像图在一般的工程应用中，常常利用红外热像仪来测量物体与环境之间的红外差异，被测物体的红外热图称为热图像。由图 2.3 可知，与可见光图像不同，，红外热像图无法看到物体的具体信息，只能看到物体各部分的温度情况。在热像图中，各种颜色代表不同的温度值，一般是颜色越亮的区域其温度越高，相反颜色越深的话其温度相对比较低。通过颜色比较，就能够知道每个部分的温度值和它们之间的温差。因此，红外热成像将物体的表面温度分布以及物体与背景环境之间的温差转换成温度分布视化图。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM75

【参考文献】