本發(fā)明涉及電氣工程技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于云臺姿態(tài)角的高壓輸電走廊山火定位方法。

背景技術(shù)：

高壓輸電線路走廊常跨越山林，山火導(dǎo)致跨區(qū)電網(wǎng)停運(yùn)、降壓運(yùn)行故障常有發(fā)生。關(guān)于輸電通道山火監(jiān)測目前側(cè)重于二維圖像山火監(jiān)測的準(zhǔn)確性，即火點(diǎn)的有無問題。關(guān)于火點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，判斷火點(diǎn)與輸電線路的距離，而山火與輸電線路的距離是判斷山火風(fēng)險預(yù)警等級的重要依據(jù)，運(yùn)維人員即使在現(xiàn)場有時也很難測量火點(diǎn)與線路之間的距離。為此，必須研發(fā)一種能準(zhǔn)確定位高壓輸電走廊山火坐標(biāo)并能計算火點(diǎn)與線路間距離的方法，以指導(dǎo)山火處置及減少山火對線路的影響，提高輸電線路防范山火災(zāi)害和保障電網(wǎng)安全運(yùn)行的能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對目前高壓輸電線路走廊山火監(jiān)測中未能準(zhǔn)確定位山火位置以及計算山火與線路間距離的問題，本發(fā)明提出了一種基于云臺姿態(tài)角的高壓輸電走廊山火定位方法，使用該方法可有效提高現(xiàn)場山火處置效率，解決現(xiàn)場人員向調(diào)控部門或上級部門匯報山火跳閘風(fēng)險等級時無法準(zhǔn)確測量距離的問題，要求所據(jù)原理清晰，操作方便，實(shí)用性強(qiáng)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于云臺姿態(tài)角的高壓輸電線路走廊山火定位方法，包括如下步驟：

(1)獲取現(xiàn)場監(jiān)測裝置附近±3公里范圍內(nèi)的數(shù)字高程DEM底圖；

(2)根據(jù)角度傳感器獲取的云臺姿態(tài)角，判斷DEM數(shù)字高程是否大于紅外鏡頭光軸方向的高度，確定火點(diǎn)所在區(qū)間段；

(3)采用二分搜索算法進(jìn)行收斂，精確確定火點(diǎn)所在位置；

(4)根據(jù)紅外熱成像山火監(jiān)測設(shè)備安裝點(diǎn)坐標(biāo)得到火點(diǎn)的坐標(biāo)，完成火點(diǎn)定位計算；

(5)根據(jù)現(xiàn)有桿塔線路坐標(biāo)信息，以及步驟(4)得到的火點(diǎn)坐標(biāo)信息，計算火點(diǎn)與附近高壓輸電線路間的最短距離。

進(jìn)一步的，所述云臺姿態(tài)角包括俯仰角和方位角，所述步驟(2)具體為：按照水平方向的搜索步長L_i＝iλ(i＝1,2,3…)搜索，判斷水平方向的搜索步長Li位置對應(yīng)的山體數(shù)字高程是否大于紅外鏡頭光軸方向的高度如果判斷結(jié)果為是，則判定火點(diǎn)在L_i-1～L_i之間。

進(jìn)一步的，所述步驟(4)具體為：根據(jù)設(shè)備紅外鏡頭光軸與水平線夾角俯仰角α以及山火監(jiān)測設(shè)備安裝點(diǎn)位置為a點(diǎn)所在的高程Ha，仰視時為正，俯視時為負(fù)，根據(jù)Hi＝Ha+Li*tgα得到火點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)Hi，根據(jù)紅外熱成像山火監(jiān)測設(shè)備安裝點(diǎn)坐標(biāo)(Xa,Ya,Ha)，根據(jù)公式：Xi＝Xa+Li*Cosβ，Yi＝Y(jié)a+Li*Sinβ，得到火點(diǎn)的坐標(biāo)(Xi,Yi,Hi)，完成火點(diǎn)定位計算，其中β為紅外山火監(jiān)測設(shè)備的鏡頭水平方位角，Xi為火點(diǎn)的X軸坐標(biāo)，Yi為火點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)。

本發(fā)明的有益效果是：

1、原理清晰，操作方便，具有很高的實(shí)用價值；

2、可有效解決現(xiàn)場山火準(zhǔn)確定位的問題；

3、為判定山火引發(fā)線路跳閘風(fēng)險等級提供可靠依據(jù)，從而為應(yīng)對電網(wǎng)山火災(zāi)害和保障電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行提供技術(shù)支撐。

附圖說明

圖1是本發(fā)明紅外熱成像山火監(jiān)測設(shè)備附近電子地圖；

圖2是本發(fā)明火點(diǎn)方向二維截面圖；

圖3是本發(fā)明求解火點(diǎn)與裝置水平距離的示意圖；

圖4是本發(fā)明求解火點(diǎn)定位的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

本發(fā)明提供一種基于云臺姿態(tài)角的高壓輸電線路走廊山火定位方法，其根據(jù)現(xiàn)場紅外熱成像監(jiān)測裝置發(fā)現(xiàn)山火時角度傳感器獲取的俯仰角和方位角，以及附近的數(shù)字高程DEM數(shù)據(jù)和輸電線路桿塔坐標(biāo)信息，準(zhǔn)確定位火點(diǎn)所在位置，從而計算火點(diǎn)與附近線路間的最近距離。該方法執(zhí)行包括下述具體步驟：

(1)獲取現(xiàn)場監(jiān)測裝置附近±3公里范圍內(nèi)的數(shù)字高程DEM底圖，如圖1所示；

(2)根據(jù)角度傳感器獲取的云臺姿態(tài)角，判斷DEM數(shù)字高程是否大于紅外鏡頭光軸方向的高度，確定火點(diǎn)所在區(qū)間段；所述云臺姿態(tài)角包括俯仰角和方位角(如圖2所示)，所述步驟(2)具體為：按照水平方向的搜索步長L_i＝iλ(i＝1,2,3…)搜索，判斷水平方向的搜索步長Li位置對應(yīng)的山體數(shù)字高程是否大于紅外鏡頭光軸方向的高度(如圖3所示)，如果判斷結(jié)果為是，則判定火點(diǎn)在L_i-1～L_i之間；

(3采用二分搜索算法進(jìn)行收斂，精確確定火點(diǎn)所在位置；

(4)根據(jù)紅外熱成像山火監(jiān)測設(shè)備安裝點(diǎn)坐標(biāo)得到火點(diǎn)的坐標(biāo)，完成火點(diǎn)定位計算；

所述步驟(4)具體為：根據(jù)設(shè)備紅外鏡頭光軸與水平線夾角俯仰角α(如圖3所示)以及山火監(jiān)測設(shè)備安裝點(diǎn)位置為a點(diǎn)所在的高程Ha，仰視時為正，俯視時為負(fù)，根據(jù)Hi＝Ha+Li*tgα得到火點(diǎn)的Z軸坐標(biāo)Hi，根據(jù)紅外熱成像山火監(jiān)測設(shè)備安裝點(diǎn)坐標(biāo)(Xa,Ya,Ha)，根據(jù)公式：Xi＝Xa+Li*Cosβ，Yi＝Y(jié)a+Li*Sinβ，得到火點(diǎn)的坐標(biāo)(Xi,Yi,Hi)，完成火點(diǎn)定位計算，其中β為紅外山火監(jiān)測設(shè)備的鏡頭水平方位角(如圖4所示)，Xi為火點(diǎn)的X軸坐標(biāo)，Yi為火點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)；

(5)根據(jù)現(xiàn)有桿塔線路坐標(biāo)信息，以及步驟(4)得到的火點(diǎn)坐標(biāo)信息，計算火點(diǎn)與附近高壓輸電線路間的最短距離。對于矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，兩對象點(diǎn)(如A、B兩點(diǎn))之間的距離直接運(yùn)用下面所示的公式求得：從而完成火點(diǎn)的準(zhǔn)確定位以及計算出火點(diǎn)與線路間的距離，為判定山火引發(fā)線路跳閘風(fēng)險等級提供可靠依據(jù)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。