[发明专利]一种架空输电线路通道烟火预警的视频检测方法

说明书

技术领域

本发明提出一种架空输电线路通道烟火预警的视频检测方法。属于输电线路运行与维护技术领域。 

背景技术

输电线路外力破坏是指人为的线路事故，主要包含盗窃、交通事故、建筑施工等有意或无意的人为破坏。统计发现大量的外力破坏是由于疏忽大意、蓄意而造成的。电力设施遭受外力破坏已经成为影响电网安全运行的重要因素，严重威胁国家电力系统的安全运行。在电力系统人为破坏的设备中，输电线路是遭受外力破坏最频繁、最严重的电力设施。西安供电局王琨、彭青宁等提出采用CDMA1X无线通信技术实现架空输电线路现场的视频信息采集与传输，通过监控中心主站实现信息浏览和记录。对于架空输电线路的外力破坏（人畜车辆冲撞锯割和建筑开挖矿区采空），（输电线路防止外力破坏研究现状） 

火灾一直都是人民生命财产安全的巨大威胁之一，能够及时地对突发性火灾进行报警是减小或避免火灾带来的损失的有效方法。由于输电线路运行环境日益复杂以及输电线路建设历史原因，输电线路经常穿越农田耕地、森林山谷。在线路走廊内常发生因焚烧而产生的火焰和烟尘，这对输电线路的安全运行带来巨大的威胁。近年来，随着传感器，微电子和信息技术的进步，火灾检测与人工智能、信号处理技术等结合，许多基于物理的新型火灾探测技术和概念开始出现了，主要有如下几类检测技术：

1）复合型探测技术：火灾发生的同时会有多个物理特征伴随，为了使得检测结果更加准确，如分布式光纤传感器被引入，为地铁、车站提供检测。基于多传感器的复合火灾检测了使用了火灾的物理特征，如烟雾、热量、一氧化碳等。到目前为止，光电感烟式复合探测器发展较为成熟，英、日、美等国的多家公司已经推出了相应的产品。基于复合的探测技术利用多个传感器特征改进了检测效果，但是并未解决传统方法的不足 。

2）基于图像的火灾探测技术：该技术既可以检测火焰，又可以检测烟雾，且检测结果能够有效减少误报率和漏报率，实现对重要监控区域进行了有效的安全监控和保障。该技术适用于展览馆、机场、广场、库房以等，由于具有实际的应用价值，图像型火灾探测技术已经成为重要的研究领域。 

近年来，火灾探测研究开始转向火灾本身及深层次原理方面，取得了若干重要研究成果。在空间火灾检测方面，基于图像的火灾检测利用 CCD 摄像机和红外摄像机，结合数字图像处理以及模式识别等理论来检测火灾。通过摄像头采集的图像信号经过采集卡转换为数字信号后传入计算机，计算机后台根据火灾的火焰烟雾的多个图像特征结合计算机视觉和模式识别等相关理论来检测进行分析和处理，从而最终判别是否报警。 

围绕基于智能视频监控的火灾检测课题，目前国内外许多研究人员进行了许多相关研究，取得了若干重要成果。相关研究人员提出了若干基于的火焰检测算法，这些算法使用了各种火焰的视觉信号特征，包括火焰区域的颜色、运动及几何特征等。Healey et al.通过火焰的颜色信息来检测火焰；Phillips et al. Yamaguchi使用了轮廓的变化信息来检测火焰；使用了火焰像素的颜色以及像素的时域变化来检测；Chen et al.使用动态方法来检测火焰区域的闪烁变化；通过使用了基于物体边界像素的快速傅里叶变化(TFFT)来检测来检测火焰的尖点，因为不规则火焰的闪烁频率会比较稳定大约是10Hz,而且这种闪烁频率跟燃烧材料无关，不过在傅里叶区域方法有一个明显缺陷，那就是火焰闪烁不是一个纯粹的正弦变化通常是随机的，所以火焰区域就可能会出现没有尖点的情况，此外，傅里叶变换不包含时域信息，短时的傅里叶变在烟雾检测方面，研究人员就基于视频的烟雾检测的实时性和稳定性进行了大量研究，提出很多解决方案，日本学者 Nobuyuki等人提出了分型编码的烟雾检测算法，但该算法使用映射计算，缺乏实时性，算法相当耗时；B UgurToreyin使用了基于小波变换来检测视频烟雾，在假设摄像机静止的情况下，背景在烟雾的遮挡下将变得模糊，从而高频能量变低，该检测算法对背景图像的边缘和纹理有较高要求，从而限制了该算法的通用；学者Xueming Shu等基于光散射系统、烟雾通道系统、粒子成像系统，通过获得烟雾的粒子形状来检测烟雾，缺点是通过硬件实现，成本太高限制了应用；Khananian A等结合神经网络和遥感图像来检测森林大火产生的烟雾，但该方法需要卫星遥感的支持。