[发明专利]一种基于红外引导及雷达探测的山火监测系统及方法

说明书

本发明提供一种基于红外引导及雷达探测的山火监测系统及方法。在该系统及方法中，将红外传感器与雷达探测装置固定集成在同一个由伺服电机带动的旋转平台上，利用红外传感器发现着火点，用雷达探测装置实现对着火点距离的测量，进行着火点定位，并利用雷达探测装置监测着火点附近区域的地形地貌与植被覆盖情况，结合当时的风速风向，实现对输电线路的火险分级与预警。以实现自动发现、自动定位、自动报警的功能，降低由于山火造成的线路跳闸事故率，提升输电线路抗击山火灾害的能力。

技术领域

本发明属于电网防灾减灾技术领域，涉及一种基于红外引导及雷达探测的山火监测系统及方法。

背景技术

随着电网的不断建设和发展，社会对供电可靠性的需求越来越高。输电线路是电网的重要组成部分之一，其运行状态决定着整个电网的稳定和安全，而山火导致的输电线路故障一直严重影响输电线路的安全稳定运行。这主要是由于山火造成的输电线路绝缘强度下降，导致空气被击穿造成的。如何有效地预防和减少山火对输电通道的危害，减少电网故障和停电事故，提高电网稳定运行水平，更安全可靠地为国民经济服务是电力企业迫切需要解决的问题。对山火进行监控，及时采取措施对山火区域的输电线路进行控制是降低山火对输电线路的威胁的重要手段。输电线路当前的灾害监测手段主要有人工巡检和使用在线监测装置，尚不能完全满足线路灾害全天候监测及预警的要求。人工巡检无法实现监测实时性，而各种传统的在线监测装置存在监测范围有限、监测数据信息量少的问题，无法满足对气象灾害、山火、外力破坏进行有效监测及预警的要求。

目前，输电线路山火监测方法主要有视频图像监测、红外传感监测、卫星遥感监测。视频图像监测存在易误报漏报、监测区域范围受到视频设备性能限制、无法实现山火位置的定位等缺陷。红外传感监测方法可实现无人值守的不间断监测，自动发现监控区域内的火点，同时还可查看现场实时图像，根据直观的画面直接指挥调度救火。但红外监测会对阳光、高温物体等产生虚警，无法实现对火源的精确定位，且雨雾天对观测距离和图像清晰度影响较大。卫星遥感监测山火也是常用的一种手段，该方法可对山火进行广域的监测，但该方法存在虚警率高的问题，且受卫星过境时间的限制，难以实现全天候监测，另外还存在监测结果易受云层影响，监测分辨率不高等问题。

雷达监测技术在防灾减灾领域的应用由来已久。雷达具有探测距离远、扫描面积大、扫描迅速、受能见度和空间条件限制小的优点，可实现大范围、全天候、快速、动态的环境和灾害监测，且具有信息获取迅速准确、运行稳定可靠等特点，在灾害监测、灾情评估、运动物体监测等方面显示出了巨大的潜力。红外探测技术对山火具有良好的识别能力，但是红外探测器通常无法实现对着火点的距离进行测量，无法实现对山火的准确定位。因此结合毫米波雷达和红外传感技术可以有效弥补传统红外山火监测装置的缺陷，达到全天时全天候的使用目的，实现对山火火点的准确定位。实现自动发现、自动定位、自动报警，降低由于山火造成的线路跳闸事故率，提升输电线路抗击山火灾害的能力。

山火是一个高温体，除了发射可见光外，同时也放出大量红外线，这些红外线能够穿透雨、雾、烟等介质，并随着介质的增加而减弱。山火区域背景温度一般在-40～60℃，山火发生时火焰温度高达几百甚至上千摄氏度，二者温度相差较大，在热图像中很容易将可燃物的燃烧情况从地形背景中分离出来，从而达到山火探测的目的。

毫米波是介于微波与光波之间的电磁波，其频段为30～300GHz，波长为1～10mm。毫米波雷达可在小天线孔径下获得有较高的天线增益，且具有分辨率高的优点，可应用在结构小、重量轻、分辨力高和具有良好多普勒处理特性的场合。与微波相比，毫米波分辨力高，结构轻小；与红外和可见光比，毫米波雷达可以直接测量速度和距离。由于大多数场合下，山火的烟雾探测要早于火焰探测，因此应用毫米雷达波进行山火的烟雾探测是对早期山火的有效探测方式，能够在很大程度上减少因为山火持续燃烧而带来的损失，同时利用毫米波雷达精确测距的特性实现对火点的准确定位。

发明内容

本发明的目的是，针对现有方法的缺点与不足，提出一种基于红外引导及雷达探测的山火监测系统及方法，实现对输电线路附近山火的监测预警工作。