一种基于多光谱的输电线路山火勘测预警装置及预警方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于多光谱的输电线路山火勘测预警装置及预警方法，无人机本体底部固定有光电吊仓，光电吊仓上安装有可见光摄像机、测温型红外热像仪和激光测距模块；通过可见光摄像机拍摄监测区域视频图像；通过测温型红外热像仪检测实时检测温度，提供红外热像仪数据；通过激光测距模块检测监测区域距离数据；根据激光测距模块检测监测区域距离数据及POS系统数据得到目标火点位置；根据红外热像仪数据，判断火源的燃点；根据区域视频图像，提取目标颜色及亮度特征，判断山火的发展趋势；解决了现有技术对输电线路附近森林火灾监测采用卫星预警存在对于局部范围的山火灾害应急勘测难以适用等技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多光谱的输电线路山火勘测预警装置及预警方法
本专利技术属于输电线路运维技术，尤其涉及一种基于多光谱的输电线路山火勘测预警装置及预警方法。
技术介绍
近年来，全球气候的变化频繁，干旱、大风、高温等恶劣天气频发，加之人为活动的影响，全国森林火灾有明显加剧的趋势，森林火灾对架空输电线路的危害日益突出，森林火灾造成架空输电线路故障逐年上升，成为了仅次于雷击故障的第二大故障影响因素，给电网安全和系统稳定造成了较大威胁。架空输电线路是电网的重要组成部分，承担着巨大的电能输送，线路的安全与电网的稳定密切相关，防山火工作是首要任务。当输电线路附近发生森林火灾时，受现场温度、干燥程度、风速、风向等条件的影响，山火常常会在短时间内快速蔓延，传统的山火监测手段是通过故障巡视人员实地观测汇报，劳动强度大，且视野有限、监测不及时，效率较低、人员安全无法保障，浓烟和高温常常让故障巡视人员无法准确判断着火点，有时候为了保证故障巡视人员的人身安全，山火现场更是严禁靠近，这对快速准确评估山火受灾现场更是存在着极大的难度。随着科学技术的发展，也利用卫星遥感技术进行山火勘测。该方法具有监测范围广、监测周期短、数据传输快等优点，最重要的是其具有宏观勘测的优势，这些优点使得卫星红外遥感技术在山火防治中扮演着非常重要的角色。但由于该方法资金需求大，而且精确程度取决于可用卫星个数的多少和卫星过境的时间，对于某些地区，境内利用卫星监测山火的勘测频度过低，对生命周期短的火点，不能及时捕获，同时监测受环境的影响很大，环境、气候因素会影响卫星红外遥感的探测结果，造成假热点现象，误报率很高，以至于其适用于大范围常态化勘测，而对于局部范围的山火灾害应急勘测难以适用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种基于多光谱的输电线路山火勘测预警装置及预警方法，以解决现有技术对输电线路附近森林火灾监测采用卫星预警存在的精确程度取决于可用卫星个数的多少和卫星过境的时间，对于某些地区，境内利用卫星监测山火的勘测频度过低，对生命周期短的火点，不能及时捕获，同时监测受环境的影响很大，环境、气候因素会影响卫星红外遥感的探测结果，造成假热点现象，误报率很高，以至于其适用于大范围常态化勘测，而对于局部范围的山火灾害应急勘测难以适用等技术问题。本专利技术技术方案为：一种基于多光谱的输电线路山火勘测预警装置，它包括：无人机本体，无人机本体底部固定有光电吊仓，光电吊仓上安装有可见光摄像机、测温型红外热像仪和激光测距模块。光电吊仓固定在无人机本体底部的惯性导航系统底部，并通过连接机构与无人机本体底部固定连接。光电吊仓通过数据无线传输链路与地面控制终端连接。光电吊仓包括控制器和吊舱POS系统，所述控制器与吊舱POS系统和惯性稳定回路控制系统导线连接；控制器与无线通信模块导线连接；可见光摄像机、测温型红外热像仪和激光测距模块分别与控制器连接。所述的基于多光谱的输电线路山火勘测预警装置的预警方法，它包括：步骤1、通过可见光摄像机拍摄监测区域视频图像；通过测温型红外热像仪检测实时检测温度，提供红外热像仪数据；通过激光测距模块检测监测区域距离数据；步骤2、根据激光测距模块检测监测区域距离数据及POS系统数据得到目标火点位置；步骤3、根据红外热像仪数据，判断火源的燃点；步骤4、根据区域视频图像，提取目标颜色及亮度特征，判断山火的发展趋势。目标火点位置的确定方法为：根据光电吊仓的GPS位置、光电吊仓姿态方位信息、激光测距模块测距数据和地图三维GIS高程数据联合计算，定位目标火点的GPS位置。判断火源燃点方法为：面积变化法：在火灾发生后，随着过火物体的增加，火焰面积不断增加，红外热像仪数据组成高亮度目标的像素数目不断变多；火焰边缘变化法：在红外热像仪数据中，根据对高亮度目标提取边缘判别该目标是否为火点；闪动规律法：红外热像仪数据的灰度直方图随时间呈规律性变化即判定为是着火点。本专利技术的有益效果：本专利技术基于红外、可见光的山火识别方法，提高火源识别精度；采用单点激光测距结合吊舱POS信息实现火点距离量测与定位；通过无人机巡检，实现目标跟踪、得到稳定、高质量的现场火灾信息；解决了现有技术对输电线路附近森林火灾监测采用卫星预警存在的精确程度取决于可用卫星个数的多少和卫星过境的时间，对于某些地区，境内利用卫星监测山火的勘测频度过低，对生命周期短的火点，不能及时捕获，同时监测受环境的影响很大，环境、气候因素会影响卫星红外遥感的探测结果，造成假热点现象，误报率很高，以至于其适用于大范围常态化勘测，而对于局部范围的山火灾害应急勘测难以适用等技术问题。附图说明图1为本专利技术结构示意图；图2为本专利技术光电吊仓组成结构示意图。具体实施方式一种基于多光谱的输电线路山火勘测预警装置，它包括：无人机本体1，其特征在于：无人机本体1底部固定有光电吊仓4，光电吊仓4上安装有可见光摄像机7、测温型红外热像仪8和激光测距模块9。光电吊仓4固定在无人机本体1底部的惯性导航系统5底部，并通过与无人机本体1底部固定连接。光电吊仓4通过数据无线传输链路与地面控制终端10连接。光电吊仓4包括控制器和吊舱POS系统即定位定姿系统(PositioningandOrientationSystem，POS)。所述控制器与吊舱POS系统和惯性稳定回路控制系统导线连接；控制器与无线通信模块导线连接；可见光摄像机7、测温型红外热像仪8和激光测距模块9分别与控制器连接。所述的基于多光谱的输电线路山火勘测预警装置的预警方法，它包括：步骤1、通过可见光摄像机7拍摄监测区域视频图像；通过测温型红外热像仪8检测实时检测温度，提供红外热像仪数据；通过激光测距模块9检测监测区域距离数据；步骤2、根据激光测距模块9检测监测区域距离数据及POS系统数据得到目标火点位置；步骤3、根据红外热像仪数据，判断火源的燃点；步骤4、根据区域视频图像，提取目标颜色及亮度特征，判断山火的发展趋势。目标火点位置的确定方法为：根据光电吊仓4的GPS位置、光电吊仓4姿态方位信息、激光测距模块9测距数据和地图三维GIS高程数据联合计算，定位目标火点的GPS位置。判断火源燃点方法为：面积变化法：在火灾发生后，随着过火物体的增加，火焰面积不断增加，红外热像仪数据组成高亮度目标的像素数目不断变多；火焰边缘变化法：在红外热像仪数据中，根据对高亮度目标提取边缘判别该目标是否为火点；闪动规律法：红外热像仪数据的灰度直方图随时间呈规律性变化即判定为是着火点。光电吊舱4在地面控制终端10控制下能人工操作吊舱方位俯仰、可见光镜头变焦等动作，并跟踪山火目标；本专利技术无人机光电吊舱集成红外热成像仪、可见光相机、激光测距仪等多种传感器。红外传感器提供温度信息，通过温度特性识别疑似火点；可见光传感器提供山火的外部特征提高识别率；激光测距仪及吊舱POS系统提供单点激光测距数据、吊舱POS数据，实现山火区域定位。本专利技术采用基于红外图像与可见光图像结合的方法，利用红外热成像原理直接观察到燃点，同时根据可见光巡检数据，对可能会发生山火的地区及附近的线路进行监测。首先，需要进行复杂背景下的温度特征分析，森林中以树木为主，在其吸收太阳能的同时，也会向外辐射大量热量。通过前期无人机搭载多光谱飞行吊舱对输电走廊进行巡检，提取不同环境、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多光谱的输电线路山火勘测预警装置，它包括：无人机本体（1），其特征在于：无人机本体（1）底部固定有光电吊仓（4），光电吊仓（4）上安装有可见光摄像机（7）、测温型红外热像仪（8）和激光测距模块（9）。

【技术特征摘要】
1.一种基于多光谱的输电线路山火勘测预警装置，它包括：无人机本体（1），其特征在于：无人机本体（1）底部固定有光电吊仓（4），光电吊仓（4）上安装有可见光摄像机（7）、测温型红外热像仪（8）和激光测距模块（9）。2.根据权利要求1所述的一种基于多光谱的输电线路山火勘测预警装置，其特征在于：光电吊仓（4）固定在无人机本体（1）底部的惯性导航系统（5）底部，并通过连接机构（6）与无人机本体（1）底部固定连接。3.根据权利要求1所述的一种基于多光谱的输电线路山火勘测预警装置，其特征在于：光电吊仓（4）通过数据无线传输链路与地面控制终端（10）连接。4.根据权利要求1所述的一种基于多光谱的输电线路山火勘测预警装置，其特征在于：光电吊仓（4）包括控制器和吊舱POS系统，所述控制器与吊舱POS系统和惯性稳定回路控制系统导线连接；控制器与无线通信模块导线连接；可见光摄像机（7）、测温型红外热像仪（8）和激光测距模块（9）分别与控制器连接。5.如权利要求1所述的基于多光谱的输电线路山火勘测预警装置的预警方法，它包括：步骤1、通过可见光摄像机（7）拍摄监测区...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，虢韬，徐梁刚，时磊，杨恒，杨渊，黄晨，祝龙，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，武汉珈铭凯尔电气科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州,52