输电线路红外热成像防山火系统技术方案

本发明专利技术涉及一种输电线路红外热成像防山火系统。包括微气象监控装置、双目热成像云台仪、防山火控制装置、太阳能供电装置、第一支撑架和第二支撑架，防山火控制装置包括主机箱体以及主控板、电源管理芯片和无线路由器，主控板分别连接微气象监控装置、红外热成像及可见光双目摄像机、太阳能跟踪传感器、云台、电源管理芯片和无线路由器，太阳能供电装置包括太阳能电池板、蓄电池箱体和蓄电池组，太阳能电池板架设在蓄电池箱体的上方，并连接蓄电池组，蓄电池组连接电源管理芯片。与现有技术相比，本发明专利技术具有可靠性高、覆盖范围广、成本低、方便安装维护等特点，特别适应于架空电缆通道的防山火监测，且能够实现火点测距。 1

【技术实现步骤摘要】
输电线路红外热成像防山火系统
本专利技术涉及一种输电线路红外热成像防山火系统。
技术介绍
输电线路林区火灾具有突发性、灾害发生的随机性、短时间内可造成巨大损失的特点。因此迅速发现和扑灭林火，就成为了输电线路林区防火的重中之重。缩短火灾侦察的时间，防止火势蔓延及失控是急需解决的问题。现有的防山火系统无能源管理，防山火装置的特殊安装位置要求各设备均为低功耗设计，同时需要尽可能的节省能量，原有系统一般采用定时巡检和关闭，在关闭期间存在监控盲区。现有的防山火系统无摄像头防日光灼伤保护，装置监控山火时，必然存在日光直射的问题，红外热成像摄像机在非致冷焦平面阵列在太阳直射下，寿命会急剧减小，影响现场使用。目前各厂家针对此问题没有有效的解决方案。若采用早上或下午不进行监控的方式避免出现此问题，会造成监控盲区。现有的防山火系统不能实现无火点测距功能，当发生山火时，只是通报存在火警，无法明确火点发生的距离，由于输电线路多在偏远地区，发生火灾时，需要紧急就近调用物资，如果能够给出距离杆塔的距离，能够给运维抢修人员更直观的了解，从容安排抢修事项。红外热成像：任何物体都依据温度的不同对外进行电磁波辐射。波长为2.0～1000微米的部分称为热红外线。热红外成像通过对热红外敏感CCD对物体进行成像，能反映出物体表面的温度场。针对电力设备的热成像特点是：局部温升高，易用红外热像仪发现，如不能及时处理，情况恶化快，易形成事故，造成损失。微型气象站：通过电容式传感器元件测量相对湿度。使用精确的电容式测量元件测量气温。采用24GHz多普勒雷达(Dopplerradar)测量单个雨/雪滴落速度的方式来测量降水强度。通过滴落速度与大小的关联，计算降水量与降水强度。不同的滴落速度决定了不同的降水类型(雨/雪)。免维护测量装置使翻斗型和勺型顶盖易于操作。超声波传感器技术通常用于用于测风。测量数据以标准协议的形式，用于进一步测量。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种输电线路红外热成像防山火系统，具有可靠性高、覆盖范围广、成本低、方便安装维护等特点，特别适应于架空电缆通道的防山火监测，且能够实现火点测距，在发现火灾的或火点时，根据参考坐标，大致计算出火点间距，并能够给运维抢修人员更直观的了解，从容安排抢修事项。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种输电线路红外热成像防山火系统，包括微气象监控装置、双目热成像云台仪、防山火控制装置、太阳能供电装置、第一支撑架和第二支撑架，所述第一支撑架和第二支撑架上下平行架设在杆塔上，所述微气象监控装置设于第二支撑架上，所述双目热成像云台仪包括红外热成像及可见光双目摄像机和太阳能跟踪传感器，所述红外热成像及可见光双目摄像机通过云台设于第二支撑架上，红外热成像及可见光双目摄像机的镜头上方设有遮阳板，所述太阳能跟踪传感器设于遮阳板上并位于红外热成像及可见光双目摄像机的镜头前方，所述防山火控制装置包括设于第二支撑架上的主机箱体以及设于主机箱体内的主控板、电源管理芯片和无线路由器，所述主控板分别连接微气象监控装置、红外热成像及可见光双目摄像机、太阳能跟踪传感器、云台、电源管理芯片和无线路由器，所述太阳能供电装置包括太阳能电池板、设于第一支撑架上的蓄电池箱体和设于蓄电池箱体内的蓄电池组，所述太阳能电池板架设在蓄电池箱体的上方，并连接蓄电池组，所述蓄电池组连接电源管理芯片，并分别经一电源开关连接微气象监控装置的电源接口、红外热成像及可见光双目摄像机的电源接口、云台的电源接口和无线路由器的电源接口，每个电源开关的控制端均连接主控板；所述红外热成像及可见光双目摄像机用于实现火点测距，其实现方式为：首先，在红外热成像及可见光双目摄像机的热成像摄像机内设置梯度区域，标识相同梯度区域的空间参数；当发现热源灰度对比异常时，在热成像视频上将标识出热点；根据热点在像素图片的位置，判断该热点所在梯度区域，结合相对应梯度区域的空间参数，计算出双目摄像头到目标的实际距离，从而实现火点测距。在本专利技术一实施例中，所述热成像摄像机采用固定焦距的方式，像素采用640×480，并采用热源灰度定时的扫描预制方位。在本专利技术一实施例中，所述梯度区域的设置方式如下：依据地形等坡线，将热成像摄像机监控区域按照坡度大小近似划分为多个区域，每个区域用图像坐标系表达图像矩形位置；每个区域的定义为此区域的坐标范围和X轴、Y轴比例尺及倾斜度及倾斜度变化比率；每个区域的X轴、Y轴比例尺及倾斜度，包括该区域的X轴梯度角度、X轴梯度比例、X轴梯度变比△XTd、Y轴梯度角度、Y轴梯度比例、Y轴梯度变比△YTd；其中，X轴梯度变比△XTd、Y轴梯度变比△YTd均按照如下梯度变比△Ytd的确定方式确定：设摄像机设置于摄像机视角中心与监控区域地面垂直高度为H处，在摄像机的视角监控范围设置基准参照点及第1至第n参照点，设摄像机视角中心与基准参照点的水平距离为S"，且各参照点间距距离为△S"则可得，Jn_0＝arctg((S"+n×△S")/H)J1_1"＝arctg(S"/H)根据成像原理，图片上的图片像素与摄像头拍摄图片时的视线必然是垂直关系，因此Jn_1＝90-J1_1"Jn_2＝180-Jn_1-Jn_0设成像图片上，摄像机视角和第1参照点连线与图片像素交点距基准参照点的图片像素长度为L1，摄像机视角和第n参照点连线与图片像素交点距基准参照点的图片像素长度为Ln，则存在以下计算公式Ln＝n×△S"×Sin(Jn_0)/Sin(Jn_2)L1＝△S"×Sin(J1_0)/Sin(J1_2)其中，J1_1"为摄像机视角与基准参照点处地面的夹角，J1_0为摄像机视角与第1参照点处地面的夹角，Jn_0为摄像机视角与第n参照点处地面的夹角，Jn_1为图片像素与基准参照点处地面的锐角夹角，J1_2为图片像素与摄像机视角和第1参照点连线的钝角夹角，Jn_2为图片像素与摄像机视角和第n参照点连线的钝角夹角；由此可得梯度变比△Td＝Ln/L1；同理，可得△Td＝Ln/Li，i＝1,2,……,n；X轴梯度角度相当于针对已知参照点的左右方向上的高度的起伏、Y轴梯度角度相当于针对已知参照点的前后方向上高度的起伏，具体计算公式确定方式如下：取与摄像机视角中心接近的一个点作为参照点S1，且点S1的横纵坐标值x1和y1为已知数值；任意点N与基准参照点的像素距离点N的相对水平方向的图片绝对角度Xnt＝arctg(Yn/Xn)*180点N与X轴的角度偏差Tnx＝Xj-Tnx点N在X轴上的投影距离SnX＝cos(Tnx)×Sn点N的相对垂直方向的图片绝对角度Ynt＝arctg(Xn/Yn)*180点N与Y轴的角度偏差Tny＝Yj-Tny点N在X轴上的投影距离Sny＝cos(Tny)×Sn由上述可得，点N在X轴上的实际换算距离SnX'＝SnX×Xz×△XTd点N在Y轴上的实际换算距离SnY'＝Sny×Yz×△YTd由此可得，摄像机视角中心与点N的实际距离为在本专利技术一实施例中，所述第一支撑架和第二支撑架的纵截面均呈倒L形状，第一支撑架包括相连接的第一支撑横梁和第一支撑竖梁，第二支撑架包括相连接的第二支撑横梁和第二支撑竖梁。在本专利技术一实施例中，所述微气象监控装置包括气象仪、气象仪底座、气象本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种输电线路红外热成像防山火系统，其特征在于：包括微气象监控装置、双目热成

【技术特征摘要】
1.一种输电线路红外热成像防山火系统，其特征在于：包括微气象监控装置、双目热成像云台仪、防山火控制装置、太阳能供电装置、第一支撑架和第二支撑架，所述第一支撑架和第二支撑架上下平行架设在杆塔上，所述微气象监控装置设于第二支撑架上，所述双目热成像云台仪包括红外热成像及可见光双目摄像机和太阳能跟踪传感器，所述红外热成像及可见光双目摄像机通过云台设于第二支撑架上，红外热成像及可见光双目摄像机的镜头上方设有遮阳板，所述太阳能跟踪传感器设于遮阳板上并位于红外热成像及可见光双目摄像机的镜头前方，所述防山火控制装置包括设于第二支撑架上的主机箱体以及设于主机箱体内的主控板、电源管理芯片和无线路由器，所述主控板分别连接微气象监控装置、红外热成像及可见光双目摄像机、太阳能跟踪传感器、云台、电源管理芯片和无线路由器，所述太阳能供电装置包括太阳能电池板、设于第一支撑架上的蓄电池箱体和设于蓄电池箱体内的蓄电池组，所述太阳能电池板架设在蓄电池箱体的上方，并连接蓄电池组，所述蓄电池组连接电源管理芯片，并分别经一电源开关连接微气象监控装置的电源接口、红外热成像及可见光双目摄像机的电源接口、云台的电源接口和无线路由器的电源接口，每个电源开关的控制端均连接主控板；所述红外热成像及可见光双目摄像机用于实现火点测距，其实现方式为：首先，在红外热成像及可见光双目摄像机的热成像摄像机内设置梯度区域，标识相同梯度区域的空间参数；当发现热源灰度对比异常时，在热成像视频上将标识出热点；根据热点在像素图片的位置，判断该热点所在梯度区域，结合相对应梯度区域的空间参数，计算出双目摄像头到目标的实际距离，从而实现火点测距。2.根据权利要求1所述的一种输电线路红外热成像防山火系统，其特征在于：所述热成像摄像机采用固定焦距的方式，像素采用640×480，并采用热源灰度定时的扫描预制方位。3.根据权利要求1所述的一种输电线路红外热成像防山火系统，其特征在于：所述梯度区域的设置方式如下：依据地形等坡线，将热成像摄像机监控区域按照坡度大小近似划分为多个区域，每个区域用图像坐标系表达图像矩形位置；每个区域的定义为此区域的坐标范围和X轴、Y轴比例尺及倾斜度及倾斜度变化比率；每个区域的X轴、Y轴比例尺及倾斜度，包括该区域的X轴梯度角度、X轴梯度比例、X轴梯度变比△XTd、Y轴梯度角度、Y轴梯度比例、Y轴梯度变比△YTd；其中，X轴梯度变比△XTd、Y轴梯度变比△YTd均按照如下梯度变比△Ytd的确定方式确定：设摄像机设置于摄像机视角中心与监控区域地面垂直高度为H处，在摄像机的视角监控范围设置基准参照点及第1至第n参照点，设摄像机视角中心与基准参照点的水平距离为S"，且各参照点间距距离为△S"则可得，Jn_0＝arctg((S"+n×△S")/H)J1_1"＝arctg(S"/H)根据成像原理，图片上的图片像素与摄像头拍摄图片时的视线必然是垂直关系，因此Jn_1＝90-J1_1"Jn_2＝180-Jn_1-Jn_0设成像图片上，摄像机视角和第1参照点连线与图片像素交点距基准参照点的图片像素长度为L1，摄像机视角和第n参照点连线与图片像素交点距基准参照点的图片像素长度为Ln，则存在以下计算公式Ln＝n×△S"×Sin(Jn_0)/Sin(Jn_2)L1＝△S"×Sin(J1_0)/Sin(J1_2)其中，J1_1"为摄像机视角与基准参照点处地面的夹角，J1_0为摄像机视角与第1参照点处地面的夹角，Jn_0为摄像机视角与第n参照点处地面的夹角，Jn_1为图片像素与基准参照点处地面的锐角夹角，J1_2为图片像素与摄像机视角和第1参照点连线的钝角夹角，Jn_2为图片像素与摄像机视角和第n参照点连线的钝角夹角；由此可得梯度变比△Td＝Ln/L1；同理，可得△Td＝Ln/Li，i＝1,2,……,n；X轴梯度角度相当于针对已知参照点的左右方向上的高度的起伏、Y轴梯度角度相当于针对已知参照点的前后方向上高度的起伏，具体计算公式确定方式如下：取与摄像机视角中心接近的一个点作为参照点S1，且点S1的横纵坐标值x1和y1为已知数值；任意点N与基准参照点的像素距离点N的相对水平方向的图片绝对角度Xnt＝arctg(Yn/Xn)*180点N与X轴的角度偏差Tnx＝Xj-Tnx...

【专利技术属性】
技术研发人员：严澍，郑瑜，黄登煌，詹光星，陈春剑，
申请(专利权)人：福建和盛高科技产业有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35