[發明專利]一種基于激光雷達技術的輸電線路山火監測系統及方法

有效

• 申請號: 201310380219.4
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN103487813A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 謝從珍;何子蘭;戴棟;李述文;陳錫陽;夏云峰
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01S17/88
• 分類號: G01S17/88
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及電力系統輸電線路在線監測領域，特別涉及一種基于激光雷達技術的輸電線路山火監測系統及方法。?

背景技術

我國電網廣域分布，非常容易受到山火等自然災害的威脅。近年來，隨著電力資源的開發，越來越多的輸電線路穿過高山峻嶺地帶，這些地區獨特的地形地貌、氣候條件極易引發山火，輕則引起輸電線路跳閘，重則造成燒毀鐵塔，引起長時間不可恢復的重大電力事故。?

目前，國內外對輸電線路山火的監測主要采用圖像識別法、衛星遙感地面熱點法以及分布式終端監測法；?

圖像法識別山火從原理上需要視頻監測設備具有較高的拍攝質量和采樣頻率，并且需要對各種燃燒類型的山火狀態進行特征識別。這種方法雖然有一定的山火識別效果，但是在輸電線路在線監測應用中受電源和通訊的制約存在著一定的局限性。?

衛星遙感地面熱點監測山火是最常用的一種手段，該方法可以對山火進行廣域的監測，但是該方法也存在一定局限性。例如：需要依賴氣象部門的數據；受衛星過境的時間的限制，難以實現全天候監測；監測結果易受云層影響；監測的地面分辨率還不夠理想。?

目前，針對山火的分布式終端監測方法已在國網以及南網的個別線路上安裝運行，該方法的基本原理是利用煙霧傳感器和火焰傳感器對輸電線路局部地區（通常監測半徑為100m左右）的山火狀況進行實時監測。該方法監測山火具有一定的有效性，但是因監測范圍太小，難以實現對線路較遠距離山火的早期預警。?

因此，快速地發現故障，并確定故障點的位置就成為城市配網運行中的一個重要課題。但這個問題一直困擾著供電部門，也影響著經濟和社會的發展，急切需要解決。?

發明內容

本發明為了克服現有技術存在的缺點與不足，提供一種基于激光雷達技術的輸電線路山火監測系統及方法。?

本發明采用的技術方案：?

一種基于激光雷達技術的輸電線路山火監測系統，包括?

準直器、激光器、牛頓望遠鏡、光子計數器、數據采集器、控制器及電機；?

所述激光器、準直器、牛頓望遠鏡和光子計數器安裝在激光套筒內；?

所述激光套筒、控制器及電機集成在保護箱內；?

安裝時，激光器、準直器與牛頓望遠鏡平行，且激光器發射的脈沖激光束垂直于準直器，并通過準直器準直后射向大氣；?

所述激光器、牛頓望遠鏡、光子計數器、數據采集器、控制器依次連接，所述控制器、電機及激光套筒依次連接。?

所述電機為步進式電機。?

所述激光套筒內還包括制冷片。?

一種基于激光雷達技術的輸電線路山火的監測方法，包括如下步驟：?

S1所述監測系統安裝在塔腰上端桿塔三分之二處，供電設備安裝在與所述監測系統同一水平面的塔腰上；?

S2工作時，激光套筒升出保護箱，在電機控制下進行0-360度水平旋轉掃描，激光器經過準直器準直，水平發射脈沖激光束；?

S3發生山火時，煙霧對脈沖激光束產生散射，牛頓望遠鏡接收經過散射的激光信號，并將激光信號通過光子計數器轉化為電信號發送到數據采集器，數據采集器發送到控制器進行數據處理；?

S4控制器通過計算散射的激光信號的散射系數和消光系數得到煙霧的距離和濃度信息，控制器根據所述煙霧的距離和濃度信息判斷輸電線路周圍是否發生山火。?

所述S4中控制器通過計算散射的激光信號的散射系數和消光系數得到煙霧的距離和濃度信息，具體通過激光雷達方程求解，得到散射系數和消光系數；?