山火全尺寸实验方法、装置、电子设备及存储介质与流程

1.本技术涉及防灾减灾技术领域，特别涉及一种山火全尺寸实验方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.山火是影响输电线路运行安全性、可靠性的重要因素。由于山火持续时间较长，影响范围较大，重合闸成功率很低，一旦发生即会对输电线路造成长时间的冲击。在输电线路的山火监测方面，目前，相关技术中主要有人为巡视、卫星遥感探测、航空巡护以及视频监测等方法，其中，红外线及可见光视频监控集成形成的分布式山火监测预警系统目前已经应用于十多个省市，起到了一定的早期预防效果。
3.然而，相关技术中的山火监测预警系统大都基于野外观测的山火数据，进行开发完善，且主要为视频数据，数据类型有限，无法准确评估山火发生、发展过程以及对输电线路的影响过程，且野外观测到的火源点往往与检测系统距离较远，容易受到天气、地形、植被等因素的遮挡、干扰，导致视频数据采集不全、数据噪声大以及火源识别准确率低等问题，此外，由于山火全尺寸实验开展较为困难，用于评估、校验山火监测预警系统的标准化实验数据较为缺乏，不同场景下的山火预警参数阈值设定较为模糊且缺乏实际依据，亟需改进。


技术实现要素：

4.本技术提供一种山火全尺寸实验方法、装置、电子设备及存储介质，以解决相关技术中，由于数据类型有限，野外观测易受距离和环境因素的限制，且山火全尺寸实验开展困难，从而导致山火监测系统评估困难的技术问题。
5.本技术第一方面实施例提供一种山火全尺寸实验方法，包括以下步骤：基于山火监测系统采集不同高度、距离、方位、角度下的结构化山火监测数据；基于山火测量系统采集火场区域的多维度山火演化数据；以及根据所述多维度山火演化数据获取山火时空演化特征总结山火蔓延扩散规律和对输电线路风险等级，并根据所述结构化山火监测数据提取不同测试场景的山火视频特征，生成山火全尺寸实验结果。
6.可选地，在本技术的一个实施例中，所述基于山火测量系统采集火场区域的多维度山火演化数据，包括：采集火场区域的多个物理参数；利用所述多个物理参数构建不同情景下的山火演化预测模型。
7.可选地，在本技术的一个实施例中，所述多个物理参数包括温度、能见度、辐射热通量和风速中的多种。
8.可选地，在本技术的一个实施例中，所述基于山火监测系统采集不同高度、距离、方位、角度下的结构化山火监测数据，包括：获取与火场之间的不同高度、距离、方位、角度下的红外视频与可见光视频数据；根据所述红外视频与所述可见光视频数据得到所述结构化山火监测数据。
9.可选地，在本技术的一个实施例中，还包括：基于山火全尺寸实验结果计算山火预警监测阈值，并获取山火风险监测标准数据集。
10.本技术第二方面实施例提供一种山火全尺寸实验装置，包括：第一采集模块，用于基于山火监测系统采集不同高度、距离、方位、角度下的结构化山火监测数据；第二采集模块，用于基于山火测量系统采集火场区域的多维度山火演化数据；以及生成模块，用于根据所述多维度山火演化数据获取山火时空演化特征总结山火蔓延扩散规律和对输电线路风险等级，并根据所述结构化山火监测数据提取不同测试场景的山火视频特征，生成山火全尺寸实验结果。
11.可选地，在本技术的一个实施例中，所述第二采集模块包括：采集单元，用于采集火场区域的多个物理参数；构建单元，用于利用所述多个物理参数构建不同情景下的山火演化预测模型。
12.可选地，在本技术的一个实施例中，所述多个物理参数包括温度、能见度、辐射热通量和风速中的多种。
13.可选地，在本技术的一个实施例中，所述第一采集模块包括：第一获取单元，用于获取与火场之间的不同高度、距离、方位、角度下的红外视频与可见光视频数据；第二获取单元，用于根据所述红外视频与所述可见光视频数据得到所述结构化山火监测数据。
14.可选地，在本技术的一个实施例中，还包括：计算模块，用于基于山火全尺寸实验结果计算山火预警监测阈值，并获取山火风险监测标准数据集。
15.本技术第三方面实施例提供一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如上述实施例所述的山火全尺寸实验方法。
16.本技术第四方面实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的山火全尺寸实验方法。
17.本技术实施例可以基于山火监测系统采集全尺寸的结构化山火监测数据，提取不同测试场景的山火视频特征，并基于山火测量系统采集火场区域的多维度山火演化数据，获取山火时空演化特征总结山火蔓延扩散规律和对输电线路风险等级，进而生成山火全尺寸实验结果，实现山火全尺寸实验，为输电线路山火监测预警提供标准化校验数据集，从而提升输电线路山火风险评估预警准确性。由此，解决了相关技术中，由于数据类型有限，野外观测易受距离和环境因素的限制，且山火全尺寸实验开展困难，从而导致山火监测系统评估困难的技术问题。
18.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
19.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
20.图1为根据本技术实施例提供的一种山火全尺寸实验方法的流程图；
21.图2为根据本技术一个实施例的山火全尺寸实验方法的原理示意图；
22.图3为根据本技术一个实施例的山火全尺寸实验方法的山火监测系统布置形式示
意图；
23.图4为根据本技术一个实施例的山火全尺寸实验方法的山火测量系统布置形式示意图；
24.图5为根据本技术实施例提供的一种山火全尺寸实验装置的结构示意图；
25.图6为根据本技术实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
26.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
27.下面参考附图描述本技术实施例的山火全尺寸实验方法、装置、电子设备及存储介质。针对上述背景技术中心提到的相关技术中，由于数据类型有限，野外观测易受距离和环境因素的限制，且山火全尺寸实验开展困难，从而导致山火监测系统评估困难的技术问题，本技术提供了一种山火全尺寸实验方法，在该方法中，可以基于山火监测系统采集全尺寸的结构化山火监测数据，提取不同测试场景的山火视频特征，并基于山火测量系统采集火场区域的多维度山火演化数据，获取山火时空演化特征总结山火蔓延扩散规律和对输电线路风险等级，进而生成山火全尺寸实验结果，实现山火全尺寸实验，为输电线路山火监测预警提供标准化校验数据集，从而提升输电线路山火风险评估预警准确性。由此，解决了相关技术中，由于数据类型有限，野外观测易受距离和环境因素的限制，且山火全尺寸实验开展困难，从而导致山火监测系统评估困难的技术问题。
28.具体而言，图1为本技术实施例所提供的一种山火全尺寸实验方法的流程示意图。
29.如图1所示，该山火全尺寸实验方法包括以下步骤：
30.在步骤s101中，基于山火监测系统采集不同高度、距离、方位、角度下的结构化山火监测数据。
31.可以理解的是，在不同的地形、植被、天气、风速等因素下，山火的发生、演化态势存在显著区别，对输电线路的危险性也会有明显不同，同时，不同环境条件下的山火监测系统采集的数据特征也存在较大差异，因此需要针对输电线路区域地理气候特征设计一系列典型山火场景，以全面的评估复杂山火场景的危险性，获取完整的山火监测数据。
32.其中，本技术实施例构建山火实验场景的场景变量及变量设置可以如表1-山火实验场景设计变量表所示。
33.表1
34.变量名称变量取值坡度0～45
°
起火面积1m
×
1m～20m
×
20m引火源类型固体物质火灾、液体物质火灾海拔高度根据线路实际海拔高度选择植被类型根据线路实际植被类型选择天气晴、多云、小雨、雾风速根据线路实际风速等级选择
环境温度根据线路实际温度特点选择风速1级～7级风向根据线路实际风向分布选择场景数量10种以上线路区段覆盖率80％以上
35.在构建山火实验场景后，本技术实施例可以基于山火监测系统，采集不同高度、距离、方位、角度下的结构化山火监测数据，用于测试、校验、完善输电线路山火监测系统。
36.可选地，在本技术的一个实施例中，基于山火监测系统采集不同高度、距离、方位、角度下的结构化山火监测数据，包括：获取与火场之间的不同高度、距离、方位、角度下的红外视频与可见光视频数据；根据红外视频与可见光视频数据得到结构化山火监测数据。
37.在实际执行过程中，本技术实施例可以通过采集设备，如红外图像采集设备、可见光图像采集设备和无人机图像采集设备等，获取与火场之间的不同高度、距离、方位、角度下的红外视频与可见光视频数据，进而得到结构化山火监测数据，以测试、校验、完善输电线路的山火监测系统。
38.在步骤s102中，基于山火测量系统采集火场区域的多维度山火演化数据。
39.需要注意的是，多维度山火演化数据为多重场景、多重参数下的演化预测数据，本技术实施例可以基于山火测量系统采集火场区域的多维度山火演化数据，以支撑山火对输出电线路的危害评估。
40.可选地，在本技术的一个实施例中，基于山火测量系统采集火场区域的多维度山火演化数据，包括：采集火场区域的多个物理参数；利用多个物理参数构建不同情景下的山火演化预测模型。
41.作为一种可能实现的方式，本技术实施例可以通过如铠装热电偶、透射式能见度仪、辐射量热计、超声波式风速仪等设备，用以采集火场区域附近的物理参数，用以构建不同情景下的山火演化预测模型，支撑山火对输电线路的危害评估。
42.可选地，在本技术的一个实施例中，多个物理参数包括温度、能见度、辐射热通量和风速中的多种。
43.举例而言，本技术实施例采集的火场区域的多个物理参数可以包括温度、能见度、辐射热通量和风速中的多种，以涵盖影响山火实验评估的全部因素。
44.在步骤s103中，根据多维度山火演化数据获取山火时空演化特征总结山火蔓延扩散规律和对输电线路风险等级，并根据结构化山火监测数据提取不同测试场景的山火视频特征，生成山火全尺寸实验结果。
45.在实际执行过程中，山火全尺寸实验的步骤可以包括：
46.s1：调研线路地理环境信息，提炼实验变量设计要求，制定适宜的实验区域和时间段选择方案；
47.s2：实地调研实验场地，准确记录实验区域面积、坡度、植被类型，并挖掘防火带；
48.s3：测量初始环境参数，在开始实验前测量风速、风向、温度、湿度、海拔、能见度等环境参数，并在实验过程中实时记录环境参数变化；
49.s4：布置数据采集系统，将山火测量系统布置在实验区域内，记录布置测点位置和数量，并完成测试系统通信调试，根据输电线路与测试区域的相对位置和距离对应在距离
实验区域不同位置、角度处布置山火监测系统，并完成监测系统通信调试；
50.s5：布置引火源，将引火源放置在起火区域边缘，引火源可采用木柴、乙醇等以模拟不同火源类型；
51.s6：开展实验，点燃引火源，同步进行数据采集和实验现象记录，观察山火演化过程，在火势过大时及时干预灭火，并根据多维度山火演化数据获取山火时空演化特征总结山火蔓延扩散规律和对输电线路风险等级，根据结构化山火监测数据提取不同测试场景的山火视频特征，生成山火全尺寸实验结果；
52.s7：实验后处理，清理实验区域并熄灭余火，待起火区域完全冷却后方可开展下一组实验。
53.可选地，在本技术的一个实施例中，还包括：基于山火全尺寸实验结果计算山火预警监测阈值，并获取山火风险监测标准数据集。
54.在一些实施例中，可以通过分析山火测量系统采集数据，获取山火时空演化特征，总结山火蔓延扩散规律和对输电线路风险等级；并通过分析山火监测系统采集数据，提取不同测试场景山火视频特征，总结山火预警监测阈值，获取山火风险监测标准数据集。
55.结合图2至图4所示，以一个实施例对本技术实施例的山火全尺寸实验方法的工作原理进行详细阐述。
56.在实际执行过程中，用于支撑本技术实施例的山火全尺寸实验方法的山火全尺寸实验数据采集系统的结构可以如图2所示。
57.山火全尺寸实验数据采集系统可以包括山火监测系统和山火测量系统，其中，山火监测系统可以用于采集结构化山火监测数据，山火测量系统可以用于采集多维度山火演化数据。
58.具体地，山火监测系统可以包括红外图像采集设备、可见光图像采集设备以及无人机图像采集设备，以获取不同高度、距离、方位、角度下的结构化山火监测数据，用于测试、校验、完善输电线路山火监测系统，其布置形式如图3所示。
59.其中，图像采集设备及传输设备可以采用实验区域输电线路配备的标准设备系统，至少应包含6部以上红外图像采集设备及可见光图像采集设备，2套无人机采集设备、1套通信及终端设备和其他支撑设备。
60.山火监测系统可以设置于距离火源区域100m～5km范围内，监测设备中心线与火源区域夹角应覆盖0
°
～45
°
，无人机上可以搭载图像采集设备及无线传输设备，同步采集火源区域图像，测试高度应覆盖50m～300m。
61.山火测量系统可以包括铠装热电偶、透射式能见度仪、辐射量热计、超声波式风速仪等设备，用以采集火场区域附近的温度、能见度、辐射热通量、风速等物理参数，用以构建不同情景下的山火演化预测模型，支撑山火对输电线路的危害评估，其布置形式可以如图4所示。
62.其中，温度测试范围可以覆盖起火区域，测点布置密度以能够支撑火灾发生、蔓延、熄灭全过程表征为基本要求；能见度、辐射热测点可以布置在起火区域附近，需考虑风向、地形、距离等因素影响布置多组对照测点；风速测点应环绕布置在起火区域附近，以获取实验过程中起火区域风速场分布特点。
63.在实际应用过程中，基于上述山火全尺寸实验数据采集系统，本技术实施例进行
山火全尺寸实验的步骤可以包括：
64.s1：调研线路地理环境信息，提炼实验变量设计要求，制定适宜的实验区域和时间段选择方案；
65.s2：实地调研实验场地，准确记录实验区域面积、坡度、植被类型，并挖掘防火带；
66.s3：测量初始环境参数，在开始实验前测量风速、风向、温度、湿度、海拔、能见度等环境参数，并在实验过程中实时记录环境参数变化；
67.s4：布置数据采集系统，将山火测量系统布置在实验区域内，记录布置测点位置和数量，并完成测试系统通信调试，根据输电线路与测试区域的相对位置和距离对应在距离实验区域不同位置、角度处布置山火监测系统，并完成监测系统通信调试；
68.s5：布置引火源，将引火源放置在起火区域边缘，引火源可采用木柴、乙醇等以模拟不同火源类型；
69.s6：开展实验，点燃引火源，同步进行数据采集和实验现象记录，观察山火演化过程，在火势过大时及时干预灭火，并根据多维度山火演化数据获取山火时空演化特征总结山火蔓延扩散规律和对输电线路风险等级，根据结构化山火监测数据提取不同测试场景的山火视频特征，生成山火全尺寸实验结果；
70.s7：实验后处理，清理实验区域并熄灭余火，待起火区域完全冷却后方可开展下一组实验。
71.s8：通过分析山火测量系统采集数据，获取山火时空演化特征，总结山火蔓延扩散规律和对输电线路风险等级；并通过分析山火监测系统采集数据，提取不同测试场景山火视频特征，总结山火预警监测阈值，获取山火风险监测标准数据集。
72.根据本技术实施例提出的山火全尺寸实验方法，可以基于山火监测系统采集全尺寸的结构化山火监测数据，提取不同测试场景的山火视频特征，并基于山火测量系统采集火场区域的多维度山火演化数据，获取山火时空演化特征总结山火蔓延扩散规律和对输电线路风险等级，进而生成山火全尺寸实验结果，实现山火全尺寸实验，为输电线路山火监测预警提供标准化校验数据集，从而提升输电线路山火风险评估预警准确性。由此，解决了相关技术中，由于数据类型有限，野外观测易受距离和环境因素的限制，且山火全尺寸实验开展困难，从而导致山火监测系统评估困难的技术问题。
73.其次参照附图描述根据本技术实施例提出的山火全尺寸实验装置。
74.图5是本技术实施例的山火全尺寸实验装置的方框示意图。
75.如图5所示，该山火全尺寸实验装置10包括：第一采集模块100、第二采集模块200和生成模块300。
76.具体地，第一采集模块100，用于基于山火监测系统采集不同高度、距离、方位、角度下的结构化山火监测数据。
77.第二采集模块200，用于基于山火测量系统采集火场区域的多维度山火演化数据。
78.生成模块300，用于根据多维度山火演化数据获取山火时空演化特征总结山火蔓延扩散规律和对输电线路风险等级，并根据结构化山火监测数据提取不同测试场景的山火视频特征，生成山火全尺寸实验结果。
79.可选地，在本技术的一个实施例中，第二采集模块200包括：采集单元和构建单元。
80.其中，采集单元，用于采集火场区域的多个物理参数。
81.构建单元，用于利用多个物理参数构建不同情景下的山火演化预测模型。
82.可选地，在本技术的一个实施例中，多个物理参数包括温度、能见度、辐射热通量和风速中的多种。
83.可选地，在本技术的一个实施例中，第一采集模块100包括：第一获取单元和第二获取单元。
84.其中，第一获取单元，用于获取与火场之间的不同高度、距离、方位、角度下的红外视频与可见光视频数据。
85.第二获取单元，用于根据红外视频与可见光视频数据得到结构化山火监测数据。
86.可选地，在本技术的一个实施例中，山火全尺寸实验装置10还包括：计算模块。
87.其中，计算模块，用于基于山火全尺寸实验结果计算山火预警监测阈值，并获取山火风险监测标准数据集。
88.需要说明的是，前述对山火全尺寸实验方法实施例的解释说明也适用于该实施例的山火全尺寸实验装置，此处不再赘述。
89.根据本技术实施例提出的山火全尺寸实验装置，可以基于山火监测系统采集全尺寸的结构化山火监测数据，提取不同测试场景的山火视频特征，并基于山火测量系统采集火场区域的多维度山火演化数据，获取山火时空演化特征总结山火蔓延扩散规律和对输电线路风险等级，进而生成山火全尺寸实验结果，实现山火全尺寸实验，为输电线路山火监测预警提供标准化校验数据集，从而提升输电线路山火风险评估预警准确性。由此，解决了相关技术中，由于数据类型有限，野外观测易受距离和环境因素的限制，且山火全尺寸实验开展困难，从而导致山火监测系统评估困难的技术问题。
90.图6为本技术实施例提供的电子设备的结构示意图。该电子设备可以包括：
91.存储器601、处理器602及存储在存储器601上并可在处理器602上运行的计算机程序。
92.处理器602执行程序时实现上述实施例中提供的山火全尺寸实验方法。
93.进一步地，电子设备还包括：
94.通信接口603，用于存储器601和处理器602之间的通信。
95.存储器601，用于存放可在处理器602上运行的计算机程序。
96.存储器601可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
97.如果存储器601、处理器602和通信接口603独立实现，则通信接口603、存储器601和处理器602可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构(industry standard architecture，简称为isa)总线、外部设备互连(peripheral component，简称为pci)总线或扩展工业标准体系结构(extended industry standard architecture，简称为eisa)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
98.可选地，在具体实现上，如果存储器601、处理器602及通信接口603，集成在一块芯片上实现，则存储器601、处理器602及通信接口603可以通过内部接口完成相互间的通信。
99.处理器602可能是一个中央处理器(central processing unit，简称为cpu)，或者是特定集成电路(application specific integrated circuit，简称为asic)，或者是被配
置成实施本技术实施例的一个或多个集成电路。
100.本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上的山火全尺寸实验方法。
101.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或n个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
102.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“n个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
103.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或n个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本技术的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本技术的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
104.在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或n个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
105.应当理解，本技术的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，n个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
106.本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介
质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
107.此外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
108.上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。