基于唤醒机制的输电线路火灾监测预警系统的制作方法

本发明涉及输电线路安全，尤其涉及基于唤醒机制的输电线路火灾监测预警系统。

背景技术：

1、偏远地区输电线路一般位于山地、森林之中，山林环境极易发生火灾事件，导致大规模停电事故，造成电网系统的重大损失。因此对于输电线路的安全隐患进行及时准确地检测尤为重要。

2、目前主流的监测方法是在输电线路上安装摄像机进行24小时实时监控，通过提取监控图像特征，分析烟雾图像以实时监控并判断输电线路是否存在火灾隐患。当火灾发生时，可通过出现特征烟雾图像来完成预警工作，现有方法的缺点在于：

3、(1)火灾属于小概率事件，而输电线路上安装的摄像头24小时运行，耗能巨大，对于极少发生火灾的输电线路而言，预警监测系统的能耗过大、传输效率低、设备的使用寿命严重缩短。

4、(2)偏远地区输电线路数据传输距离远，对于偏远地区的输电线路，通信距离可长达10km，若持续传输图像，浪费带宽资源，易造成网络拥挤，传输数据易失败，传输效率低，且大量图像的分析也十分耗能，分析时效性降低。

技术实现思路

1、本发明提供基于唤醒机制的输电线路火灾预警监测系统，以解决输电线路全天候监测能耗大、数据分析量大的问题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、提供一种基于唤醒机制的输电线路火灾预警监测系统，包括：

4、环境参数监测模块，用于采集输电线路环境参数，所述环境参数包括环境温度和环境湿度；

5、第一微控模块，用于根据所述环境参数确定所述输电线路所在环境的燃烧性指标，根据所述燃烧性指标生成第一控制信号；

6、图像采集模块，用于根据所述第一控制信号采集所述输电线路的当前图像；

7、第二微控模块，用于根据所述当前图像生成火灾检测结果；

8、监测预警模块，用于根据所述火灾检测结果生成预警信息。

9、本发明基于环境参数监测和烟雾图像采集的双模式融合火灾监测系统，先根据环境参数确定初步监测结果，再根据初步监测结果启动图像采集设备做进一步检测。初步监测由环境参数监测模块和第一微控模块共同完成，虽然也需要24小时不间断工作，但相比直接图像监测所需采集和分析的数据量更小。由于初步监测致使图像采集和分析数据量极大降低，图像采集模块和第二微控模块的工作量也随之降低，降低了系统能耗，延长各模块的使用寿命。

10、在一些实施方式中，所述根据所述燃烧性指标生成第一控制信号，包括：若所述燃烧性指标大于等于燃烧阈值，则生成第一控制信号。

11、在一些实施方式中，所述第二微控模块还用于接收所述第一控制信号，并基于所述第一控制信号生成第二控制信号；将所述第二控制信号发送至图像采集模块，控制所述图像采集模块采集所述输电线路的当前图像。

12、在一些实施方式中，所述图像采集模块响应于所述第二控制信号从休眠模式切换为工作模式，并在预定时间后从工作模式切换为休眠模式；在工作模式下，所述图像采集模块根据所述第二控制信号携带的预定采集方式采集所述输电线路的当前图像。

13、在一些实施方式中，所述预定采集方式包括采集频率、采集时间和采集角度中的至少一种。

14、在一些实施方式中，所述第一微控模块和第二微控模块通过第一lora通信模块连接，所述第二微控模块和所述监测预警模块通过第二lora通信模块连接。

15、在一些实施方式中，所述第一微控模块和所述第二微控模块为stm32微控制器。

16、在一些实施方式中，所述燃烧性指标计算为：

17、

18、其中，r为燃烧性指标；t＝1、2、…、n，n为降水后的天数；t为每天的空气温度；d为每天的水汽饱和差，计算为：其中，rh为每天的相对湿度。

19、在一些实施方式中，所述根据所述当前图像生成火灾检测结果，包括：

20、对所述当前图像进行预处理，得到第一图像特征矩阵；

21、对所述输电线路的初始图像进行所述预处理，得到第二图像特征矩阵；

22、基于所述第一图像特征矩阵和所述第二图像特征矩阵的对比结果生成火灾检测结果。

23、在一些实施方式中，所述预处理包括：

24、对图像进行灰度处理、二值化处理，得到二值化图像；

25、将所述二值化图像划分为网格图像，统计每一网格中像素为1的像素点个数，基于所述像素点个数构成所述网格图像的初始特征矩阵；

26、采用3σ准则确定所述初始特征矩阵中的异常元素，剔除所异常元素，得到所述图像的特征矩阵。

27、本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

28、通过环境参数监测模块进行火灾初步监测，根据初步监测结果启动图像采集模块做进一步检测，相比直接采用烟雾图像检测所需采集和分析的数据量更小，降低了系统能耗；所需传输的数据量减小，降低了网络拥堵和数据丢失的风险；分析数据量减小，提高了监测时效性。采用lora无线通信技术传输数据，解决了偏远地区远距离传输问题，数据传输稳定且传输耗能低。

技术特征：

1.基于唤醒机制的输电线路火灾监测预警系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于唤醒机制的输电线路火灾监测预警系统，其特征在于，所述根据所述燃烧性指标生成第一控制信号，包括：若所述燃烧性指标大于等于燃烧阈值，则生成第一控制信号。

3.根据权利要求1所述的基于唤醒机制的输电线路火灾监测预警系统，其特征在于，所述第二微控模块还用于接收所述第一控制信号，并基于所述第一控制信号生成第二控制信号；将所述第二控制信号发送至图像采集模块，控制所述图像采集模块采集所述输电线路的当前图像。

4.根据权利要求3所述的基于唤醒机制的输电线路火灾监测预警系统，其特征在于，所述图像采集模块响应于所述第二控制信号从休眠模式切换为工作模式，并在预定时间后从工作模式切换为休眠模式；在工作模式下，所述图像采集模块根据所述第二控制信号携带的预定采集方式采集所述输电线路的当前图像。

5.根据权利要求4所述的基于唤醒机制的输电线路火灾监测预警系统，其特征在于，所述预定采集方式包括采集频率、采集时间和采集角度中的至少一种。

6.根据权利要求3所述的基于唤醒机制的输电线路火灾监测预警系统，其特征在于，所述第一微控模块和第二微控模块通过第一lora通信模块连接，所述第二微控模块和所述监测预警模块通过第二lora通信模块连接。

7.根据权利要求1所述的基于唤醒机制的输电线路火灾监测预警系统，其特征在于，所述第一微控模块和所述第二微控模块为stm32微控制器。

8.根据权利要求1所述的基于唤醒机制的输电线路火灾监测预警系统，其特征在于，所述燃烧性指标计算为：

9.根据权利要求1所述的基于唤醒机制的输电线路火灾监测预警系统，其特征在于，所述根据所述当前图像生成火灾检测结果，包括：

10.根据权利要求9所述的基于唤醒机制的输电线路火灾监测预警系统，其特征在于，所述预处理包括：

技术总结
本发明公开了基于唤醒机制的输电线路火灾预警监测系统，设计输电线安全技术领域。系统包括：环境参数监测模块、第一微控模块、图像采集模块、第二微控模块和监测预警模块。第一微控模块先根据环境参数确定初步监测结果，再根据初步监测结果启动图像采集设备做进一步检测；第二微控模块分析图像得到火灾检测结果，并发至监测预警模块实现火灾预警。由于初步监测极大降低了所需采集和分析的数据量，图像采集模块和第二微控模块的工作量也随之降低，降低了监测系统能耗。各模块之间所需传输的数据量降低，避免了传输通道拥挤、数据传输不及时或丢包的问题，为数据分析提供了更准确的数据。

技术研发人员：马小敏,刘曦,范松海,刘凡,方玉,刘益岑,刘小江,罗洋,马啟潇,王亮,廖文龙,马永慧,向红,唐志萍,邵千秋
受保护的技术使用者：国网四川省电力公司电力科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/11/7