CN109446289A - 一种基于环境风险的电网gis精细预警*** - Google Patents

一种基于环境风险的电网gis精细预警*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于环境风险的电网GIS精细预警***，包括GIS服务器、GIS数据库模块、气象灾害预警模块、综合预警模块、显示模块、巡视控制模块、多个巡视机以及多个巡视检测模块；巡视数据为输电网络线路50‑100m范围内的危险物体数据，所述危险物体数据包括危险物体的高度和尺寸；综合预警模块对GIS数据库中的数据综合处理获得环境预警数据，综合预警模块将环境预警数据显示在显示模块上。GIS***收集气象预警信息后结合无人机收集的环境危险物体数据一并处理，将气象预警信息与危险物体进行整合，凸显气象风险等级高的位置的危险物体，这样的预警方式更容易提前排除风险因素和布置抢险资源。

Description

一种基于环境风险的电网GIS精细预警***
技术领域
本发明属于电力电网领域，涉及电网GIS***，尤其涉及一种基于环境风险的电网GIS精细预警***。
背景技术
气象灾害是指大气对人类的生命财产和国民经济建设及国防建设等造成的直接或间接的损害，自然灾害会造成几百万元到几百亿元的损失，同时也会造成灾害区内不计其数的伤亡人数。气象灾害是自然灾害之一。主要包括亚洲热带风暴，中国沿海城市区域出现的台风、南方地区的干旱、高温、山洪、雷暴、中国北方的沙尘暴等。北美地区常见的飓风、***、冰雹、暴雨(雪)。中国是世界上自然灾害发生十分频繁、灾害种类甚多，造成损失十分严重的少数国家之一。当灾害天气来临时，电网设备周围的物体如果发生事故将对电网造成很大影响，因此对电网周围的危险物体进行预警有很大必要。
申请号201720333933.1公开了一种清除导地线飘挂物的装置，通过固定在地面上的激光器主体实现无接触地将导地线上的飘挂物清除掉，解决了传统清除输电线路上飘挂物的方法存在的人员登高作业、所需工时长、消耗体力大、作业难度大、作业风险高、社会经济效益下降及给周边人员生活带来不便等技术问题。但是其仅能够对发现以后的周边物体进行清除，并不能进行危险物体的预警。
申请号201620428026.0公开了一种架空输电线路保护区内防施工车辆外力破坏管控***，包括电场感应探测模块、接收模块以及展示模块；所述电场感应探测模块和展示模块均与接收模块进行相互通信；所述电场感应探测模块固定于施工车辆的作业臂顶端；所述接收模块设置于施工车辆驾驶室；所述展示模块安装于远程控制室中。可降低施工车辆对架空输电线路造成外力破坏的概率与施工车辆驾驶员及车辆周边施工人员触电风险；通过采用该管控***，对施工车辆进行实时的远程管控，可降低输电线路故障停运率；并大大减轻了运行人员工作量。但是其仅能对一固定位置的周边车辆进行监控，且需要在车辆上安装接收器，当出现未知的周边物体时，不能起到预警作用。
因此，目前急需一种可以巡视电网周边危险物体以提供预警的***。
发明内容
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
针对上述内容，为解决上述缺陷，提供一种基于环境风险的电网GIS精细预警***，其特征在于包括GIS服务器、GIS数据库模块、气象灾害预警模块、综合预警模块、显示模块、巡视控制模块、多个巡视机以及多个巡视检测模块；所述GIS数据库模块、气象灾害预警模块、综合预警模块、巡视控制模块分别与GIS服务器信号连接，GIS服务器从气象灾害预警模块收集气象灾害预警数据，并将气象灾害预警数据保存在GIS数据库模块中，GIS服务器从巡视控制模块收集巡视数据，并将巡视数据保存在GIS数据库模块中，巡视数据为输电网络线路50-100m范围内的危险物体数据，所述危险物体数据包括危险物体的高度和尺寸；综合预警模块对GIS数据库中的数据综合处理获得环境预警数据，综合预警模块将环境预警数据显示在显示模块上。
GIS数据库模块中储存有含经纬度信息的地图和输电网络数据，其输电网络数据格式为(Lng1，Lat1，HS)，其中Lng1为输电设备的经度，Lat1为输电设备的纬度，HS为输电设备的高度。
所述气象灾害预警模块每次从气象数据中心获取未来24-72小时的灾害预警数据；所述灾害预警数据为包含经纬度信息的风力、降水量，数据格式为(Lng2，Lat2，F，R，T)；其中Lng2为经度，Lat2为纬度，F为风力，R为降水量，T为时刻，每次获得新的灾害预警数据，则将上一次收集的灾害预警数据删除，保证GIS数据库模块中仅保存最新的灾害预警数据。
巡视控制模下设多个巡视机，所述巡视机为无人机；巡视机内设置有飞行控制模块和巡视检测模块；巡视检测模块包括摄影模块和超声模块；所述超声模块为上下设置的两个超声探头，两个超声探头用于检测危险物体高度，摄影模块用于拍摄危险物体，用于进一步识别危险物体的尺寸。
巡视机的巡视路线沿着输电网络的线路，即巡视机的巡视路径为输电网络线路的正上方；巡视机巡视时对输电网络线路两侧50m以内的高度大于输电设备高度的物体进行检测，判定输电网络线路两侧50m以内的高度大于输电设备高度且高度大于该物体到输电网络线路的垂直距离的物体为危险物体，获得危险物体高度和尺寸。
巡视机将巡视检测模块检测到的危险物体数据上传至GIS服务器，所述危险物体数据的格式为(Lng3，Lat3，HW，L)，其中Lng3为巡视机拍摄时所在的经度，Lat3为巡视机拍摄时所在的纬度，HW为危险物体的高度，L为危险物体在垂直于输电网络线路上的投影的长度。
巡视机巡视的具体过程为：
1)GIS服务器将需要巡视的路径以及需巡视路径上的输电网络数据发送至巡视控制模块；
2)巡视控制模块将需要巡视的路径以及需巡视路径上的输电网络数据发送至巡视机；
3)巡视机的飞行控制模块按照巡视路径控制巡视机飞行，飞行高度为其中J为巡视机的可检测距离；
4)巡视机仅检测垂直于巡视路径的物体，当巡视机检测到巡视路径两侧出现高度大于巡视机所在位置的HS的物体时，计算该物体到达巡视机所在位置的距离，如果物体的高度大于该物体到达巡视机位置的距离，巡视机对该物体进行拍摄；
5)巡视机结合该物体到达巡视机位置的距离和拍摄图像计算该物体垂直于巡视路径的投影的长度，并生成危险物体数据(Lng3，Lat3，HW，L)，其中Lng3为巡视机拍摄时所在的经度，Lat3为巡视机拍摄时所在的纬度，HW为危险物体的高度，L为危险物体在垂直于输电网络线路上的投影的长度。
巡视机内设置飞行控制模块和巡视检测模块；飞行控制模块内设置有导航模块，导航模块内设GPS模块；巡视检测模块内设置有摄影模块、超声模块、影像存储模块和影像识别模块；摄影模块和超声模块的数量为两个，分别设置在巡视机相对的两侧；为上下设置的两个超声探头，根据三角形原理计算物体的高度和距离；影像存储模块用于存储摄影模块拍摄的图像，影像识别模块用于结合超声模块检测的物理的距离和影像存储模块中的图像计算危险物体在垂直于输电网络线路上的投影的长度。
综合预警模块将灾害预警数据综合处理为预警数据，所述预警数据的格式为(Lng2，Lat2，V，T)；其中V＝(F/F0)×(R/R0)；其中F0为风力阈值，R0为降水量阈值，两个阈值提前由人为进行设置；
综合预警模块将预警数据和危险物体数据转化为风险数据，即当(Lng2，Lat2，V，T)和(Lng3，Lat3，HW，L)的经纬度相同时合成(Lng4，Lat4，V，HW，L，T)并计算出(Lng4，Lat4，S，T)；其中，Lng4等于危险物体对应的Lng3，Lat4等于危险物体对应的Lat3，S＝V×HW×L。
显示模块的背景为地图背景，综合预警模块将风险数据显示在显示模块的地图背景上，其中显示根据Lng4、Lat4确定显示的坐标，根据S显示不同浓度的颜色，S值越大颜色越深，根据T作为时间变化的时间轴，动态显示。
本发明的优点在于：
本发明采用无人机对电网周边的环境进行巡视，当发现危险物体时进行检测并记录；GIS***收集气象预警信息后结合无人机收集的环境危险物体数据一并处理，将气象预警信息与危险物体进行整合，凸显气象风险等级高的位置的危险物体，这样的预警方式更容易提前排除风险因素和布置抢险资源。本发明还提供了一种新的无人机巡视结构，包括超声模块和拍摄模块，为电网安全提供了新的巡视方式。巡视机拍摄的图像可以人工筛查，人工筛查可以进行非危险物体的排除，通过人工筛查进一步提高风险预测的准确性。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
附图1示出了根据本发明实施方式的***结构示意图；
附图2示出了根据本发明实施方式的巡视模块结构示意图；
附图3示出了根据本发明实施方式的巡视模块巡视时平视图；
附图4示出了根据本发明实施方式的巡视模块巡视时俯视图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
根据本发明的实施方式，提出一种如图1-4所示的一种基于环境风险的电网GIS精细预警***，其特征在于包括GIS服务器、GIS数据库模块、气象灾害预警模块、综合预警模块、显示模块、巡视控制模块、多个巡视机以及多个巡视检测模块；所述GIS数据库模块、气象灾害预警模块、综合预警模块、巡视控制模块分别与GIS服务器信号连接，GIS服务器从气象灾害预警模块收集气象灾害预警数据，并将气象灾害预警数据保存在GIS数据库模块中，GIS服务器从巡视控制模块收集巡视数据，并将巡视数据保存在GIS数据库模块中，巡视数据为输电网络线路50-100m范围内的危险物体数据，所述危险物体数据包括危险物体的高度和尺寸；综合预警模块对GIS数据库中的数据综合处理获得环境预警数据，综合预警模块将环境预警数据显示在显示模块上。
GIS数据库模块中储存有含经纬度信息的地图和输电网络数据，其输电网络数据格式为(Lng1，Lat1，HS)，其中Lng1为输电设备的经度，Lat1为输电设备的纬度，HS为输电设备的高度。
所述气象灾害预警模块每次从气象数据中心获取未来24-72小时的灾害预警数据；所述灾害预警数据为包含经纬度信息的风力、降水量，数据格式为(Lng2，Lat2，F，R，T)；其中Lng2为经度，Lat2为纬度，F为风力，R为降水量，T为时刻，每次获得新的灾害预警数据，则将上一次收集的灾害预警数据删除，保证GIS数据库模块中仅保存最新的灾害预警数据。
巡视控制模下设多个巡视机，所述巡视机为无人机；巡视机内设置有飞行控制模块和巡视检测模块；巡视检测模块包括摄影模块1和超声模块2；所述超声模块为上下设置的两个超声探头，两个超声探头用于检测危险物体高度，摄影模块用于拍摄危险物体3，用于进一步识别危险物体的尺寸。
巡视机的巡视路线沿着输电网络的线路，即巡视机的巡视路径为输电网络线路的正上方；巡视机巡视时对输电网络线路两侧50m以内的高度大于输电设备高度的物体进行检测，判定输电网络线路两侧50m以内的高度大于输电设备高度且高度大于该物体到输电网络线路的垂直距离的物体为危险物体，获得危险物体高度和尺寸。
巡视机将巡视检测模块检测到的危险物体数据上传至GIS服务器，所述危险物体数据的格式为(Lng3，Lat3，HW，L)，其中Lng3为巡视机拍摄时所在的经度，Lat3为巡视机拍摄时所在的纬度，HW为危险物体的高度，L为危险物体在垂直于输电网络线路上的投影的长度。
巡视机巡视的具体过程为：
1)GIS服务器将需要巡视的路径以及需巡视路径上的输电网络数据发送至巡视控制模块；
2)巡视控制模块将需要巡视的路径以及需巡视路径上的输电网络数据发送至巡视机；
3)巡视机的飞行控制模块按照巡视路径控制巡视机飞行，飞行高度为其中J为巡视机的可检测距离；
4)巡视机仅检测垂直于巡视路径的物体，当巡视机检测到巡视路径两侧出现高度大于巡视机所在位置的HS的物体时，计算该物体到达巡视机所在位置的距离，如果物体的高度大于该物体到达巡视机位置的距离，巡视机对该物体进行拍摄；
5)巡视机结合该物体到达巡视机位置的距离和拍摄图像计算该物体垂直于巡视路径的投影的长度，并生成危险物体数据(Lng3，Lat3，HW，L)，其中Lng3为巡视机拍摄时所在的经度，Lat3为巡视机拍摄时所在的纬度，HW为危险物体的高度，L为危险物体在垂直于输电网络线路上的投影的长度。
巡视机内设置飞行控制模块和巡视检测模块；飞行控制模块内设置有导航模块，导航模块内设GPS模块；巡视检测模块内设置有摄影模块、超声模块、影像存储模块和影像识别模块；摄影模块和超声模块的数量为两个，分别设置在巡视机相对的两侧；为上下设置的两个超声探头，根据三角形原理计算物体的高度和距离；影像存储模块用于存储摄影模块拍摄的图像，影像识别模块用于结合超声模块检测的物理的距离和影像存储模块中的图像计算危险物体在垂直于输电网络线路上的投影的长度。
综合预警模块将灾害预警数据综合处理为预警数据，所述预警数据的格式为(Lng2，Lat2，V，T)；其中V＝(F/F0)×(R/R0)；其中F0为风力阈值，R0为降水量阈值，两个阈值提前由人为进行设置；
综合预警模块将预警数据和危险物体数据转化为风险数据，即当(Lng2，Lat2，V，T)和(Lng3，Lat3，HW，L)的经纬度相同时合成(Lng4，Lat4，V，HW，L，T)并计算出(Lng4，Lat4，S，T)；其中，Lng4等于危险物体对应的Lng3，Lat4等于危险物体对应的Lat3，S＝V×HW×L。
显示模块的背景为地图背景，综合预警模块将风险数据显示在显示模块的地图背景上，其中显示根据Lng4、Lat4确定显示的坐标，根据S显示不同浓度的颜色，S值越大颜色越深，根据Ti作为时间变化的时间轴，动态显示。
危险物体数据上传至GIS数据库时，GIS服务器可以调用巡视机拍摄的危险物体的图像，进而进行人工筛查，人工筛查可以进行非危险物体的排除，通过人工筛查进一步提高风险预测的准确性。具体的当危险物体对应的风险数据大于阈值时，GIS服务器从巡视机调取对应的危险物体的图像并显示在筛查模块上进行人工筛查。人工筛查后，对非危险物体进行排除，对高风险物体进行着重标记，并显示在显示模块上。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于环境风险的电网GIS精细预警***，其特征在于包括GIS服务器、GIS数据库模块、气象灾害预警模块、综合预警模块、显示模块、巡视控制模块、多个巡视机以及多个巡视检测模块；所述GIS数据库模块、气象灾害预警模块、综合预警模块、巡视控制模块分别与GIS服务器信号连接，GIS服务器从气象灾害预警模块收集气象灾害预警数据，并将气象灾害预警数据保存在GIS数据库模块中，GIS服务器从巡视控制模块收集巡视数据，并将巡视数据保存在GIS数据库模块中，巡视数据为输电网络线路50-100m范围内的危险物体数据，所述危险物体数据包括危险物体的高度和尺寸；综合预警模块对GIS数据库中的数据综合处理获得环境预警数据，综合预警模块将环境预警数据显示在显示模块上。
2.根据权利要求1所述的基于环境风险的电网GIS精细预警***，其特征在于：所述GIS数据库模块中储存有含经纬度信息的地图和输电网络数据，其输电网络数据格式为(Lng1，Lat1，HS)，其中Lng1为输电设备的经度，Lat1为输电设备的纬度，HS为输电设备的高度。
3.根据权利要求2所述的基于环境风险的电网GIS精细预警***，其特征在于：所述气象灾害预警模块每次从气象数据中心获取未来24-72小时的灾害预警数据；所述灾害预警数据为包含经纬度信息的风力、降水量，数据格式为(Lng2，Lat2，F，R，T)；其中Lng2为经度，Lat2为纬度，F为风力，R为降水量，T为时刻，每次获得新的灾害预警数据，则将上一次收集的灾害预警数据删除，保证GIS数据库模块中仅保存最新的灾害预警数据。
4.根据权利要求3所述的基于环境风险的电网GIS精细预警***，其特征在于：巡视控制模下设多个巡视机，所述巡视机为无人机；巡视机内设置有飞行控制模块和巡视检测模块；巡视检测模块包括摄影模块和超声模块；所述超声模块为上下设置的两个超声探头，两个超声探头用于检测危险物体高度，摄影模块用于拍摄危险物体，用于进一步识别危险物体的尺寸。
5.根据权利要求4所述的基于环境风险的电网GIS精细预警***，其特征在于：巡视机的巡视路线沿着输电网络的线路，即巡视机的巡视路径为输电网络线路的正上方；巡视机巡视时对输电网络线路两侧50m以内的高度大于输电设备高度的物体进行检测，判定输电网络线路两侧50m以内的高度大于输电设备高度且高度大于该物体到输电网络线路的垂直距离的物体为危险物体，获得危险物体高度和尺寸。
6.根据权利要求5所述的基于环境风险的电网GIS精细预警***，其特征在于：巡视机将巡视检测模块检测到的危险物体数据上传至GIS服务器，所述危险物体数据的格式为(Lng3，Lat3，HW，L)，其中Lng3为巡视机拍摄时所在的经度，Lat3为巡视机拍摄时所在的纬度，HW为危险物体的高度，L为危险物体在垂直于输电网络线路上的投影的长度。
7.根据权利要求6所述的基于环境风险的电网GIS精细预警***，其特征在于：巡视机巡视的具体过程为：
1)GIS服务器将需要巡视的路径以及需巡视路径上的输电网络数据发送至巡视控制模块；
2)巡视控制模块将需要巡视的路径以及需巡视路径上的输电网络数据发送至巡视机；
3)巡视机的飞行控制模块按照巡视路径控制巡视机飞行，飞行高度为其中J为巡视机的可检测距离；
4)巡视机仅检测垂直于巡视路径的物体，当巡视机检测到巡视路径两侧出现高度大于巡视机所在位置的HS的物体时，计算该物体到达巡视机所在位置的距离，如果物体的高度大于该物体到达巡视机位置的距离，巡视机对该物体进行拍摄；
5)巡视机结合该物体到达巡视机位置的距离和拍摄图像计算该物体垂直于巡视路径的投影的长度，并生成危险物体数据(Lng3，Lat3，HW，L)，其中Lng3为巡视机拍摄时所在的经度，Lat3为巡视机拍摄时所在的纬度，HW为危险物体的高度，L为危险物体在垂直于输电网络线路上的投影的长度。
8.根据权利要求7所述的基于环境风险的电网GIS精细预警***，其特征在于：巡视机内设置飞行控制模块和巡视检测模块；飞行控制模块内设置有导航模块，导航模块内设GPS模块；巡视检测模块内设置有摄影模块、超声模块、影像存储模块和影像识别模块；摄影模块和超声模块的数量为两个，分别设置在巡视机相对的两侧；为上下设置的两个超声探头，根据三角形原理计算物体的高度和距离；影像存储模块用于存储摄影模块拍摄的图像，影像识别模块用于结合超声模块检测的物理的距离和影像存储模块中的图像计算危险物体在垂直于输电网络线路上的投影的长度。
9.根据权利要求8所述的基于环境风险的电网GIS精细预警***，其特征在于：综合预警模块将灾害预警数据综合处理为预警数据，所述预警数据的格式为(Lng2，Lat2，V，T)；其中V＝(F/F0)×(R/R0)；其中F0为风力阈值，R0为降水量阈值，两个阈值提前由人为进行设置；
综合预警模块将预警数据和危险物体数据转化为风险数据，即当(Lng2，Lat2，V，T)和(Lng3，Lat3，HW，L)的经纬度相同时合成(Lng4，Lat4，V，HW，L，T)并计算出(Lng4，Lat4，S，T)；其中，Lng4等于危险物体对应的Lng3，Lat4等于危险物体对应的Lat3，S＝V×HW×L。
10.根据权利要求9所述的基于环境风险的电网GIS精细预警***，其特征在于：显示模块的背景为地图背景，综合预警模块将风险数据显示在显示模块的地图背景上，其中显示根据Lng4、Lat4确定显示的坐标，根据S显示不同浓度的颜色，S值越大颜色越深，根据T作为时间变化的时间轴，动态显示。
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