[发明专利]基于网格流的输电线路火灾蔓延预测方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种输电线路火灾蔓延的预测方法及系统，尤其是一种基于网格流的输电线路火灾蔓延预测方法及系统。

背景技术

近年来随着城市和工业的不断发展，电力需求急剧增加。随着电力基础设施的不断建设，输电线路规模不断扩大，输电线路电压等级也越来越高，我国电力工业已进入了以大机组、高电压、高自动化为特征的大电网时代，成为了关系国民经济与社会可持续发展的基础性行业和支柱性产业。然而输电线路大多远离城市，穿越山区与农田，极易受到山火与农田秸秆燃烧等火灾的侵袭，造成输电线路故障，因此输电线路火灾监测对电力输送系统运行与维护具有重要意义。

随着科技的高速发展，对电网中输电线路的安全要求性越来越高。然而我国每年因为各种灾害导致的输电线路损毁事件频频发生，近年发生频率更是直线上升，其中以火灾、冰灾和风灾导致的灾害情况尤为严重，由此导致的经济损失更是无法衡量。分析我国近些年火灾情况，不难发现我省的火灾成区域性和季节性分布：南方主要以山区为主，每逢清明、冬至等传统祭祖节日期间，火灾多由人们大量燃烧纸钱、燃放烟火爆竹所致；而我省北方以平原为主，是油菜、冬麦和玉米高粱的主产区，每当农作物收割后，大面积的秸秆焚烧对输电线路的安全运行造成很大的危害。火灾对输电线路的安全存在严重的影响，同时更加严重影响着人们的生活和生产。

当前国内的输电线路火灾监测技术还很不完善，大部分都利用卫星或红外监测给出火点坐标，再通过简单的距离计算给出预警。这些方法没有考虑火点与输电线路周边的地理地貌和植被环境，也忽略了较远距离火灾的蔓延对输电线路可能造成的潜在影响，因而并不能给出准确的预报，往往产生误报。

火灾蔓延通常是指火势通过某种媒介的作用(如通过墙壁或金属管的热传导)、火焰的直接接触或火焰燃烧产物的接触(如通过热对流、飞火)，使燃烧沿水平表面不断引燃邻近可燃物发展扩大的现象，广义上来看，火灾蔓延又包括房间与房间的蔓延，外部与内部、整体与局部的蔓延，以及相邻建筑物之间的蔓延。输电线路大多分布于野外，因此在输电线路火灾检测中，火灾蔓延模拟的关键问题是如何利用GIS模型化和可视化的手段描述受灾区域地理信息与火灾现象。

发明内容

本发明是为避免上述已有技术中存在的不足之处，提供一种基于网格流的输电线路火灾蔓延预测方法及系统，以对输电线路火灾状态进行提前预测并给出报警。

本发明为解决技术问题采用以下技术方案。

基于网格流的输电线路火灾蔓延预测方法，其特点是，包括如下步骤：

步骤1：利用火点采集设备获取火点信息，所述火点信息包括火点位置、火点面积、火情强度、发生时间，并结合历史数据剔除噪声与伪火点；(需要电力公司支持数据，获取输电线路杆塔位置坐标；)

步骤2：通过时态GIS更新系统定期获取地理GIS信息，按照指定精度将受灾区域GIS图像划分成网格图像，得到受灾区域的网格地形；

步骤3：结合资源卫星数据库，采用地物识别方法对步骤2中得到的受灾区域网格识别每个网格的地物类别信息，并计算相邻网格的地物空间相关性；

步骤4：结合受灾区域气象信息，利用影响火灾的多种气象因素对步骤3中得到的地物空间相关性进行加权，计算跨网格火灾蔓延强度，获取受灾区域的火灾蔓延加权网格图；

步骤5：利用网格流算法(网格流源自图论中的网络流算法，给定指定的一个图，其中有两个特殊的点源S(Sources)和汇T(Sinks)，每条边有指定的容量(Capacity)，求满足条件的从S到T的最大流(MaxFlow)。在网格流中图不再是任意拓扑结构的图，而是规则的网格。但是是对规则网络的，算法当然不会有太大改变。标准的网络流其计算过程参见常见的图论教科书。但是由于是规则的网格，连通情况简单，不用考虑一般图论太复杂的情况，所以采用同样的网络流算法在网格上会速度明显快的多，这也是我们采用这种方法的一个原因。这里所利用的改进网格流主要改进点在于：1.火源可能不止一个，而受灾杆塔(汇)可能也不止一个；2.通过网格间气象与地形因素计算了权重将网格变为加权网格；3.通过改进的网格流可以计算流影响区域。)在受灾区域的火灾蔓延加权网格图中搜索从火点(源)到杆塔(汇，源与汇是网络流里的专有名词，表示流的起始与终点。)的扩散路径，建立火情蔓延模型，计算受灾杆塔的坐标、蔓延的区域面积与火灾蔓延到杆塔的时间；