一種基於低功耗設計的輸電線路山火監測裝置的巡航方法與流程
2023-09-23 18:19:35 2
本發明屬於電氣工程領域，特別涉及一種基於低功耗設計的輸電線路山火監測裝置的巡航方法。
背景技術：
輸電線路分布廣泛，輸電走廊環境複雜，跨越林區的輸電線路常常受到山火的威脅。輸電線路山火監測裝置能夠及時發現山火，給運維人員採取應對措施爭取了充足時間，因而在輸電線路防山火上得到了廣泛應用。目前，輸電線路在線監測裝置的供電系統主要採用「太陽能+蓄電池」供電方式，該供電方式受天氣影響大，可提供的電能有限。
輸電線路山火監測裝置通過對杆塔附近進行紅外巡航掃描，來監測是否發生山火，而山火的發生受人為因素影響大，不確定性程度高，巡航掃描密度低了，可能導致發現山火不及時，耽誤了應對時機；巡航掃描密度高了，電能消耗大，供電系統無法提供足夠的電能。
受制於在線監測供電技術的瓶頸，山火監測裝置的功能實現和可靠性受到了很大限制，因此有必要對山火監測裝置進行低功耗設計。現有的輸電線路山火監測裝置都專注於硬體設備的低功耗設計，而忽略了對紅外巡航策略進行低功耗的優化。而實際表明，通過對山火監測裝置的巡航策略進行優化設計，可大大降低其巡航所消耗的電能，從而提高其巡航密度，提高山火監測的可靠性。
技術實現要素：
本發明提供了一種基於低功耗設計的輸電線路山火監測裝置的巡航策略，通過對山火監測裝置的巡航行為進行優化設計，可顯著降低其巡航的功耗，從而提高其有效巡航密度，提高山火監測的可靠性。
為了實現上述技術目的，本發明的技術方案是，
一種基於低功耗設計的輸電線路山火監測裝置的巡航方法，包括以下步驟：
步驟一，初始化監測裝置系統，並讀取系統時間，若時間在預定時間區間內，則進入步驟二，否則等待至預定時間區間內後重新執行步驟一；
步驟二，獲取氣象數據並與預設氣象值比較，若小於預設氣象值則進入步驟三，否則等待預設時間後重新執行步驟一；
步驟三，獲取供電狀態並計算巡航間隔時長；
步驟四，開始進行巡航，若在巡航中發現著火點則進入步驟五，否則進入步驟六；
步驟五，巡航中發現著火點則發送報警信息，直至完成一輪巡航，然後等待預設的時間後重新執行步驟四；
步驟六，巡航中未發現著火點則等待巡航間隔時長，然後重新執行步驟一。
所述的一種基於低功耗設計的輸電線路山火監測裝置的巡航方法，所述的步驟一中，所述的預定時間區間為8點-20點。
所述的一種基於低功耗設計的輸電線路山火監測裝置的巡航方法，所述的步驟二中，所述的預設氣象值為相對溼度90％。
所述的一種基於低功耗設計的輸電線路山火監測裝置的巡航方法，所述的步驟三中，具體操作步驟為：
讀取供電狀態，判斷蓄電池是否為唯一供電電源。當蓄電池為唯一供電電源時，或蓄電池荷電狀態持續下降時，根據電池的荷電狀態自適應調節山火監測裝置的自動巡航間隔Δt：
Δt＝β/SOC
式中，β為延長控制係數；SOC為蓄電池的荷電狀態。
所述的一種基於低功耗設計的輸電線路山火監測裝置的巡航方法，其特徵在於，所述的步驟五中，發送報警信息的過程為：巡航過程中，若發現著火點，將暫停巡航，記錄火點方位信息，啟動可見光攝像機和紅外攝像機拍照，收集微氣象數據，上傳監控中心報警，上傳信息成功後，繼續巡航，若再次發現火點，則重複上述過程。
所述的一種基於低功耗設計的輸電線路山火監測裝置的巡航方法，所述的步驟五中，等待預設的時間為5-30分鐘。
所述的一種基於低功耗設計的輸電線路山火監測裝置的巡航方法，在執行步驟三之前，首先讀取預設的記載有特殊時間點的巡航時間間隔表，若系統時間符合巡航時間間隔表中記錄的特殊時間點，則遵照巡航時間間隔表執行。
本發明的技術效果在於，考慮了微氣象、用火民俗、發生山火的歷史統計規律及供電情況等因素，對輸電線路山火監測裝置監視山火的行為進行了優化。經優化後的山火監測裝置能大幅度降低其巡航所消耗的能量，可提高其山火監測的效率和可靠性。另外，該策略對山火監測巡航的時間間隔進行動態自適應調節，可適應各種應用環境，可動態監測山火的發展趨勢，為監控中心人員提供決策依據。
下面結合附圖對本發明作進一步說明。
附圖說明
圖1為本發明的流程圖。
具體實施方式
本發明可依據以下步驟實施：
1、巡航決策模塊讀取系統時間，並根據以下兩個原則進行下一步決策：
原則A：
若時間在8:00-20:00(可進行系統設定，根據需要，也可採用其他時間段)區間內，則進入下一步驟。
原則B：
若時間在8:00-20:00(可進行系統設定，根據需要，也可採用其他時間段)區間外，則計算並等待進入巡航區間的時長，對程序進行初始化，山火監測裝置則進入休眠狀態，到達等待時間後再次讀取系統時間。
2、山火監測裝置獲取微氣象數據。若相對溼度>＝90％，則判斷為下雨天，5小時後，再進入步驟1；若相對溼度<90％，則進入下一步驟。其中相對溼度值也可根據實際情況進行調整。
3、巡航決策模塊讀取供電狀態，判斷蓄電池是否為唯一供電電源。當蓄電池為唯一供電電源時，或蓄電池SOC持續下降時(其他供能模塊無法正常供能)，進入步驟4.2，否則，進入步驟4.1。
4、確定紅外巡航間隔。確定巡航間隔有以下兩種情況：
4.1、考慮不同地方的山火風險等級，每套山火監測裝置對應一張巡航時間間隔表，該表根據當地習俗和歷史山火統計情況進行設計，其中特殊日包括春節、元宵、清明、中元等節日和歷史統計山火高發期，如表1所示，該表可進行遠程修改。山火監測裝置通過查詢巡航時間間隔表確定紅外巡航間隔。
表1某裝置紅外巡航時間間隔表單位：min
4.2、蓄電池供能有限，為了延長山火監測系統的有效監測時間，可根據電池的荷電狀態SOC自適應調節山火監測裝置的自動巡航間隔Δt：
Δt＝β/SOC
式中，β為延長控制係數；SOC為蓄電池的荷電狀態。蓄電池的SOC越小，山火監測模塊的自動巡航時間間隔越大。
確定巡航時間間隔後，進入下一步。
5、進行紅外巡航。巡航過程中，若發現火，進下一步；至巡航結束，若未發現火，進入休眠狀態，達到巡航間隔時間後，進入步驟1。
6、暫停巡航，記錄火點方位信息，啟動可見光攝像機和紅外攝像機拍照，收集微氣象數據，上傳監控中心報警。上傳信息成功後，繼續巡航，若再次發現火點，重複步驟6。直到完成一周巡航後，間隔10分鐘，進入步驟5。
實施例一
1、巡航決策模塊讀取系統時間，讀取的系統時間為2016年3月10日9:00，根據時間決策依據，此時在8:00-20:00(可進行系統設定)區間內，則進入下一步驟。
2、山火監測裝置獲取微氣象數據。若相對溼度為80％，根據微氣象決策依據，相對溼度<90％，進入下一步驟。
3、巡航決策模塊讀取供電狀態，此時，蓄電池非主要供電電源，進入步驟4.1。
4、確定紅外巡航間隔。確定巡航間隔有以下兩種情況：
4.1、該山火監測裝置的紅外巡航時間間隔表如表2所示，該表根據山火監測裝置安裝地的習俗和歷史山火統計情況進行設計，其中特殊日包括春節、元宵、清明、中元等節日和歷史統計山火高發期。根據系統時間2016年3月10日9:00，該山火監測裝置的紅外巡航間隔為60分鐘。
表2某裝置紅外巡航時間間隔表單位：min
4.2、蓄電池供能有限，為了延長山火監測系統的有效監測時間，可根據電池的荷電狀態SOC自適應調節山火監測裝置的自動巡航間隔Δt：
Δt＝β/SOC
式中，β為延長控制係數；SOC為蓄電池的荷電狀態。蓄電池的SOC越小，山火監測模塊的自動巡航時間間隔越大。
確定巡航時間間隔後，進入下一步。
5、進行紅外巡航。至巡航一周結束，未發現山火，山火監測裝置進入休眠等待狀態，等待60分鐘後，進入步驟1。
實施例二
1、巡航決策模塊讀取系統時間，讀取的系統時間為2016年3月10日9:00，根據時間決策依據，此時在8:00-20:00(可進行系統設定)區間內，則進入下一步驟。
2、山火監測裝置獲取微氣象數據。若相對溼度為80％，根據微氣象決策依據，相對溼度<90％，進入下一步驟。
3、巡航決策模塊讀取供電狀態，此時，蓄電池非主要供電電源，進入步驟4.1。
4、確定紅外巡航間隔。確定巡航間隔有以下兩種情況：
4.1、該山火監測裝置的紅外巡航時間間隔表如表3所示，該表根據山火監測裝置安裝地的習俗和歷史山火統計情況進行設計，其中特殊日包括春節、元宵、清明、中元等節日和歷史統計山火高發期。根據系統時間2016年3月10日9:00，該山火監測裝置的紅外巡航間隔為60分鐘。
表3某裝置紅外巡航時間間隔表單位：min
4.2、蓄電池供能有限，為了延長山火監測系統的有效監測時間，可根據電池的荷電狀態SOC自適應調節山火監測裝置的自動巡航間隔Δt：
Δt＝β/SOC
式中，β為延長控制係數；SOC為蓄電池的荷電狀態。蓄電池的SOC越小，山火監測模塊的自動巡航時間間隔越大。
確定巡航時間間隔後，進入下一步。
5、進行紅外巡航。巡航過程中，發現山火，進入下一步。
6、暫停巡航，記錄火點方位信息，啟動可見光攝像機和紅外攝像機拍照，收集微氣象數據，上傳監控中心報警。上傳信息成功後，繼續巡航，直至一周巡航完成後，等待10分鐘，進入步驟5。
7、兩個小時後，山火被撲滅，在步驟5中，至巡航一周結束，未發現山火，山火監測裝置進入休眠等待狀態，等待60分鐘後，進入步驟1。