【摘要】：我國(guó)電網(wǎng)具有分布范圍廣,幾何尺寸大等特點(diǎn),導(dǎo)致電網(wǎng)很容易受到山火等自然災(zāi)害的威脅。近年來,隨著電力資源的發(fā)展,越來越多的輸電線路穿越高山森林等地帶。而這些地帶獨(dú)特的地貌和氣候條件很容易導(dǎo)致山火爆發(fā),輕則引起線路跳閘,嚴(yán)重的情況下可能會(huì)燒毀輸電桿塔,從而造成重大的電力事故。因此,對(duì)付這類火災(zāi)的最佳解決方案就是在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)火源,并及時(shí)通知相關(guān)人員進(jìn)行處理,這就需要一套反應(yīng)迅速的火災(zāi)預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)。本文所做的工作主要是如下幾個(gè)部分:(1)本文根據(jù)電力系統(tǒng)中故障設(shè)備的紅外診斷技術(shù)的基本思想,設(shè)計(jì)了一種通過采集目標(biāo)物的中紅外光譜的手段對(duì)監(jiān)測(cè)環(huán)境進(jìn)行掃描成像和預(yù)警紅外山火監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可用于特高壓輸電線路附近的森林、各種同類型易燃物集中放置的大跨度倉(cāng)庫(kù)。(2)本文根據(jù)設(shè)計(jì)思路,給出了火災(zāi)預(yù)警報(bào)警系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案。設(shè)計(jì)方案既包括了上位機(jī)部分的設(shè)計(jì),也包括了下位機(jī)和探測(cè)設(shè)備部分的設(shè)計(jì)。上位機(jī)部分分圖形界面部分和數(shù)據(jù)處理部分,二者分別進(jìn)行了設(shè)計(jì),并細(xì)化了各個(gè)功能模塊。下位機(jī)和探測(cè)設(shè)備部分著重闡述了探測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)方案,將系統(tǒng)下位機(jī)核心控制電路的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了深度剖析。同時(shí),本文在考慮到以后功能的擴(kuò)展,需要處理以及存儲(chǔ)更大的數(shù)據(jù)量,進(jìn)行了外擴(kuò)存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)以及無線傳輸模塊的設(shè)計(jì)。(3)本文嘗試?yán)脠D像處理技術(shù)和模式識(shí)別技術(shù),對(duì)掃描圖像中的疑似火災(zāi)進(jìn)行判斷識(shí)別;同時(shí)根據(jù)采集到的環(huán)境信息,做進(jìn)一步?jīng)Q策。主要從紅外圖像預(yù)處理、圖像分割、特征提取和火災(zāi)識(shí)別這四個(gè)方面進(jìn)行研究。其中,特征提取和火災(zāi)模式識(shí)別是研究的重點(diǎn)。
【圖文】：

的識(shí)別有危害的火情，這就要求山火監(jiān)測(cè)具有很高的準(zhǔn)確率和時(shí)效性，目前大部分山火監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在這一方面仍有很大的提升空間[4]。國(guó)內(nèi)外在輸電線路山火監(jiān)測(cè)技術(shù)方面的研究現(xiàn)狀如下：在輸電線路山火監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。近年來，國(guó)內(nèi)一些輸電線路在線監(jiān)測(cè)研究廠家展了可見光攝像頭山火監(jiān)測(cè)研究，并啟動(dòng)了推廣應(yīng)用。然而，由于可見光相機(jī)要對(duì)山火圖像進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別并進(jìn)行聚焦，但是圖像背景往往比較復(fù)雜，可視距較遠(yuǎn)，所以目前尚未形成統(tǒng)一有效的山火識(shí)別方法。顯然，僅依靠可見光的形式已經(jīng)難以滿足準(zhǔn)確識(shí)別輸電線路山火的要求。另外，如果山火覆蓋的面積大，果沒有氣象數(shù)據(jù)作為參考，即使利用可見光監(jiān)控裝置及時(shí)發(fā)現(xiàn)了山火，判斷山的發(fā)展趨勢(shì)仍然很困難，因此無法快速有效的指揮現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員以及消防人員取相關(guān)措施�；谛l(wèi)星數(shù)據(jù)處理技術(shù)方面。目前，國(guó)家氣象部門使用的極軌氣象衛(wèi)星主是通過幀型攝像機(jī)采集地面圖像，側(cè)重于發(fā)現(xiàn)大面積森林火災(zāi)[5]。目前電力系也正在建設(shè)山火衛(wèi)星監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但監(jiān)測(cè)延遲高達(dá)達(dá) 1.2 小時(shí)，數(shù)據(jù)處理時(shí)間更長(zhǎng)另外，只有在衛(wèi)星接收系統(tǒng)通過我國(guó)國(guó)土?xí)r才能實(shí)時(shí)接收數(shù)據(jù)，這就導(dǎo)致了用感衛(wèi)星來監(jiān)測(cè)山火的手段無法滿足時(shí)效性的要求。

東南大學(xué)工程碩士學(xué)位論文100.010.020.030.040.050.060.070.085 10 15573K523K473K373K323K光譜輻射度（W/cm2·um）波長(zhǎng)（um）圖 2.2 黑體光譜輻射度曲線圖2.3 紅外熱成像圖紅外熱成像（IRT）技術(shù)使用紅外相機(jī)采集被測(cè)物體和周圍環(huán)境輻射的紅外線，將被測(cè)物體和周圍環(huán)境發(fā)出的紅外熱信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并生產(chǎn)相應(yīng)的熱場(chǎng)分布溫度圖。該技術(shù)的便利性、靈活性、可靠性和非接觸性等優(yōu)點(diǎn)使其在火災(zāi)預(yù)警，特定倉(cāng)庫(kù)監(jiān)控和設(shè)備故障診斷等領(lǐng)域具有較好的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)受到電磁干擾小，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)且檢測(cè)區(qū)域廣，被廣泛使用。在電力系統(tǒng)中，通常紅外山火報(bào)警裝置安裝在高壓輸電塔上，能夠?qū)旊娋�路附近環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，能及時(shí)有效地發(fā)現(xiàn)和控制火情，改善輸電線路周圍的運(yùn)行環(huán)境，保證供電的可靠性。2.3.1 熱成像圖 2.3 紅外熱成像圖在一般的工程應(yīng)用中，常常利用紅外熱像儀來測(cè)量物體與環(huán)境之間的紅外差異，被測(cè)物體的紅外熱圖稱為熱圖像。由圖 2.3 可知，與可見光圖像不同，，紅外熱像圖無法看到物體的具體信息，只能看到物體各部分的溫度情況。在熱像圖中，各種顏色代表不同的溫度值，一般是顏色越亮的區(qū)域其溫度越高，相反顏色越深的話其溫度相對(duì)比較低。通過顏色比較，就能夠知道每個(gè)部分的溫度值和它們之間的溫差。因此，紅外熱成像將物體的表面溫度分布以及物體與背景環(huán)境之間的溫差轉(zhuǎn)換成溫度分布視化圖。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM75

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2624582