《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于時(shí)空擴(kuò)散的輸電走廊圖像火災(zāi)預(yù)警方法
電子技術(shù)應(yīng)用
唐冬來(lái)1，田富強(qiáng)1，何鵬2，谷波1，田攀1，李軍1，阮正平1
1.四川中電啟明星信息技術(shù)有限公司；2.重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院
摘要： 為解決輸電走廊圖像火災(zāi)預(yù)警誤報(bào)率高的問(wèn)題，提出了一種基于時(shí)空擴(kuò)散的輸電走廊圖像山火預(yù)警方法。首先，采用脈寬調(diào)制整流感應(yīng)取電互感器方式實(shí)現(xiàn)攝像頭取電。其次，對(duì)采集圖像進(jìn)行預(yù)處理，消除圖像噪聲對(duì)模型火災(zāi)識(shí)別帶來(lái)的影響，并提取輸電走廊圖像特征，建立正常樣本庫(kù)；在此基礎(chǔ)上，通過(guò)正常樣本比對(duì)，篩選出異常樣本，并結(jié)合時(shí)空擴(kuò)散方法分析煙霧時(shí)間維度的形態(tài)變化情況，進(jìn)而識(shí)別火災(zāi)。最后，在某供電公司的實(shí)際應(yīng)用中，該方法的火災(zāi)識(shí)別準(zhǔn)確率為98.7%，所提方法能有效區(qū)分云彩和火災(zāi)煙霧特征，實(shí)現(xiàn)輸電走廊穿越森林火災(zāi)的精準(zhǔn)識(shí)別。
中圖分類號(hào)：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245382
中文引用格式： 唐冬來(lái)，田富強(qiáng)，何鵬，等. 基于時(shí)空擴(kuò)散的輸電走廊圖像火災(zāi)預(yù)警方法[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(10)：51-56.
英文引用格式： Tang Donglai，Tian Fuqiang，He Peng，et al. Image fire warning method for transmission corridor based on spatiotemporal diffusion[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(10)：51-56.
Image fire warning method for transmission corridor based on spatiotemporal diffusion
Tang Donglai1，Tian Fuqiang1，He Peng2，Gu Bo1，Tian Pan1，Li Jun1，Ruan Zhengping1
1.Aostar Information Technology Co.， Ltd.； 2.College of Communication and Information Engineering， Chongqing University of Posts and Telecommunications
Abstract： To solve the problem of high false alarm rate in transmission corridor image fire warning, a transmission corridor image mountain fire warning method based on spatiotemporal diffusion is proposed. Firstly, the camera is powered by a pulse width modulation rectifier induction power transformer. Secondly, the collected images are preprocessed to eliminate the impact of image noise on model fire recognition, image features of power transmission corridors are extracted, and a normal sample library is established. On this basis, abnormal samples are screened out through normal sample comparison, and the spatiotemporal diffusion method is combined to analyze the morphological changes of smoke in the time dimension, thereby identifying fires. Finally, in the practical application of a certain power supply company, the accuracy of fire identification using this method is 98.7%. The proposed method can effectively distinguish the characteristics of clouds and fire smoke, achieving accurate identification of forest fires crossing power transmission corridors.
Key words : spatiotemporal diffusion；transmission corridors；image；fire warning；smoke characteristics；normal sample library

引言

輸電走廊是指沿35 kV及以上電壓等級(jí)的電力架空線路導(dǎo)線，向下方兩側(cè)延伸至規(guī)定寬度的帶狀區(qū)域是電力設(shè)施保護(hù)區(qū)域[1]。我國(guó)輸電走廊地理位置分布廣泛，其中，部分輸電走廊位于林區(qū)，易受森林火災(zāi)隱患造成停電故障。因此，通過(guò)對(duì)輸電走廊進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可識(shí)別森林火災(zāi)初期信息，并進(jìn)一步開(kāi)展森林火災(zāi)撲滅工作，對(duì)避免森林火災(zāi)對(duì)電力架空線路的危害具有積極的意義[2-3]。

國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)輸電走廊火災(zāi)預(yù)警方法做了大量的研究，主要分衛(wèi)星遙感、紅外探測(cè)和視頻監(jiān)控三類。徐海文[4]和李哲全等[5]提出了基于衛(wèi)星遙感技術(shù)的輸電走廊火災(zāi)預(yù)警方法，通過(guò)柵格尺度的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)分析，實(shí)現(xiàn)了輸電走廊火災(zāi)預(yù)警。然而，采用衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)輸電走廊火災(zāi)存在巡檢周期長(zhǎng)的問(wèn)題，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)快速蔓延的森林火災(zāi)。梁新宇等[6]和何蕓[7]提出了基于紅外探測(cè)的輸電走廊火災(zāi)預(yù)警方法，通過(guò)紅外光譜探測(cè)，實(shí)現(xiàn)了輸電走廊火災(zāi)預(yù)警。然而，在森林火災(zāi)發(fā)生初期，樹(shù)木燃燒溫度不高造成紅外探測(cè)波段不能接收到足夠成像的火災(zāi)能量輻射，從而不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)早期森林火災(zāi)。在火災(zāi)發(fā)生之初，會(huì)產(chǎn)生大量煙霧，為此楊海川等[8]和李巨虎等[9]提出了基于圖像識(shí)別的輸電走廊火災(zāi)預(yù)警方法，通過(guò)對(duì)煙霧的圖像識(shí)別從而進(jìn)行輸電走廊火災(zāi)預(yù)警。但火災(zāi)煙霧與天空的云彩極易混淆，造成輸電走廊圖像火災(zāi)預(yù)警誤報(bào)率高。

為解決輸電走廊圖像火災(zāi)預(yù)警誤報(bào)率高的問(wèn)題，本文提出了一種基于時(shí)空擴(kuò)散的輸電走廊圖像山火預(yù)警方法。首先，采用感應(yīng)取電方式的攝像頭采集輸電走廊圖像，滿足攝像頭長(zhǎng)時(shí)間續(xù)航拍攝的需求，并對(duì)輸電走廊圖像進(jìn)行預(yù)處理，消除噪聲數(shù)據(jù)對(duì)火災(zāi)識(shí)別造成的影響。其次，采用尺度不變特征轉(zhuǎn)換(Scale Invariant Feature Transform, SIFT)算法提取煙霧的顏色、紋理和形態(tài)特征。在此基礎(chǔ)上，基于火災(zāi)煙霧隨時(shí)間蔓延的原理，采用時(shí)空擴(kuò)散方法分析煙霧時(shí)間維度的形態(tài)變化情況，從而有效區(qū)分煙霧與云彩，實(shí)現(xiàn)森林火災(zāi)的精準(zhǔn)識(shí)別。


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作者信息：

唐冬來(lái)1，田富強(qiáng)1，何鵬2，谷波1，田攀1，李軍1，阮正平1

（1.四川中電啟明星信息技術(shù)有限公司，四川 成都 610074；

2.重慶郵電大學(xué) 通信與信息工程學(xué)院，重慶 400065）


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