一种基于架空地线光纤杆塔监测输电走廊山体滑坡的方法

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体为一种基于架空地线光纤杆塔监测输电走廊山体滑坡的方法。

背景技术

随着经济社会的快速发展，土地资源日益减少，越来越多的滩涂、低洼和山区地带被开发利用，更多的输电线路也不得不建在这些不宜建设的地区。在此地区的输电线路运行易受地形、地质影响,特别受山体滑坡的影响很大，提前预测输电走廊发生山体滑坡的概率，给出危险预警，一直是电力部门尚未解决的难题。现有输电线路杆塔监测方法是“人员巡视结合杆塔倾斜实时监测终端”，即在极端气象情况发生后，通过观察杆塔倾斜实时监测数据再派人员沿线巡视，此方法是一种被动、间接及滞后式的监测方法，既不能快速实现山体滑坡提前预测，也不能实现整条输电线路所处山体滑坡实时监测，同时给运行维护人员带来了繁重的巡视工作负担。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现实存在输电线路杆塔监测方法是“人员巡视结合杆塔倾斜实时监测终端”，此方法是一种被动、间接及滞后式的监测方法，既不能快速实现山体滑坡提前预测，也不能实现整条输电线路所处山体滑坡实时监测，同时给运行维护人员带来了繁重的巡视工作负担的技术问题，提供一种基于架空地线光纤杆塔监测输电走廊山体滑坡的方法。

本发明采用的技术方案如下：一种基于架空地线光纤杆塔监测输电走廊山体滑坡的方法，包括杆塔、0PGW架空地线和分布式杆塔倾斜监测装置，还包括后台、输电线路在线监测平台、外协系统和机群中心，其特征在于，所述输电走廊山体滑坡的监测方法为：

S1、分布式杆塔倾斜监测装置以OPGW架空地线中的一芯光纤为传感器实时监测杆塔的倾斜角度；

S2、分布式杆塔倾斜监测装置将数据传送到后台，后台同时与输电线路在线监测平台连接，后台接收输电线路在线监测平台的气象数据以及地质构造基础数据；

S3、后台与外协系统连接，后台推送经纬度数据至外协系统，外协系统返回星载合成孔径雷达高清影像数据至后台，后台完成影像数据的对比分析；

S4、后台与机群中心控制系统连接，推送经纬度数据至机群中心控制系统，机群中心控制系统完成无人机自主巡航路径规划，并调派无人机进行中低空局部航拍获取高清影像数据；

S5、后台系统通过星载合成孔径雷达高清影像数据分析结果，结合无人机航拍局部高清影像数据综合分析输电线路安全情况，同时结合天气预报信息预测二次滑坡概率，给出相关处置预案建议；

S6、根据处置预案建议制订人员巡视及输电线路抢修计划，预案建议及人员巡视及抢修计划。

其中，所述分布式杆塔倾斜监测装置以光纤为传感器实时监测整条OPGW架空地线应力变化,通过应力变化换算输电线路杆塔的倾斜角度，装置监测数据通过网口接入内网，推送至管理后台。

其中，所述分布式杆塔倾斜监测装置监测到异常数据时，后台导入局部气象监测数据，调取地理基础信息进行综合分析，分析杆塔倾斜沉降成因及山体滑坡发生概率并给予预警，同时将预警信息以短信形式推送给相关人员。

其中，所述对比分析的步骤为：

D1、利用SAR图像实现输电走廊区域滑坡信息提取，包括小型滑坡和微形变信息的提取；

D2、SAR图像植被覆盖信息提取；

D3、SAR图像裸土区域范围提取；

D4、SAR图像水域提取，实现洪涝灾害信息的提取。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明中，在极端气象情况发生时，后台通过分布式杆塔倾斜监测装置监测杆塔倾斜状况、结合输电线路在线监测平台的局部气象监测数据以及地质构造基础信息综合分析山体滑坡成因及发生概率并给予预警，为输电线路的安全运行提供了一种全面的技术措施。

2、本发明中，在极端气象情况发生后，后台推送经纬度位置信息至外协系统，调取星载合成孔径雷达高清影像数据，同时联动机群中心，派出无人机进行局部航拍获取影像数据，通过宏观及局部高清影像数据分析输电线路安全情况，同时结合输电线路在线监测平台的天气预报信息预测二次山体滑坡（或次生灾害）概率，并给出相关处置预案建议，在极端气象条件下可减轻大量运维巡视工作又可确保人身安全。

附图说明

图1为本发明的基于架空地线光纤杆塔监测输电走廊山体滑坡方法的流程框图；

图2为本发明中处置预案建议流程框图；

图3为本发明中工作原理图；

图4为本发明中预处理后的全极化SAR图像处理流程框图。

图中标记：1、杆塔；2、OPGW架空地线；3、分布式杆塔倾斜监测装置；4、后台；5、输电线路在线监测平台；6、外协系统；7、机群中心。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一，参照图1-4，一种基于架空地线光纤杆塔监测输电走廊山体滑坡的方法，包括杆塔1、0PGW架空地线2和分布式杆塔倾斜监测装置3，还包括后台4、输电线路在线监测平台5、外协系统6和机群中心7，输电走廊山体滑坡的监测方法为：

S1、分布式杆塔倾斜监测装置3以OPGW架空地线2中的一芯光纤为传感器实时监测杆塔1的倾斜角度；

S2、分布式杆塔倾斜监测装置3将数据传送到后台4，后台4同时与输电线路在线监测平台5连接，后台4接收输电线路在线监测平台5的气象数据以及地质构造基础数据；

S3、后台4与外协系统6连接，后台4推送经纬度数据至外协系统6，外协系统6返回星载合成孔径雷达高清影像数据至后台4，后台4完成影像数据的对比分析；

S4、后台4与机群中心7控制系统连接，推送经纬度数据至机群中心7控制系统，机群中心7控制系统完成无人机自主巡航路径规划，并调派无人机进行中低空局部航拍获取高清影像数据；

S5、后台4系统通过星载合成孔径雷达高清影像数据分析结果，结合无人机航拍局部高清影像数据综合分析输电线路安全情况，同时结合天气预报信息预测二次滑坡或次生灾害概率，给出相关处置预案建议；

S6、根据处置预案建议制订人员巡视及输电线路抢修计划，预案建议及人员巡视及抢修计划。

无人机航拍局部高清影像数据主要是对：星载合成孔径雷达高清影像数据对比分析结果（滑坡位置、范围）进行局部高清图像拍摄；半径三公里范围内输电线路（特别是输电杆塔）进行高清塔基拍摄。作用：滑坡确认、灾害统计；滑坡波及范围内（监测点周围三公里）的输电线路塔基是否有裂痕、垮塌或者是基础上拔；为派驻人员现场勘查及抢修（及处置预案建议）提供第一手图像资料，同时结合天气预报信息预测二次滑坡（或次生灾害）概率：在此仅指确有滑坡发生后，未来天气预报有大到暴雨（降雨量50mm以上），系统即认定二次滑坡（或次生灾害）概率100%，在处置预案建议里优先考虑人身安全。

实施例二，参照图1和图4，分布式杆塔倾斜监测装置3以光纤为传感器实时监测整条OPGW架空地线2应力变化,通过应力变化换算输电线路杆塔1的倾斜角度，装置监测数据通过网口接入内网，推送至管理后台4。

实施例三，参照图1-3，分布式杆塔倾斜监测装置3监测到异常数据（倾斜角度≥5度）时，后台4导入局部气象监测数据（通过输电线路在线监测平台已有微气象在线监测装置的雨量、风速、风向、温湿度数据，其中降雨量为主要参考数据），调取地理基础信息（通过输电GIS系统里已有的线路走廊地理基础信息，包括：岩土类型、地质构造、植被、地下水分布、采矿区）进行综合分析，分析杆塔1倾斜沉降成因及山体滑坡发生概率并给予预警，同时将预警信息以短信形式（短信内容：倾斜杆塔号、杆塔倾斜角度、周边气象条件和发生山体滑坡概率）推送给相关人员。

其中地理基础信息包括：

岩土类型：岩土体是产生滑坡的物质基础，易产生滑坡在此分为两类，（1）岩，包含：页岩、泥岩、煤系层、凝灰岩、片岩、板岩、千枚岩；（2）土，包含：黄土、红粘土、沙砾土；

地质构造：是否处于地震带、断裂层；是否具备一定坡度的斜坡。

植被覆盖度：计算方法：通过卫星拍摄高清影像数据或无人机拍摄高清影像数据，根据(NDVI=(NIR-R)/(NIR+R) ，NIR为近红外波段的反射值，R为红光波段的反射值)进行波段运算，计算出归一化植被指数NDVI；

Fc=(NDVI-NDVIsoil)/ (NDVIveg-NDVIsoil)

NDVIsoil:裸地的NDVI值

NDVIveg：高覆盖的NDVI值

Fc：植被覆盖度，划分标准：裸地＜10% 低覆盖＜10%-30% 中低覆盖＜30%-45% 中覆盖＜45%-60% 高覆盖＞60%；

地下水分布：是否有地下水；

采矿区：是否处于采矿区。

实施例四，参照图4，对比分析的步骤为：

D1、利用SAR图像实现输电走廊区域滑坡信息提取，包括小型滑坡和微形变信息的提取；

D2、SAR图像植被覆盖信息提取；

D3、SAR图像裸土区域范围提取；

D4、SAR图像水域提取，实现洪涝灾害信息的提取。

全极化SAR数据的地物分类是遥感领域中雷达极化的最重要的应用之一，根据滑坡的形成机制可知，发生大型滑坡前滑坡表面一般覆盖了一定的植被，滑坡发生后滑坡表面为裸土，同时地表的灰度特征和纹理特征也发生了改变，因此利用全极化数据分别识别出星载合成孔径雷达高清影像数据中滑坡前后的植被裸土区域，并与灰度特征和纹理特征相结合分析，印证滑坡是否发生，以及发生的范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。