一种用于架空输电线路通道树障的识别方法

技术领域

本发明涉及输电线路安全技术领域，具体涉及一种用于架空输电线路通道树障的识别方法。

背景技术

近年来，随着我国电力工业和林业产业迅速发展，加之国家对生态环境保护要求的提高以及新农村生产生活方式的变化，线路走廊内的树木与架空输电线路的“树电矛盾”问题日益突出。

传统的树障隐患预测方法主要有3种：一是在输电线路各个杆塔上安装摄像装置，通过拍摄图像判断树障隐患；二是通过机载激光雷达技术采集电力线路走廊的雷达点云数据对树障隐患问题进行分析；三是线路巡检人员携带激光测距仪定期测量导线与线路走廊内树高的距离判断树障隐患。但超高树木引起的树障问题还时有发生，其根本原因是传统方法获取的树木高度都是当前时刻的静态结果，而输电线路走廊两边或者正下方植物随着时间推移不断长高，巡线人员仅仅通过肉眼凭经验估计树木的生长高度，偏差较大，以及不同视角使用测距仪产生的误差，导致树障隐患识别的准确性较低。

因此如何有效的预测未来一段时间内的树木高度，对保障输电线路安全稳定运行具有重要作用。

发明内容

本发明的第一方面的目的在于提供一种用于架空输电线路通道树障的识别方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述的第一方面的目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于架空输电线路通道树障的识别方法，该识别方法包括步骤如下：

步骤S1：收集架空输电线路任意两杆塔之间同类树木生长数据；

步骤S2：建立树高生长预测模型；

步骤S3：根据收集的树木生长数据计算模型中各参数值；

步骤S4：对树高生长预测模型精度进行检验；

步骤S5：建立树障隐患预测模型。

进一步，所述步骤S1中，收集的同类树木生长数据包括：树木的树龄和该树龄下对应的树高。

进一步，所述步骤S2中，树木的生长速度会随树龄的增长呈现出缓慢、旺盛、缓慢、停止的特征，该特征呈现“S”型曲线，因此树高生长预测模型采用理查德方程作为基础方程，其公式如下：

H＝α(1-e

式中：H为树木的高度；t为树木的生长年龄；α为树高的最大值；k为模拟树木生长规律的修正值；β为方程曲线的拐点因子。

进一步，所述步骤S3计算模型中各参数值时，具体步骤如下：

S31：根据步骤一所收集的树龄与树高数据绘制树高曲线图；

S32：根据曲线图拟合出树龄与树高的回归方程；

S33：选取3个树木的生长年龄，带入回归方程中求得对应的理论树高值H

S34：根据计算出的理论树高值H

S35：将树高观测比方程与理查德方程联立即可得出树高生长预测模型中各参数的值。

进一步，所述根据曲线拟合出树龄与树高的回归方程如下：

H＝At

式中：H为树木的高度；t为树木的生长年龄；A、B、C为拟合后的参数，具体数值与收集的树龄与树高数据有关。

进一步，所述步骤S4中，对树高生长预测模型精度进行检验时采用拟合优度R

式中：H

进一步，所述对树高生长预测模型精度进行检验时拟合优度R

进一步，所述步骤S5中树障隐患预测模型的建立是根据输电线路任意两杆塔之间的树木会随着树龄的增长而不断长高，而输电线路自身导线弧垂由于自重与应力的作用也会不断增加，因此当导线弧垂底端与树冠之间距离小于特定安全距离，就会发生输电线路故障；所述导线弧垂的计算公式如下：

式中：f为导线的弧垂；g为导线的水平应力；w为导线单位长度内自重；s为输电线路两杆塔之间距离，

所述将导线弧垂底端与树冠之间距离定义为净距离H

H

式中：h为杆塔的高度；f为导线的弧垂；H为树木的高度，

所述将导线弧垂底端与树冠之间特定安全距离设为H

本发明的第二方面的目的是提供一种计算机装置，包括存储器、处理器及储存在存储器上并能够在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述计算机程序时实现如前所述的方法。

本发明的第三方面的目的是提供一种计算机可读存储介质，其上储存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前所述的方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该发明根据树木的生长规律建立了一套树高生长预测模型，可根据树木生长的时间得到树木的高度，有效的预测树冠与输电线之间的净空距离，从而得知树障隐患是否发生，该方法有效的避免了巡线人员仅仅通过肉眼凭经验估计树木的生长高度，偏差较大，以及不同视角使用测距仪产生的误差，导致树障隐患识别的准确性较低的问题。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和前述的权利要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为本发明的树障的识别方法流程图；

图2为本发明的树高生长预测模型中各参数值计算方法流程图；

图3为本发明的判断树障隐患方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明一种用于架空输电线路通道树障的识别方法步骤如下：

步骤S1：收集架空输电线路任意两杆塔之间同类树木生长数据；

步骤S2：建立树高生长预测模型；

步骤S3：根据收集的树木生长数据计算模型中各参数值；

步骤S4：对树高生长预测模型精度进行检验；

步骤S5：建立树障隐患预测模型。

其中步骤S1中，收集的同类树木生长数据包括：树木的树龄和该树龄下对应的树高。

其中步骤S2，树木的生长速度会随树龄的增长呈现出缓慢、旺盛、缓慢、停止的特征，该特征呈现“S”型曲线，因此树高生长预测模型采用理查德方程作为基础方程，其公式如下：

H＝α(1-e

式中：H为树木的高度；t为树木的生长年龄；α为树高的最大值；k为模拟树木生长规律的修正值；β为方程曲线的拐点因子。

如图2所示，步骤S3计算模型中各参数值时，具体步骤如下：

S31：根据步骤一所收集的树龄与树高数据绘制树高曲线图；

S32：根据曲线图拟合出树龄与树高的回归方程；

S33：选取3个树木的生长年龄，带入回归方程中求得对应的理论树高值H

S34：根据计算出的理论树高值H

S35：将树高观测比方程与理查德方程联立即可得出树高生长预测模型中各参数的值。

其中根据曲线拟合出树龄与树高的回归方程如下：

H＝At

式中：H为树木的高度；t为树木的生长年龄；A、B、C为拟合后的参数，具体数值与收集的树龄与树高数据有关。

其中步骤S4，对树高生长预测模型精度进行检验时采用拟合优度R

式中：H

其中对树高生长预测模型精度进行检验时拟合优度R

其中步骤S5中，树障隐患预测模型的建立是根据输电线路任意两杆塔之间的树木会随着树龄的增长而不断长高，而输电线路自身导线弧垂由于自重与应力的作用也会不断增加，因此当导线弧垂底端与树冠之间距离小于特定安全距离，就会发生输电线路故障；所述导线弧垂的计算公式如下：

式中：f为导线的弧垂；g为导线的水平应力；w为导线单位长度内自重；s为输电线路两杆塔之间距离，

所述将导线弧垂底端与树冠之间距离定义为净距离H

H

式中：h为杆塔的高度；f为导线的弧垂；H为树木的高度，

所述将导线弧垂底端与树冠之间特定安全距离设为H

下面根据具体案例来对该方法进一步的说明，收集某地区树龄与树高数据如下表1所示：

表1树龄与树高对应值

根据表一中的数据绘制树高曲线图并拟合出树龄与树高的回归方程：

H＝-0.0082t

在表一中取三个树龄(t)分别为t

根据H

对树高生长预测模型两边都取对数得到:

lgH＝lgα+βlg(1-e

将lgH代入观测比λ方程得到：

已知λ＝0.617，t

将k＝0.047，t

H＝α(1-e

得到α＝29.918，β＝1.552

因此树高生长预测模型为：

H＝29.918(1-e

对该模型进行检验时分别将不同树龄的t代入树高生长预测模型中，得到表2。

表2预测树高值

将上述表二的值与表一的值代入R

其中拟合优度R

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。