沈瓊妹，吳碧海，王建勇，趙曉燕

（廣東電網有限責任公司珠海供電局，廣東珠海，519000）

0 引言

農場、果園、風力發(fā)電廠、軍民用機場等一切防止有害鳥類侵入而危害到自己勞動成果或設備安全的手段都叫驅鳥。隨著國內外生態(tài)環(huán)境的改善，人們保護鳥類意識的提高，鳥類越來越多，這給世界航空、電力、農業(yè)帶來了一定的難題。鳥類在電力設備上筑窩等活動會帶來很多潛在的安全隱患，如果鳥類的糞便，或筑窩所用樹枝、枯藤甚至是鐵絲等材料掉落在線路、運行設備上，極易引起短路或其他故障。[1]近年來，鳥類在變電站范圍內活動對變電運行設備的危害日益突出，各地電網已發(fā)生多起因鳥害導致的設備跳閘或臨停事件。為了保護航空安全、農場主的財產、電力安全等，人們采取了各種各樣的驅鳥措施，如驅鳥稻草人、充氣人、炮竹彈、爆音驅鳥、煤氣炮、驅鳥劑、驅鳥槍、驅鳥獵鷹、驅鳥車、探鳥雷達等。這些手段在應用初期效果明顯，但隨著時間延長，鳥類逐漸適應了這種環(huán)境，驅鳥效果漸漸降低，直到無驅鳥效果。[2]

本文主要提出一種智能激光型驅鳥裝置，結合鳥類生活習性和生理構造，運用激光和仿生綜合驅鳥，達到長期、便捷驅鳥的目的，保護變電站運行設備，減少鳥害。

1 傳統(tǒng)驅鳥裝置特點

1.1 驅鳥劑

驅鳥劑通常是散發(fā)清香氣體的藥劑，它會釋放一種影響禽鳥中樞神經系統(tǒng)的氣味，鳥類聞后會立即飛走，不再停留。[3]一般來說，驅鳥劑并不會對鳥類產生傷害。這類藥劑在使用時，先按比例用水稀釋，再噴涂于防鳥區(qū)域的物體表面上，以此產生作用。但遇上下雨天時，附著在防鳥區(qū)域物體表面上的驅鳥劑會隨著沖淡甚至洗刷掉，驅鳥效果基本沒有。在霧氣大的天氣，驅鳥劑的效果也會大大折扣。驅鳥劑一般藥效7天左右，需要人工定期噴灑驅鳥劑，費時費力。且驅鳥劑對地區(qū)的天氣條件要求較高，只適合空氣干燥地區(qū)。總的來說，驅鳥劑適用范圍較窄，受限性大。

1.2 智能語音驅鳥器

智能語音驅鳥器的作用原理就是：采用高端電子技術，結合仿生及聲音學原理，插語音芯片播放鳥類害怕的聲音達到驅趕鳥類目的。智能語音驅鳥器雖然應用起來比驅鳥劑受限的范圍少，不依賴天氣，但鳥類聽覺敏銳，長期播放同一個語音并不能達到驅趕鳥類的效果。同時對音響喇叭要求較高，音源的選擇上也需要經過很多研究、試驗來加以佐證。音源選擇錯誤，更是可能弄巧成拙，驅鳥反而變招鳥。而且，因為聲音種類有限，智能語音驅鳥器一般只用在短期驅趕鳥類上。

1.3 超聲波驅鳥器

超聲波驅鳥器，顧名思義，就是根據(jù)鳥類聽覺范圍大于人類聽覺范圍，利用一種強大的高功率超聲波脈沖對鳥類聽覺系統(tǒng)進行有效的干擾和刺激，使其無法忍受，從而達到將鳥類驅除出超聲波作用范圍的目的。但超聲波不能穿透障礙物、方向性強、傳播距離短、衰減快等的特點，所以作用面積一般很小。想作用于諸如變電站這種范圍較大的地方，需要多個超聲波驅鳥器，費用較高。

1.4 風力驅鳥器

利用微風驅動，讓幾個深色盤片移動旋轉，達到恐嚇鳥兒的目的，有的在移動點增加反光片。[4]風力驅鳥器對于環(huán)境的要求較高，依賴環(huán)境的風速，風速的大小都會影響風力驅鳥器的作用效果，風速大盤片轉得太快會降低效果，風速小時轉動慢驅鳥效果又不佳。所以風力驅鳥器一般用于空曠且風速均勻的地方，才可以起到最大的效果。

風力驅鳥器自帶旋轉功能，一般需要停電、高處安裝，其器械在室外自然環(huán)境的風吹、日曬、雨淋等惡劣天氣作用下，老化明顯，長期運行時可靠性較低，維護、更換不便捷。而且，鳥類對于風力驅鳥器反光片的光線有一定的適應性，導致長期驅鳥效果不佳。[5]

1.5 驅鳥鷹

驅鳥鷹的作用原理是：結合仿生設計學和動物心理學而制作的“敵意鷹眼”可以讓害鳥產生強烈的恐懼感，避而遠之，達到驅鳥目的，使用時不能被遮擋，可用于空曠的農業(yè)果園、林地、農田，由于驅鳥鷹容易產生適應性，所以需要經常更換位置和“敵意鷹眼”樣式，對驅鳥工作產生一定的難度。而且，現(xiàn)有技術下，驅鳥鷹的驅鳥作用面積小，對環(huán)境要求高，不適用于長期驅鳥。

2 智能型激光驅鳥裝置

2.1 原理介紹

該智能型激光驅鳥裝置是一種可調節(jié)速度的智能驅鳥器，其運動包括水平運動速度和垂直運動速度，其中水平運動通過云臺提供，垂直運動通過擺動機構和云臺周期運動提供。通過多種模式自動調節(jié)云臺速度和擺動機構速度，提高激光照在鳥上的時間，以提高更好的驅鳥效果，如圖1所示。

系統(tǒng)框圖如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)框圖

為了實現(xiàn)上述目的，智能激光驅鳥器外形（圖3），主要包括：云臺、激光發(fā)射單元、云臺安裝板。云臺安裝在云臺安裝板上；激光發(fā)射單元安裝在云臺內部，激光發(fā)射單元發(fā)出激光光束，并通過云臺動作進行掃描。

云臺實現(xiàn)水平方向運動和垂直方向運動，內部通過步進電機驅動實現(xiàn)。當外圍傳感器檢測到鳥時,控制器MCU降低云臺水平電機速度，加快擺動機構運動速度，實現(xiàn)最大范圍內驅鳥面積，以達到驅鳥效果（圖1所示）。當鳥被驅趕后，傳感器未檢測到鳥，MCU控制器回復正常速度模式。

傳感器檢測系統(tǒng)主要包括：微波紅外檢測傳感器，溫度傳感器。微波紅外傳感器是利用多普勒效應原理設計的移動物體探測器，它以非接觸方式探測物體的位置是否發(fā)生移動，繼而用于判斷周圍是否存在移動的鳥類，當鳥類進入傳感器區(qū)域時自動觸發(fā)云臺和擺動機構工作。溫度傳感器用于監(jiān)控激光發(fā)射單元的工作溫度，當工作溫度大于設定的工作溫度時自動開啟風扇，為激光發(fā)射單元通風降溫。

激光驅鳥器包括：激光發(fā)射單元、云臺和云臺安裝板。其中激光發(fā)射單元設置在云臺內；激光發(fā)射單元包括：激光源、步進電機、擺動機構和護罩底板，激光源發(fā)出激光光束，激光掃描光束從激光發(fā)射單元射出進行掃描。

激光發(fā)射單元包括（如圖4）：激光源、步進電機、擺動機構和護罩底板。圖4示出了圖3的智能激光驅鳥器的激光發(fā)射單元的內部結構示意圖。根據(jù)本發(fā)明的激光驅鳥器的機械系統(tǒng)主要包括一臺步進電機和相關的擺動機構，步進電機轉動帶動擺動機構，進一步使得激光源上下5°擺動，提供光源的垂直方向運動。

圖3 智能激光驅鳥器外形

圖4 激光發(fā)射單元

激光源為532nm的半導體激發(fā)固態(tài)綠色激光發(fā)射器，激光源通過擺動機構和云臺的運動，使得激光路徑呈波浪狀，這樣的激光掃描光束看起來就像一根綠色棒子。鳥類不能分辨這根綠色的虛實，因此當激光掃描光束掃射鳥類時，鳥類誤以為是綠色棒子，以達到驅趕鳥的目的。

據(jù)研究，在電力設備場所，鳥兒筑巢一般選擇設備間隙有洞的地方，如道閘槽鋼的間隙處，濾波器、電抗下方或間隔中間主變周邊的絕緣罩管。鳥糞、散落樹枝附著在瓷瓶上容易造成短路。激光驅鳥器發(fā)射的激光掃描光束通過云臺轉動和步進電機帶動擺動這種掃描模式，能大大減少鳥類對電力設備造成的潛在危害性。

該裝置的研制統(tǒng)籌考慮不停電安裝維護的便捷性、激光驅鳥的穩(wěn)定性、激光覆蓋區(qū)域的可控性以及裝置使用的安全性。據(jù)此，該智能驅鳥裝置具備以下功能。

表1 智能驅鳥裝置功能

2.2 智能型激光驅鳥裝置特點

①覆蓋范圍廣：全自動全空域覆蓋，也可根據(jù)實際情況設定。該激光驅鳥裝置配備高智能自動運轉云臺，具備水平巡航，垂直巡航和水平加垂直巡航模式，同時兼具巡航掃描和尋跡掃描兩種模式，巡航模式：可按設定的水平起始位、終止位進行掃描，達到終止位時，追至角度下降5°，往復工作；尋跡模式：可設置起始位、終止時候的行徑軌跡，模擬設置時候的行走路線，進行循跡掃描。覆蓋范圍廣，路線變化多，鳥類無法產生適應性，久而久之，使得鳥類最終遠離電力設備，從根本上預防并杜絕鳥危害的事故發(fā)生。

②效果持久：驅鳥效果遠優(yōu)于現(xiàn)在的其他類型的驅鳥設備，且不傷害鳥類。鳥類對激光束不能產生適應性，作業(yè)人員可隨時遠程更改激光束的掃描速度、角度及激光功率，讓鳥類防不勝防，不留任何產生適應性的機會，驅鳥效果持久。且自動激光驅鳥器不受時間限制，可以24小時不間斷的運轉，也可以根據(jù)鳥類生活習性進行定時運轉。該設備的防護等級為戶外級，在雷雨、大霧、下雪、臺風等極端惡劣的天氣條件下，皆可全天候7*24小時不間斷地運轉。從而滿足全天候驅鳥的要求，效果持久。

③安全性佳：對人或鳥無任何傷害、輻射和副作用，激光驅鳥器能確保在任何時候都能安全運行。大型自動激光驅鳥器發(fā)出的激光束的等級是二級激光，對人類眼睛100%無害。激光束可直射人的皮膚，不對皮膚造成傷害。驅鳥人員應避免眼睛直視激光束，但直視激光束不對眼睛造成損傷。

④驅鳥效果更佳：眾多驅鳥方式中，刺激鳥類視覺的辦法是最有效的驅鳥方式。本裝置采用采用鳥類最敏感的綠色激光，激光波長520-532nm，更加有效地達到驅鳥的目的。步進電機驅動擺動機構，使得激光器具有5°的上下擺動效果，云臺結合擺動機構，激光掃描光束，高智能自動運轉，防護軌跡模式豐富，驅鳥效果好。

3 結束語

為加強變電站設備防鳥害管理，減少因鳥害導致設備非計劃停運，杜絕因鳥害導致設備跳閘，保障電網安全穩(wěn)定運行，現(xiàn)研發(fā)一款智能驅鳥裝置，該裝置采用激光、仿生結合的方式進行區(qū)域性驅鳥，通過現(xiàn)場勘察合理布局，能對區(qū)域全空域覆蓋性保護，以預防和降低鳥害發(fā)生的概率，全面保障電網設備安全。

該針對變電站防范鳥害的新型智能驅鳥裝置，采用激光、仿生相結合方式進行驅鳥。根據(jù)鳥類眼部的結構特征，可知鳥類眼部對綠色520-532nm的光束最為敏感，故采用綠色激光作為主光源，同時配合設備擺動機構進行模擬人在使用激光對鳥進行驅趕的一個運動，結合仿生和激光進行綜合驅鳥。該裝置可根據(jù)電腦程序控制激光束的掃描速度、角度及激光功率，對鳥類不會造成任何傷害，而且長期使用也不會造成鳥類的適應性。

變電站驅鳥工作是一項長期的工作，需要對鳥類的生活習性和生理構造進行深入了解，不斷地豐富、完善驅鳥器的功能，提高驅鳥工作的便捷性和長期運行的可靠性。[6]