王曉紅，李東，崔揚(yáng)

（國(guó)網(wǎng)河南省電力公司南陽(yáng)供電公司，河南 南陽(yáng) 473000）

通常情況下，變電站設(shè)置在人煙稀少且環(huán)境適宜的區(qū)域，區(qū)域內(nèi)鳥類活動(dòng)比較頻繁，很可能給變電站正常運(yùn)行帶來(lái)一定的負(fù)面影響，導(dǎo)致變電站運(yùn)行狀況不佳，甚至無(wú)法正常運(yùn)行。所以，明確鳥類對(duì)變電站的危害，合理設(shè)置驅(qū)鳥器是非常必要的。但常規(guī)驅(qū)鳥方法和驅(qū)鳥器無(wú)法切實(shí)有效地達(dá)成驅(qū)鳥目的，需要探究行之有效的措施來(lái)改進(jìn)驅(qū)鳥器，提高其應(yīng)用價(jià)值，真正發(fā)揮驅(qū)鳥作用，保證變電站可以不受鳥類活動(dòng)的影響，持續(xù)且良好地運(yùn)行。

1 鳥類對(duì)變電站的危害

1.1 鳥類危害變電站的原因

總結(jié)分析以往變電站運(yùn)行實(shí)際情況，尤其是變電站受鳥類活動(dòng)的影響，可知鳥類之所以會(huì)干擾或影響變電站正常運(yùn)行，主要原因如下。

（1）為了滿足休憩需求，鳥類通常會(huì)在相對(duì)穩(wěn)固的樹枝上或建筑上筑巢。在相對(duì)空曠、人煙稀少的區(qū)域，如果區(qū)域內(nèi)樹木較少，那么變電站就成為鳥類筑巢的最佳位置，在變電站上筑巢，而變電站很可能受鳥巢所影響而出現(xiàn)電力設(shè)備接觸不良等情況，導(dǎo)致電力設(shè)備運(yùn)行狀況不佳，影響正常的電力供應(yīng)。

（2）鳥類飛翔的過(guò)程中很可能誤入電力設(shè)備的變壓器之中，引發(fā)故障。

（3）大型鳥類飛翔的過(guò)程中還可能碰觸電力設(shè)備的連接線路或框架，造成線路受損等情況發(fā)生，由此引發(fā)放電現(xiàn)象，這勢(shì)必會(huì)造成變電站運(yùn)行狀況不佳。

（4）通常情況下，電流互感器之間會(huì)設(shè)置對(duì)立的槽鋼，這很容易吸引鳥類，而鳥類的某些活動(dòng)很可能引發(fā)連電現(xiàn)象。

1.2 鳥類危害變電器的時(shí)間

總結(jié)分析鳥類影響的變電站故障事件，統(tǒng)計(jì)鳥害的發(fā)生時(shí)間，一般在2 ～5 月集中發(fā)生。主要是2 ～5 月是鳥類的繁殖季節(jié)，鳥類不僅需要進(jìn)行筑巢，還要在鳥巢內(nèi)繁殖。如果將鳥巢建筑在變電站上，那么鳥巢、鳥類飛翔及鳥類糞便均可能給變電站帶來(lái)一定的負(fù)面影響，導(dǎo)致線路受損或電力設(shè)備異常等。如果對(duì)一天當(dāng)中鳥類活動(dòng)情況予以分析，那么對(duì)變電站的影響主要集中在早上或晚上，主要是這兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)鳥類活動(dòng)比較頻繁。

2 變電站驅(qū)鳥現(xiàn)狀

為了盡可能地降低鳥類對(duì)變電站的影響，研究出驅(qū)鳥器，通過(guò)驅(qū)鳥器的設(shè)置，可將鳥類從變電站上驅(qū)走，降低鳥害發(fā)生概率。對(duì)當(dāng)前變電站驅(qū)鳥器應(yīng)用實(shí)際情況予以了解，常見做法如下。

2.1 驅(qū)鳥器驅(qū)鳥法

為了切實(shí)有效地解決鳥害，保障變電站持續(xù)且良好地運(yùn)行，近年來(lái)加大驅(qū)鳥器研究，推出專門的驅(qū)鳥器，比如，風(fēng)車式驅(qū)鳥器、超聲波驅(qū)鳥器等，具有一定的驅(qū)鳥作用。對(duì)風(fēng)車式驅(qū)鳥器予以了解和分析，主要是將風(fēng)車安裝在驅(qū)鳥器上，將其放置在變電站容易發(fā)生鳥害的位置，那么，在風(fēng)力作用下可以使驅(qū)鳥器發(fā)揮作用，達(dá)到驅(qū)鳥的目的。但事實(shí)上氣候變化無(wú)法判定，很可能一段時(shí)間內(nèi)無(wú)風(fēng)或微風(fēng)，致使所發(fā)揮的風(fēng)力作用甚微，難以支持風(fēng)車式驅(qū)鳥器良好運(yùn)行，發(fā)揮驅(qū)鳥的作用。另外，鳥類在變電站上筑巢，風(fēng)車式驅(qū)動(dòng)器還可能受鳥類銜來(lái)的稻草等影響，如纏繞風(fēng)車，導(dǎo)致風(fēng)車無(wú)法正常運(yùn)行，風(fēng)車式驅(qū)鳥器失效。超聲波驅(qū)鳥器則是通過(guò)設(shè)置超聲波發(fā)生器，將超聲波設(shè)置為1min 掃頻和1min 定頻，將頻率范圍控制在25 ～45kHz，將循環(huán)速度控制在1s，如此可以形成超出人耳接受范圍的超聲波來(lái)驅(qū)除鳥類。鳥類的聽力范圍要遠(yuǎn)大于人類，設(shè)置超出人耳接受范圍的超聲波，既可以避免人類受超聲波影響又可以有效地驅(qū)除鳥類。但對(duì)超聲波驅(qū)鳥器應(yīng)用實(shí)際情況予以了解，在展開驅(qū)鳥工作之際需要調(diào)整釋放的超聲波頻率，以避免鳥類對(duì)超聲波產(chǎn)生抗性，這使得驅(qū)鳥比較麻煩，會(huì)影響工作效果。長(zhǎng)期置于外部環(huán)境的超聲波驅(qū)鳥器還可能受氣候變化等方面的影響，導(dǎo)致其出現(xiàn)不同程度的老化、腐蝕等，致使其使用性能不佳，難以充分發(fā)揮驅(qū)鳥作用。

2.2 普通驅(qū)鳥法

普通的、常見的驅(qū)鳥法是恐嚇、遮擋等，意在讓鳥類遠(yuǎn)離變電站，在其他位置進(jìn)行筑巢，以此來(lái)降低鳥害發(fā)生率，保證變電站長(zhǎng)期穩(wěn)定、安全、高效地運(yùn)行。為了避免電力設(shè)備受鳥類活動(dòng)影響，還會(huì)在電力設(shè)備上安裝驅(qū)鳥裝置，如防鳥刺，也就是將鋼絲等焊接在電力設(shè)備的底座上，形成散開狀，降低鳥類停留或筑巢的可能性。對(duì)普通驅(qū)鳥法應(yīng)用實(shí)際情況予以了解和分析，起初鳥類還能夠懼怕，遠(yuǎn)離電力設(shè)備，遠(yuǎn)離變電站，但隨著時(shí)間增長(zhǎng)，鳥類會(huì)逐漸適應(yīng)環(huán)境變化，依舊會(huì)停留在變電站上，甚至尋找最佳的筑巢位置來(lái)建筑鳥巢，這就使得驅(qū)鳥方法失效。所以，普通驅(qū)鳥法并不適合長(zhǎng)期應(yīng)用。

3 變電站驅(qū)鳥器的改進(jìn)策略

3.1 變電站驅(qū)鳥器的改進(jìn)策略

3.1.1 激光驅(qū)鳥器的介紹

相對(duì)風(fēng)車式驅(qū)鳥器、超聲波驅(qū)鳥器等，激光驅(qū)鳥器的應(yīng)用價(jià)值更高，可切實(shí)有效地驅(qū)散鳥類，避免鳥類活動(dòng)給電力設(shè)備帶來(lái)負(fù)面影響。對(duì)激光驅(qū)鳥器予以了解和分析，它的基本原理是通過(guò)設(shè)置波長(zhǎng)為532 納米的綠光來(lái)驅(qū)散鳥類，主要是鳥類對(duì)532 納米的綠光極為敏感，適應(yīng)度較低，可達(dá)到驅(qū)鳥的目的。激光驅(qū)鳥器主要是由激光發(fā)射裝置、掃描設(shè)備、顯示控制器、電源及光感控制設(shè)備組成的，要想使激光驅(qū)鳥器的作用可能充分發(fā)揮，需要注重提高其智能化水平，也就是合理地設(shè)置智能化的驅(qū)鳥設(shè)備，利用太陽(yáng)能電池板來(lái)滿足設(shè)備用電需求，并且將其安裝在電力設(shè)備最高的位置，那么，在啟動(dòng)該驅(qū)鳥設(shè)備，可對(duì)可掃射的范圍予以監(jiān)測(cè)，如果識(shí)別鳥類，那么啟動(dòng)激光器，進(jìn)行激光掃射，從而刺激鳥類，使之離開。

激光驅(qū)鳥器具有的優(yōu)勢(shì)為：

（1）受環(huán)境影響程度較低，可長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。

（2）依據(jù)鳥類的生存特性而研制和應(yīng)用的，既可以通過(guò)綠光刺激鳥類，驅(qū)散鳥類又不會(huì)給鳥類帶來(lái)任何損傷，很好地保護(hù)鳥類。但需要注意激光驅(qū)鳥器設(shè)置在電力設(shè)備最高處，容易遭受雷擊或風(fēng)雨的作用，導(dǎo)致其受損，使用性能不佳，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)注意這一點(diǎn)，制定并且實(shí)施針對(duì)性的保護(hù)措施。

3.1.2 引導(dǎo)式驅(qū)鳥法

引導(dǎo)式驅(qū)動(dòng)鳥法主要是在電力設(shè)備上不會(huì)造成負(fù)面影響的位置設(shè)置適當(dāng)大小的籃子，引導(dǎo)鳥類在籃子內(nèi)筑巢。此種驅(qū)鳥方法更人性化、和諧化，既考慮到鳥類的筑巢需求，又能夠避免電力設(shè)備受鳥類活動(dòng)影響，促使電力設(shè)備安全、穩(wěn)定及高效地運(yùn)行。目前，引導(dǎo)式驅(qū)鳥法正在逐步推行，并且取得了一定成果，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了人與自然和諧共處的目的。

3.2 變電站驅(qū)鳥器改進(jìn)案例說(shuō)明

3.2.1 鳥害及常見變電站驅(qū)鳥器說(shuō)明

鳥類平時(shí)喜歡在變電站內(nèi)的鋼結(jié)構(gòu)龍門架和電力設(shè)備上停留活動(dòng)，鳥類之間的追逐和大型鳥類的展翅容易導(dǎo)致電力設(shè)備的絕緣距離縮短，很容易產(chǎn)生短路故障，同時(shí)鳥食殘留物和鳥糞等掉落到電力設(shè)備表面，也容易導(dǎo)致電力設(shè)備故障；在繁殖季節(jié)鳥類喜歡在變電站內(nèi)筑巢，鳥類筑巢材料（如金屬絲、潮濕的樹枝等）的掉落，喜食鳥蛋或幼鳥的動(dòng)物（如蛇等）進(jìn)行取食，也極易造成電力故障。以上種種均可能給變電站安全運(yùn)行帶來(lái)負(fù)面影響。

為了解決變電站內(nèi)鳥害問(wèn)題，目前較常見的防鳥驅(qū)鳥方式有：安裝人工鳥巢、安裝防鳥刺或擋板、安裝反光風(fēng)車、超聲波驅(qū)鳥、天敵音頻驅(qū)鳥、噴灑驅(qū)鳥劑、電擊柵網(wǎng)驅(qū)鳥、強(qiáng)閃光等。但目前市面上的驅(qū)鳥裝置大部分因?yàn)轵?qū)鳥方式簡(jiǎn)單、鳥類易適應(yīng)、防護(hù)驅(qū)趕范圍小、配置不靈活、不易維護(hù)等原因，降低了鳥害防治的有效性。

3.2.2 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的激光驅(qū)鳥器方案制定

傳統(tǒng)的驅(qū)鳥措施一般為盲目驅(qū)趕或者被動(dòng)驅(qū)趕，不僅效果較低，而且功耗較大，成本較高。基于機(jī)器學(xué)習(xí)的激光驅(qū)鳥器是從目標(biāo)跟蹤、驅(qū)鳥范圍以及可變激光3方面進(jìn)行，它的優(yōu)勢(shì)是基于低空小目標(biāo)識(shí)別技術(shù)，采用多通道雜波檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)飛鳥的精確定位，提高驅(qū)趕的效率；縮小激光掃描角度，增大掃描半徑，確定驅(qū)鳥范圍；設(shè)計(jì)顏色、掃描間隔、功率可變的激光器，可降低鳥類的適應(yīng)性等?；诖?，制定基于機(jī)器學(xué)習(xí)的激光驅(qū)鳥器方案，即以機(jī)器學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，選定新一代自主機(jī)器設(shè)計(jì)的嵌入式系統(tǒng)AI 計(jì)算機(jī)，具備的性能和能效可以運(yùn)行現(xiàn)代AI 工作負(fù)載，并行運(yùn)行多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以及同時(shí)處理來(lái)自多個(gè)高清傳感器的數(shù)據(jù)，以此實(shí)現(xiàn)鳥類的自動(dòng)識(shí)別，為后續(xù)驅(qū)鳥控制系統(tǒng)動(dòng)作做好準(zhǔn)備。通過(guò)查詢大量數(shù)據(jù)并對(duì)比不同波長(zhǎng)的激光與鳥眼睛的光譜特性（包括明暗感覺和感色功能）、感光靈敏度，及其產(chǎn)※※生的視覺行為和生理行為，比較發(fā)現(xiàn)532nm 的綠光激光器驅(qū)鳥效果最佳。出于鳥類對(duì)532nm 的綠色激光明顯的視覺敏感性，當(dāng)激光發(fā)射器發(fā)出來(lái)的綠色光束對(duì)鳥類進(jìn)行掃射時(shí)，基于仿生學(xué)原理，激光束就如同一根綠色棍棒向鳥類撲打而來(lái)，對(duì)鳥類產(chǎn)生巨大的威懾力，以此驅(qū)離鳥類，且不會(huì)對(duì)鳥類造成傷害。同時(shí)考慮到鳥類的適應(yīng)性，采用可變光激光器技術(shù)，通過(guò)控制手段，改變激光顏色，以綠光、紅光、藍(lán)光三種顏色切換，降低鳥類的適應(yīng)程度。

3.2.3 基于機(jī)器學(xué)習(xí)的激光驅(qū)鳥器方案實(shí)施

（1）基于機(jī)器學(xué)習(xí)的鳥類自動(dòng)識(shí)別及小型嵌入式AI 平臺(tái)的設(shè)置。相關(guān)技術(shù)人員需要合理地構(gòu)建算法模型及可承載算法的計(jì)算平臺(tái)，首先，需要詳細(xì)了解變電站驅(qū)鳥的實(shí)際需求，合理設(shè)置小型化、性能承載力等指標(biāo)，科學(xué)地搭建計(jì)算平臺(tái)，即擬選擇NVIDIA Jetson Nano嵌入式AI 計(jì)算平臺(tái)，它屬于NVIDIA 為新一代自主機(jī)器設(shè)計(jì)的嵌入式系統(tǒng)，可運(yùn)行現(xiàn)代AI 工作復(fù)雜，又因?yàn)樵O(shè)置多個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，可同時(shí)處理多個(gè)高清傳感器的數(shù)據(jù)。識(shí)別模型方面，為了能夠滿足變電站鳥類識(shí)別需求，需要先進(jìn)行模擬測(cè)試，確定所搭建的識(shí)別模型的誤判率，之后進(jìn)行特定模型訓(xùn)練，這一過(guò)程中整理和應(yīng)用本地區(qū)鳥類圖片，利用yolo 算法進(jìn)行訓(xùn)練，再轉(zhuǎn)化為平臺(tái)能夠識(shí)別的模型文件，能夠解決誤判、識(shí)別不及時(shí)問(wèn)題。

（2）基于雙自由度云臺(tái)舵機(jī)的自動(dòng)驅(qū)鳥架構(gòu)。需要自主設(shè)計(jì)雙自由度云臺(tái)舵機(jī)驅(qū)動(dòng)電路板，之后進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。這一過(guò)程中需要注意設(shè)置步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，也就是擬選用一款帶轉(zhuǎn)換器和過(guò)流保護(hù)的DMOS 微步驅(qū)動(dòng)器，可在全、半、1/4、1/8 及1/16 步進(jìn)模式時(shí)操作雙極步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，輸出驅(qū)動(dòng)性能可達(dá)35±2V，A4988 包括一個(gè)固定關(guān)斷時(shí)間電流穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器可在慢或混合衰減模式下工作。

（3）輔助功能模塊的設(shè)置。主要是進(jìn)行供電模塊、溫度調(diào)節(jié)模塊的設(shè)計(jì)。供電模塊設(shè)計(jì)方面需要選擇適合的供電方式。從理論角度來(lái)講，可選用供電方式較多，但為了保證供電方式可適用于不同的環(huán)境，應(yīng)選用既支持太陽(yáng)能電池板與蓄電池組合的供電方式，抑或電源供電方式。溫度調(diào)節(jié)模塊設(shè)計(jì)，應(yīng)注意解決激光模塊容易受溫度變化影響的情況，可實(shí)施激光內(nèi)部溫度控制和外部降溫方法，比如，利用半導(dǎo)體冷卻技術(shù)進(jìn)行外部降溫。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鳥類活動(dòng)會(huì)給變電站正常運(yùn)行帶來(lái)一定的負(fù)面影響，導(dǎo)致其安全性降低。為了盡可能地改變此種局面，應(yīng)當(dāng)正確認(rèn)識(shí)到變電站驅(qū)鳥器應(yīng)用的重要性，同時(shí)也明確普通驅(qū)鳥方法及驅(qū)鳥器應(yīng)用不足，積極改進(jìn)驅(qū)鳥器，比如，實(shí)施激光驅(qū)鳥器或引導(dǎo)式驅(qū)鳥法等，以便獲得良好的驅(qū)鳥效果，避免變電站運(yùn)行受鳥類活動(dòng)干擾，持續(xù)且可靠地運(yùn)行。