新型驅鳥裝置的設計方案

黃雙得

(云南電網公司昆明供電局，昆明 650011)

0 前言

許多鳥在輸電線路桿塔活動從而引起線路跳閘［1］，歇息時大量排放糞便，會污染絕緣子，降低絕緣子串外絕緣強度，在空氣潮濕、大霧天氣時容易發生閃絡。某些鳥體形較大，翅膀展開以后更大，在線路附近飛行時，可能造成相間短路或單相接地故障。當前，輸電線路鳥害故障已經是一種常見的故障類型。以下介紹一套防鳥害系統。

1 設計方案

裝置分為2 個部分，一個部分是安裝在桿塔上的的鳥類活動采集和驅趕裝置，另外一部分是數據處理分析軟件。

對安裝在桿塔上的鳥類活動信息采集裝置，由于其兼有驅鳥的功能，采用以多普勒雷達探測為主，聲音探測為輔的鳥類探測方法。以聲、光、電相結合的方式進行驅鳥。并利用現代2G 通信技術對鳥類活動情況數據進行傳輸。

對于數據處理分析軟件部分，利用現代數據庫技術進行存儲。對數據按不同時間段 (年、月、周、日)進行統計分析，把分析結果以圖標的形式提供給相關工作人員，用來輔助制定防鳥措施。

裝置主要分成4 個模塊:智能芯片模塊，鳥類探測模塊，鳥類驅趕模塊和數據傳輸模塊。

整個裝置在智能芯片的驅動下，以多普勒雷達檢測的方式為主要探測手段，以聲音檢測為輔助探測手段。對探測到鳥類活動情況進行記錄并利用2G 通信技術進行傳輸，同時利用聲、光、電相結合的方式對靠近的鳥類進行驅趕。

2 裝置的工作原理

2.1 鳥類探測模塊

鳥類探測模塊以多普勒雷達為主，聲音探測為輔，對鳥類的活動進行探測。

多普勒雷達是應用電磁波的多普勒效應進行工作的雷達設備，其工作原理是以多普勒效應為基礎，將微波收、發設備相結合形成探測器［3］。微波的波長約在1 mm～1 000 mm 之間，因此這種微波極易被反射。微波信號遇到動態的物體反射后會發生多普勒效應，即經反射后的微波信號與發射波信號的頻率會發生微小的偏離，此時被認為有物體闖入雷達探測區域。

考慮到不同鳥類體型的大小、生活習性也會不同，以及輸電桿塔的基本構造，再依據實地考察的結果，此裝置中的多普勒雷達模塊至少需要達到15～30 米的檢測半徑，才能實現全方位檢測輸電桿塔。目前通過改進相關技術，已經研制出有效的檢測半徑為15 米(0.1 m2的物體以1 m/s的速度移動)，并有希望通過更深入的的技術改進爭取達到20 米到30 米的檢測半徑。

聲音探測主要通過鳥類的叫聲和在塔上落腳時與桿塔接觸時發出的聲音來判斷其飛來的方向是否對輸電線路造成影響。聲音探測主要針對雷達檢測的盲區或在雷達探測范圍內，但可能對輸電線路不會造成影響的鳥類的識別。通過2 組拾音器收集聲音并進行識別，判斷出鳥類靠近桿塔的具體方向，輔助雷達探測鳥類的活動。

2.2 鳥類驅趕模塊

鳥類驅趕模塊主要以發出超聲波、高仿真的老鷹、獵槍聲和發出強頻閃光作為鳥類驅散手段。

2.3 數據傳輸模塊

在驅鳥的同時需要把鳥類活動的數據傳回中央數據庫，可以選擇的方案有2G/3G/4G 通信技術，考慮到電力桿塔主要安裝在野外，當前的3G/4G 網絡的覆蓋范圍有限，同時每次需要傳輸的數據量非常小，在1k 以內，2G 網絡25k 的理論帶寬已經能夠很好的支撐系統運行。并且2G運用的時間長，技術成熟，網絡覆蓋廣，所以選用2G 通信技術進行網絡傳輸。

2.4 智能芯片模塊

智能芯片通過接收雷達傳輸的信號判斷出是否有鳥類在活動，并記錄下鳥類的活動次數。同時利用傳輸模塊把活動情況傳回中央數據庫，當在一定的時間內，多次檢測到鳥類活動，就改變超聲波頻率，然后再次記錄鳥類的活動次數。通過若干次的改變頻率，以及分析每個頻率所對應的鳥類活動的次數可以逐漸選出最適合驅趕鳥的超聲波頻率來進行驅鳥。

3 數據分析處理軟件

整個軟件采用linux 平臺，利用現代數據庫技術對采集到的數據進行存儲，利用數據挖掘技術對數據從不同的維度進行分析，以報表的形式提供給相關人員作為參考。

3.1 按時間段分析

鳥類活動引起電力設備故障和時間有很大關系。從歷年來看，鳥類種群整體的擴大或者縮小和電力設備鳥害故障的頻率有關系［4］。需要從不同的時間段(年、月、周、日)對鳥類的活動進行統計，在歷史數據足夠多的情況下，甚至可以預測未來的鳥害情況，提前進行有針對性的預防，在某個時間段如果鳥類活動超過預定閥值，就認為附近可能有鳥害正在形成，就需要提醒人工干預。

3.2 按地域分析

由于不同的鳥類都有不同的生活習性和環境要求這就形成了鳥害故障的區域分布性，每個鳥類探測裝置在安裝的時候就已經確定了坐標，同時周圍的地形地貌也就確定了。再結合現有的GIS 系統的數據，可以對不同地域的鳥類活動進行統計分析。

3.3 歷史數據分析

統計歷年鳥類活動數據，可以間接得出整個地區鳥類種群數目的整體情況，有針對性的做出防鳥害措施。

4 結束語

本文介紹了一種新型驅鳥裝置，該裝置通過多種對鳥類活動信息的收集，能夠更大范圍檢測到的鳥類活動，更清楚的了解鳥類在輸電線路附近的活動信息，為驅鳥工作建立了更加有力的基礎信息。從而有效的防止了因為鳥類的活動而導致的輸電線路故障的發生。

［1］約翰－馬敬能 卡倫－菲利普斯.中國鳥類野外手冊.湖南教育出版社，2000.

［2］李虹.高壓輸電線路鳥害特點及防治措施分析，2008.

［3］李功新.輸電線路驅鳥器的研制，2006.