關(guān)于驅(qū)鳥用激光器的探究

羅倩雯 劉暢 殷一帆

摘 要 隨著鳥類在機(jī)場、輸電塔等地的活動，鳥害對人類的威脅日益明顯。本文對目前市場上主要的驅(qū)鳥方式進(jìn)行分析與總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上對當(dāng)下最有效也是最有發(fā)展前景的激光驅(qū)鳥進(jìn)行了著重分析并研究其作用機(jī)理。同時(shí)對激光驅(qū)鳥的發(fā)展趨勢進(jìn)行了預(yù)測，明確驅(qū)鳥用激光器將朝可控性、自動化、多功能和強(qiáng)適應(yīng)性等方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞 驅(qū)鳥;激光器;多功能

引言

近年來，由于人類活動的影響，大量鳥類開始在空曠開闊、生物豐富的機(jī)場、變電站等地生存和繁衍，造成了以航空、電力為代表的各行業(yè)極大的安全隱患和損失[1]。鳥類在機(jī)場附近的活動與飛行路線沖突容易造成鳥撞事故，且鳥類在輸電線路附近的筑巢、飛行、捕食等活動，會對線路造成不同程度的損害。由于鳥害給人類造成嚴(yán)重的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失不斷增加，隨著驅(qū)鳥設(shè)備的不斷改良，既能夠做到有效驅(qū)鳥又不傷害鳥類的驅(qū)鳥設(shè)施越來越成為人們的需求。在國內(nèi)外現(xiàn)有的驅(qū)鳥方法中，由于激光驅(qū)鳥的驅(qū)鳥效果顯著，鳥類對其適應(yīng)性較低，對鳥類的危害較小且經(jīng)濟(jì)環(huán)保，激光驅(qū)鳥相關(guān)儀器在近些年取得了快速的發(fā)展。

1國內(nèi)外現(xiàn)有驅(qū)鳥器研究現(xiàn)況

1.1 國內(nèi)外幾種常用驅(qū)鳥方式分析

（1）煤氣炮驅(qū)鳥（聽覺）

在聽覺驅(qū)鳥方式中，煤氣炮主要靠煤氣炮爆炸時(shí)產(chǎn)生的聲音來驅(qū)趕附近的鳥類，多用于機(jī)場驅(qū)鳥。但是，由于爆炸的聲音分貝不能變化，如果鳥類長期間處于這種聲音的環(huán)境下，鳥類就會習(xí)慣于煤氣炮爆炸的聲音甚至?xí)a(chǎn)生耐受性，進(jìn)而會影響到驅(qū)鳥效果。

（2）激光驅(qū)鳥（視覺）

在目前所有的驅(qū)鳥方式中，激光驅(qū)鳥是最安全、最環(huán)保、最有效的方式，根據(jù)仿生學(xué)原理，通過激光驅(qū)鳥器發(fā)出的激光對鳥類起到恐嚇和驅(qū)趕的目的。此方式也是現(xiàn)存驅(qū)鳥方式中對鳥類傷害最小的驅(qū)鳥方式，并且鳥類對其不會產(chǎn)生適應(yīng)性。

（3）藥物驅(qū)鳥（化學(xué)）

藥物驅(qū)鳥是指通過利用藥物的氣味影響鳥類神經(jīng)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)從而起到驅(qū)鳥的效果的驅(qū)鳥方式。但是藥物驅(qū)鳥對鳥的作用時(shí)間有限，且只對部分鳥類有效。

（4）生態(tài)驅(qū)鳥

生態(tài)驅(qū)鳥是指干擾食物鏈，使食物鏈中某成分缺失，導(dǎo)致鳥類食物缺失無法生存，目前常見的手段有割草、殺蟲。通過割草減少鳥類在治鳥區(qū)域的棲息場所，或通過噴灑農(nóng)藥來消除草地里的昆蟲或減少抑制植物的生長，減少鳥類的食物來源[2]。但這兩種方式都會對生態(tài)環(huán)境造成一定的損害。

（5）防鳥刺（占位）

通過在輸變電線路的上方等需要防鳥的地方安裝防鳥刺，能夠有效抑制鳥類在導(dǎo)線上方的活動以維持線路的正常使用，減少鳥類對輸電線路的損壞。但對適用環(huán)境有較大的限制，只適合于電力電信等部門，而不適用于機(jī)場或農(nóng)業(yè)部門。

（6）探鳥雷達(dá)（雷達(dá)）

利用雷達(dá)探鳥能夠準(zhǔn)確高效地探測機(jī)場周圍的鳥情，對飛行器起到預(yù)警作用，并有利于驅(qū)鳥設(shè)備有針對性地驅(qū)散鳥群。使用探鳥雷達(dá)可以全天候、全方位地對一定區(qū)域內(nèi)的鳥情進(jìn)行監(jiān)控識別，節(jié)省了一定的人力物力，且受空氣能見度和惡劣天氣的影響較小。但是探鳥雷達(dá)只能起到探測和預(yù)警的作用，要達(dá)到驅(qū)鳥的目的還需要結(jié)合其他的驅(qū)鳥設(shè)備。

1.2 國內(nèi)外激光驅(qū)鳥器研究現(xiàn)狀

國際上關(guān)于激光驅(qū)鳥裝置的研究于20 世紀(jì)80年代后期逐漸開始，國際專利年申請量基本呈上升趨勢。2005 年中國的第一件關(guān)于激光驅(qū)鳥裝置專利的申請 CN2812589Y 是基于激光視覺驅(qū)鳥的原理，設(shè)計(jì)的一種激光驅(qū)鳥燈。這種激光驅(qū)鳥燈的驅(qū)鳥效果顯著、作用范圍較大且無噪音污染[1]。隨后該領(lǐng)域的專利研發(fā)數(shù)量明顯加快，截至2020年4月8日的公開數(shù)據(jù)，國內(nèi)有關(guān)激光驅(qū)鳥裝置的專利達(dá)到163件。由此可見，隨著對機(jī)場、電力設(shè)施等場所開發(fā)利用的增加，對既能夠起到驅(qū)鳥效果又不影響鳥類生存，環(huán)保高效的驅(qū)鳥技術(shù)的需求也在不斷增加。

2新型驅(qū)鳥用激光器的研究機(jī)理

通過對比不同波長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)，532 nm的綠光激光器驅(qū)鳥效果最佳。出于鳥類對532nm的綠色激光明顯的視覺敏感性，當(dāng)激光發(fā)射器發(fā)出來的綠色光束對鳥類進(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，對鳥類產(chǎn)生巨大的威懾力，以此驅(qū)離鳥類，且不會對鳥類造成傷害。

通過比較激光光斑大小和形狀變化對鳥眼的方向靈敏性、感受視野、圖形的鑒別特性（包括錯視現(xiàn)象）的影響，調(diào)整激光光束運(yùn)動的方式和速度、激光閃爍頻率的變化，研究鳥眼視力特性、時(shí)空信息視覺特性和顯示條件（尤其是顯示面的周圍條件），以及所產(chǎn)生的鳥類視覺行為和生理行為，不斷完善激光驅(qū)鳥機(jī)理，探索驅(qū)鳥新方法和新技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)不同天氣不同環(huán)境下有效驅(qū)鳥、高效驅(qū)鳥。

波長為532 nm的綠光激光器除了驅(qū)鳥效果最好，且價(jià)格較便宜，技術(shù)相對成熟，光束質(zhì)量較好。

3國內(nèi)驅(qū)鳥激光器技術(shù)發(fā)展趨勢

由于激光驅(qū)鳥裝置在發(fā)射角度上有一定的局限，這就使驅(qū)鳥過程的角度和高度受到一定的影響，大大降低了驅(qū)鳥效果。因此，激光驅(qū)鳥裝置從照射角度和激光性質(zhì)等方面進(jìn)行調(diào)整，擴(kuò)大驅(qū)鳥器的作用范圍，自動改變照射位置，使驅(qū)鳥裝置向可控化發(fā)展。

傳統(tǒng)的激光驅(qū)鳥器消耗大量人力物力，且瞄準(zhǔn)精度低，驅(qū)鳥效率低、效果差。通過開發(fā)圖像識別系統(tǒng)，設(shè)計(jì)自動瞄準(zhǔn)跟蹤裝置、遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)z像頭、自感應(yīng)智能裝置等提高驅(qū)鳥設(shè)備的自動化能力，減少人員勞動力的投入，可以遠(yuǎn)程隨時(shí)對激光掃描的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而提高激光驅(qū)鳥的精確度。

此外，隨著對驅(qū)鳥需求的不斷提高，驅(qū)鳥器的作用機(jī)理也在由單一形式轉(zhuǎn)變?yōu)槎喙δ茯?qū)鳥。結(jié)合激光驅(qū)鳥與其他驅(qū)鳥方式，從聽覺、視覺等多個角度同時(shí)控制的方法，設(shè)計(jì)出適合多種環(huán)境條件的驅(qū)鳥器，滿足更復(fù)雜環(huán)境下的驅(qū)鳥目的。

由于驅(qū)鳥器多在地廣人稀的野外環(huán)境使用，對驅(qū)鳥器的使用情況不能做到及時(shí)了解，其使用壽命會受到使用環(huán)境的影響。于是一些驅(qū)鳥器的專利趨向于增加防護(hù)裝置，使其在遇到惡劣天氣或受到碰撞時(shí)可以保護(hù)驅(qū)鳥器的激光發(fā)射零件不受損壞，從而延長其使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1] 熊晶.激光驅(qū)鳥專利技術(shù)現(xiàn)狀分析[J].黑龍江電力，2016，38（1）：53-55，60.

[2] 本刊編輯.驅(qū)鳥方法綜述[J].西北園藝（果樹專刊），2013，（5）：4-5.