變電站仿生防鳥害措施的應(yīng)用

張莉珠， 張 峰， 雷劇璋

（廣東電網(wǎng)有限責任公司佛山供電局， 廣東 佛山 528000）

引言

鳥類是電力系統(tǒng)中一種潛在的高空危機，鳥類給電力帶來的危害較多，如鳥類在電線桿上筑巢、鳥類在導線之間飛行、鳥糞污染瓷裙等，高空飛行或?qū)Ь€筑巢容易造成短路事故，或鳥糞容易沿著瓷瓶下流走導致電路閃絡(luò)。在預防電力鳥害工作上，相關(guān)研究人員研究了多種方法，其中包括使用人工鳥巢進行人為干預。但目前對于人工鳥巢的使用卻未能達到預期效果，如何能通過調(diào)查掌握鳥類習性，探索思考鳥類和電網(wǎng)相處新模式，以實現(xiàn)鳥類與電網(wǎng)和諧共處為突破口，研制出適合實際情況使用的新型智能防鳥害產(chǎn)品，是本文作者的重點研究內(nèi)容。

1 研發(fā)背景

鳥類的生活習性喜歡在高大樹木上筑巢建窩，但由于生態(tài)環(huán)境的破壞，使鳥類將鳥巢轉(zhuǎn)移到了高壓線塔或者電線桿上進行筑巢建窩，這樣不但嚴重影響了供電系統(tǒng)運行的安全性和可行性，同時搭建鳥巢的材料也很容易脫落在輸配電線路的電力設(shè)備上，從而引起輸配電線路的線路跳閘，對人類和鳥類自身也是一種極大的威脅。為了減少鳥巢帶來的電力故障和避免鳥類發(fā)生觸電的行為，許多地區(qū)的電力工作者會在高壓線塔相對安全的地方、離線路較遠的地方，放置一些人工鳥巢供鳥兒安家。但目前市面上的人工鳥巢對鳥類的吸引性較低，結(jié)構(gòu)簡單，無法達到預期的效果。

2 研發(fā)內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有的人工鳥巢相對真正的鳥巢來說區(qū)別較大，多為簡單地搭建，功能單一，缺乏智能控制等功能，在對鳥類的吸引度上大打折扣，因此本文將提出一種通過夠智能控制吸引鳥類前來居住的人工鳥巢，實現(xiàn)人工智能與生態(tài)保護的有效結(jié)合。

3 人工鳥巢技術(shù)方案

3.1 結(jié)構(gòu)組成

本發(fā)明的鳥巢，如下頁圖1～圖3 所示，其結(jié)構(gòu)包括鳥巢主體，鳥巢主體內(nèi)設(shè)置有溫濕度傳感器，鳥巢主體外側(cè)設(shè)置有溫濕度指示燈，鳥巢主體底部設(shè)置有加熱器，鳥巢主體上還設(shè)置有播放器，控制裝置分別和溫濕度傳感器、溫濕度指示燈、加熱器、播放器電連接。

圖1 人工鳥巢結(jié)構(gòu)分解圖（1）

圖3 控制裝置結(jié)構(gòu)

在外觀設(shè)計上，鳥巢主體使用黑色的亞克力玻璃板組成，鳥巢主體的底部放些草和小樹枝，盡量把人工鳥巢設(shè)置得和真正的鳥巢一樣舒適。鳥巢主體的頂部配有掛鉤，方便拆下。

3.2 技術(shù)原理

溫濕度傳感器檢測鳥巢內(nèi)部的實時溫濕度并把信息傳輸?shù)娇刂蒲b置，當檢測到的溫濕度低于設(shè)定溫度或者高于設(shè)定濕度時控制裝置通過控制溫濕度指示燈給人們提示，啟動加熱器，鳥巢底部配一個鐵絲網(wǎng)架子，加熱器放在鐵絲網(wǎng)架子下面，加熱器優(yōu)選為加熱片。控制裝置通過讀取存儲器（TF 卡）的音樂輸出到播放器播放，播放時間可設(shè)定時間段。通過播放一些鳥兒喜歡的音樂來吸引它們在人工鳥巢安家。

鳥巢主體的內(nèi)側(cè)設(shè)置有紅外傳感器，鳥巢主體的外側(cè)設(shè)置有紅外指示燈，紅外傳感器和紅外指示燈分別和控制裝置電連接，紅外傳感器把紅外信號傳輸給控制裝置，控制裝置根據(jù)信息控制紅外指示燈的亮和滅。當鳥兒在鳥巢時，紅外指示燈亮；當鳥兒不在鳥巢時，紅外指示燈滅。人們可以通過紅外指示燈的亮滅得知鳥兒是否在巢。

3.3 實用功能

為了可以無線啟動加熱器和調(diào)試音樂聲量的大小，鳥巢主體上還設(shè)置了一個無線信號收發(fā)裝置，無線信號收發(fā)裝置和控制裝置電連接。

鳥巢主體的頂部還設(shè)置有太陽能板，太陽能板通過光電效應(yīng)，能有效地將光能轉(zhuǎn)化為電能并儲存到蓄電池，這樣鳥巢各項功能的實現(xiàn)就有了能源的支持，既環(huán)保又方便。溫濕度指示燈和紅外指示燈都可以優(yōu)選為LED 燈。

3.4 技術(shù)參數(shù)

本人工鳥巢控制裝置由c51 芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電容、電阻、時鐘、DSP 芯片和fpga 芯片等組成[1]。

溫度傳感及加熱電路圖如圖4 所示[2]。運算放大器A1 構(gòu)成一個電壓跟隨器，輸出Vo1=I×（R1+R2）；運算放大器A2 構(gòu)成一個比例放大器，調(diào)節(jié)R3的值可以使輸出Vo2=2.73 V；這樣就構(gòu)成一個把絕對溫標轉(zhuǎn)換成攝氏溫標的電路，即（Vo1-Vo2）就對應(yīng)為10mV/℃（當Vo1-Vo2=0 時，對應(yīng)的溫度為0℃）。在經(jīng)過一個運算放大器A3 之后，由于Vo3=100 K（Vo1-Vo2），即每10 K 對應(yīng)為100 mV/℃。當需要把溫度設(shè)定在20℃時，只需調(diào)節(jié)變阻器R4的阻值，使V4=20×100 mV=2 V，輸入到遲滯比較器A4 的＋端，把Vo3輸入到A4 的負端[3]。

圖4 溫度傳感及加熱電路圖

裝置采用遲滯比較器原因是因為遲滯比較器可以在一定程度上減少干擾，防止由于電壓不穩(wěn)定而使繼電器出現(xiàn)反復跳變而損壞。這樣就構(gòu)成一個可以實現(xiàn)保溫效果的裝置。同時，當需要改變設(shè)定的溫度T 時，只需調(diào)節(jié)R4的阻值，使V4的電壓隨之改變即可。這樣對溫度進行控制并要求以最短的時間達到規(guī)定的溫度時，溫控精度高，響應(yīng)速度快[4]。

3.5 技術(shù)難點

本文提出的人工鳥巢技術(shù)難點在于裝置能夠智能調(diào)節(jié)鳥巢內(nèi)部的溫度，同時可以播放鳥兒喜歡聽的聲音來吸引它們在此安家，配合輔助功能的使用，使操作人員能快速從鳥巢外部了解到鳥兒進入鳥巢、鳥巢內(nèi)部溫濕度如何、無線操作控制等。

圖2 人工鳥巢結(jié)構(gòu)分解圖（2）

3.6 研制與應(yīng)用

本文研究的智能控制人工鳥巢，能夠模擬真實的鳥巢，同時還可以智能調(diào)節(jié)鳥巢內(nèi)部的溫度，播放鳥兒喜歡的聲音來吸引它們在此安家，遠離高壓線塔或者電線桿，在保護了鳥類和生態(tài)環(huán)境的同時，也提高了電力傳輸?shù)陌踩裕蕴柲茏鳛槟茉矗h(huán)保又方便，是人工智能與生態(tài)保護的成功結(jié)合。裝置的研制將能有效應(yīng)用在實際環(huán)境中，為電網(wǎng)的安全運行提供必要的技術(shù)支持。

4 結(jié)語

主動引導鳥類在桿塔“安全區(qū)域”棲息是電力系統(tǒng)中科學合理的防鳥害的有效措施。本文作者以人工智能與生態(tài)環(huán)境保護為結(jié)合點，研制出實用且高效的人工鳥巢，能為建立健全的電網(wǎng)與生態(tài)保護機制提供科學的參考依據(jù)。