黃雙得

(云南電網(wǎng)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(fā)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(jīng)是一種常見的故障類型。以下介紹一套防鳥害系統(tǒng)。

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(qū)趕裝置，另外一部分是數(shù)據(jù)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(qū)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(jié)合的方式進行驅(qū)鳥。并利用現(xiàn)代2G 通信技術對鳥類活動情況數(shù)據(jù)進行傳輸。

對于數(shù)據(jù)處理分析軟件部分，利用現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術進行存儲。對數(shù)據(jù)按不同時間段 (年、月、周、日)進行統(tǒng)計分析，把分析結(jié)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(qū)趕模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊。

整個裝置在智能芯片的驅(qū)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(jié)合的方式對靠近的鳥類進行驅(qū)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(fā)設備相結(jié)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(tài)的物體反射后會發(fā)生多普勒效應，即經(jīng)反射后的微波信號與發(fā)射波信號的頻率會發(fā)生微小的偏離，此時被認為有物體闖入雷達探測區(qū)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(jù)實地考察的結(jié)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(xiàn)全方位檢測輸電桿塔。目前通過改進相關技術，已經(jīng)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(fā)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(qū)或在雷達探測范圍內(nèi)，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(qū)趕模塊

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

2.3 數(shù)據(jù)傳輸模塊

在驅(qū)鳥的同時需要把鳥類活動的數(shù)據(jù)傳回中央數(shù)據(jù)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(wǎng)絡的覆蓋范圍有限，同時每次需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量非常小，在1k 以內(nèi)，2G 網(wǎng)絡25k 的理論帶寬已經(jīng)能夠很好的支撐系統(tǒng)運行。并且2G運用的時間長，技術成熟，網(wǎng)絡覆蓋廣，所以選用2G 通信技術進行網(wǎng)絡傳輸。

2.4 智能芯片模塊

智能芯片通過接收雷達傳輸?shù)男盘柵袛喑鍪欠裼续B類在活動，并記錄下鳥類的活動次數(shù)。同時利用傳輸模塊把活動情況傳回中央數(shù)據(jù)庫，當在一定的時間內(nèi)，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(shù)。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(shù)可以逐漸選出最適合驅(qū)趕鳥的超聲波頻率來進行驅(qū)鳥。

3 數(shù)據(jù)分析處理軟件

整個軟件采用linux 平臺，利用現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫技術對采集到的數(shù)據(jù)進行存儲，利用數(shù)據(jù)挖掘技術對數(shù)據(jù)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(tǒng)計，在歷史數(shù)據(jù)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(huán)境要求這就形成了鳥害故障的區(qū)域分布性，每個鳥類探測裝置在安裝的時候就已經(jīng)確定了坐標，同時周圍的地形地貌也就確定了。再結(jié)合現(xiàn)有的GIS 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，可以對不同地域的鳥類活動進行統(tǒng)計分析。

3.3 歷史數(shù)據(jù)分析

統(tǒng)計歷年鳥類活動數(shù)據(jù)，可以間接得出整個地區(qū)鳥類種群數(shù)目的整體情況，有針對性的做出防鳥害措施。

4 結(jié)束語

本文介紹了一種新型驅(qū)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(qū)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(fā)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(qū)鳥器的研制，2006.