【摘要】當(dāng)前，輸電線路鳥害故障已經(jīng)是一種常見的故障類型。有鑒于此，本文圍繞電力輸電線路高塔驅(qū)鳥系統(tǒng)建構(gòu)進(jìn)行相關(guān)分析，首先提出了某項(xiàng)目總體方案，然后介紹了系統(tǒng)主要功能，以期為業(yè)內(nèi)人士提供有益參考。

【關(guān)鍵詞】電力輸電線路；驅(qū)鳥系統(tǒng)；方案；功能

前言

結(jié)合當(dāng)前世界驅(qū)鳥技術(shù)發(fā)展情況和昆明地區(qū)地理，氣候，人文條件，筆者單位構(gòu)建了一種新型的驅(qū)鳥系統(tǒng)，該系統(tǒng)是硬件和軟件有機(jī)結(jié)合的整體解決方案[1]，硬件部分安裝于鐵塔上部需要保護(hù)的區(qū)域范圍內(nèi)，通過金屬件的方式固定在鐵塔上。裝置使用蓄電池進(jìn)行供電，使用太陽能進(jìn)行能源的補(bǔ)給，保證設(shè)備在連續(xù)陰雨天氣使用的可靠性。裝置使用雷達(dá)和聲音輔助方式對鳥類的靠近進(jìn)行有效探測。裝置應(yīng)該擁有多種驅(qū)鳥手段，可以對付更多種類的鳥。

1.本項(xiàng)目總體方案

整個(gè)系統(tǒng)分為2大部分，一部分是安裝在野外桿塔上的的鳥類活動采集和驅(qū)趕裝置（以下簡稱驅(qū)鳥器），另外一部分是中央服務(wù)器及分析軟件。

1.1驅(qū)鳥器

驅(qū)鳥器安裝在桿塔上，使用金屬件和桿塔進(jìn)行連接。驅(qū)鳥器使用雷達(dá)和聲音探測技術(shù)主動發(fā)現(xiàn)鳥類靠近，擁有多種驅(qū)鳥手段，驅(qū)鳥的同時(shí)還能收集鳥類活動數(shù)據(jù)。此裝置應(yīng)該安裝若干套，合理分布到各區(qū)域的桿塔上。每一套設(shè)備有自己固定的標(biāo)識ID，用來區(qū)分各裝置回傳的數(shù)據(jù)。

驅(qū)鳥器分為以下幾個(gè)模塊：1）供電模塊。負(fù)責(zé)整個(gè)驅(qū)鳥器的電源供給。主電源是12V鉛酸電池，輔助電源是15V太陽能電池，白天，太陽能電池給鉛酸電池充電，夜晚和陰雨天氣，鉛酸電池靠存電給系統(tǒng)供電；2）探測模塊。使用多普勒雷達(dá)和聲音雙探測技術(shù)，多普勒雷達(dá)為主，聲音探測為輔。3）驅(qū)鳥模塊。驅(qū)鳥模塊利用聲、光、電等多種手段對鳥類進(jìn)行驚嚇驅(qū)散。主要包括超聲波，頻閃光，高仿真老鷹叫，獵槍聲等；4）傳輸模塊。利用GPRS技術(shù)，通過Internet傳輸各種需要回傳的信息到中心服務(wù)器；5）授時(shí)模塊。利用GPS技術(shù)獲得準(zhǔn)確的系統(tǒng)時(shí)間，提高數(shù)據(jù)精確度；6）主控模塊。協(xié)調(diào)和控制以上模塊，協(xié)同完成驅(qū)鳥器整體功能；7）其他配件。機(jī)殼，金屬連接件，必要的安裝，調(diào)試工具等[2]。

1.2中央服務(wù)器及分析軟件

1.2.1服務(wù)器

服務(wù)器采用基于X86平臺的商品服務(wù)器，安裝Linux操作系統(tǒng)，運(yùn)行關(guān)系數(shù)據(jù)庫軟件，需要接入Internet，擁有固定IP地址。

1.2.2配套軟件

配套軟件是本項(xiàng)目研發(fā)的重點(diǎn)，軟件主要提供以下功能：1）數(shù)據(jù)接收功能。接收驅(qū)鳥器回傳的數(shù)據(jù)，能夠并行接收多個(gè)驅(qū)鳥器同時(shí)回傳數(shù)據(jù)，是軟件部分?jǐn)?shù)據(jù)的入口；2）數(shù)據(jù)存儲功能。利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)存儲驅(qū)鳥器采集到的數(shù)據(jù)和其他數(shù)據(jù)來源得來的數(shù)據(jù)，提供給其他功能調(diào)用；3）數(shù)據(jù)分析功能。利用驅(qū)鳥器回傳的數(shù)據(jù)，再結(jié)合其他數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)資源，對鳥類活動數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，挖掘，形成報(bào)表和對異常預(yù)警；4）數(shù)據(jù)表現(xiàn)功能。利用WEB技術(shù)把各種報(bào)表和預(yù)警信息顯示給用戶；5）GIS接口功能。提供和GIS系統(tǒng)的接口；6）管理功能。用戶管理，權(quán)限管理，驅(qū)鳥器安裝管理等。

1.3系統(tǒng)的部署方式

系統(tǒng)的服務(wù)器需要部署在提供24小時(shí)不間斷電源的專業(yè)機(jī)房，需要接入Internet，擁有固定IP地址。配套軟件部署在服務(wù)器上。

系統(tǒng)的驅(qū)鳥器部分，需要部署在指定地點(diǎn)的桿塔之上。桿塔上需要能夠接收到中國移動的GPRS信號。

2.系統(tǒng)主要功能介紹

2.1鳥類探測功能

鳥類探測功能采用以多普勒雷達(dá)探測為主，聲音探測為輔的鳥類探測方法實(shí)現(xiàn)。

多普勒雷達(dá)是應(yīng)用電磁波的多普勒效應(yīng)進(jìn)行工作的雷達(dá)設(shè)備，其工作原理是以多普勒效應(yīng)為基礎(chǔ)，將微波收、發(fā)設(shè)備相結(jié)合形成探測器。微波的波長約在1mm～1000mm之間[3]，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(yīng)，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(shí)被認(rèn)為有物體闖入雷達(dá)探測區(qū)域。

考慮到鳥雀的大小、活動范圍與輸電鐵塔的基本構(gòu)造，又根據(jù)實(shí)地考察的結(jié)果，本裝置設(shè)計(jì)應(yīng)用的高性價(jià)比多普勒雷達(dá)模塊至少需要15-30M的檢測半徑。目前通過技術(shù)上的改進(jìn)，已經(jīng)在成功研制出有效檢測半徑為15M（0.1m2的物體以1m/s的速度移動）的多普勒雷達(dá)，并有望通過進(jìn)一步的改進(jìn)達(dá)到20M到30M的檢測距離。

聲音探測部分主要通過鳥類的叫聲和在塔上落腳的撞擊聲來判斷其來源方向是否對輸電線路造成威脅。其主要針對一些沒有被雷達(dá)檢測到的小鳥或在雷達(dá)探測范圍內(nèi)，但不對輸電線路造成威脅的鳥類的識別，通過兩組聲音識別裝置，判斷鳥類訪問鐵塔的方向，使其能夠有效地輔助雷達(dá)探測鳥類到來。

2.2鳥類驅(qū)趕功能

查閱相關(guān)研究資料可知：

首先，鳥類的聽覺是人類的10倍，對聲音極其敏感。某個(gè)頻率范圍內(nèi)的聲波對鳥類有很大的刺激，比如會使鳥感到煩躁和不安。瞬間的高聲壓對鳥也有一定的驚嚇作用。

第二、很多鳥類對老鷹也很恐懼，高仿真的老鷹叫足以驚嚇鳥類。

第三、鳥類永遠(yuǎn)怕聽到獵人的槍聲，高仿真的獵人的槍聲足以驚嚇鳥類。

第四、傳統(tǒng)的風(fēng)力驅(qū)鳥就是利用鳥類怕太陽反射光的原理，利用高亮度的LED頻閃光也足以驚嚇鳥類。

基于以上原理，利用高分貝，高仿真的老鷹叫、獵槍聲，高亮度頻閃光和超聲波來進(jìn)行驅(qū)鳥。并且結(jié)合鳥類探測模塊反饋的結(jié)果，動態(tài)調(diào)整驅(qū)鳥聲波的頻率，達(dá)到智能學(xué)習(xí)選擇的效果。

在工作初期，由微處理器內(nèi)部的頻率發(fā)生器隨機(jī)產(chǎn)生一個(gè)頻率，經(jīng)功率放大后驅(qū)動喇叭發(fā)出聲音、啟動強(qiáng)光、高仿真槍聲、老鷹叫進(jìn)行驅(qū)鳥。同時(shí)，微處理器通過接收雷達(dá)的信號判斷是否有鳥類活動，并把鳥類活動的次數(shù)進(jìn)行存儲。當(dāng)在一段時(shí)間內(nèi)，檢測到多次鳥類活動，就控制頻率發(fā)生器改變驅(qū)鳥頻率，然后再次記錄鳥類的活動次數(shù)。通過不斷的改變頻率，以及檢測每個(gè)頻率所對應(yīng)的鳥類活動次數(shù)可以優(yōu)選出最適合驅(qū)鳥的超聲波頻率來進(jìn)行驅(qū)鳥。當(dāng)鳥類對頻率產(chǎn)生適應(yīng)能力，或者是有另外的鳥類進(jìn)入被保護(hù)區(qū)域，通過雷達(dá)檢測到鳥類的活動次數(shù)會升高，這樣又可以重復(fù)上述過程，找到一個(gè)最適合驅(qū)趕的頻率進(jìn)行有效驅(qū)鳥。

3.結(jié)束語

本系統(tǒng)具有一定的智能化，能夠避免驅(qū)鳥裝置被鳥類習(xí)慣化。裝置在驅(qū)鳥的同時(shí)能夠回傳鳥類活動數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)中心，在數(shù)據(jù)中心利用軟件對鳥類的活動做出各類統(tǒng)計(jì)分析，幫助電力部門制定防鳥策略和監(jiān)控防鳥設(shè)備的運(yùn)作情況。

參考文獻(xiàn)

[1]陳曉東，孫福軍，劉洋，孟兆新，楊偉光，宋惠東，崔強(qiáng)強(qiáng).高壓輸電線路驅(qū)鳥試驗(yàn)研究[J].黑龍江電力，2011，01：53-57.

[2]田治富，葉明樹，胡慶，莊其仁.智能超聲波驅(qū)鳥裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電力電子技術(shù)，2011，04：106-108.

[3]吳占，彭龑.基于單片機(jī)的輸電線路驅(qū)鳥裝置設(shè)計(jì)[J].中國西部科技，2011，17：26-27+72.