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        配電線路智能激光驅(qū)鳥裝置的研究

        2021-10-09 11:56:16張少偉米宏偉賴冠斌韓雪峰深汕特別合作區(qū)供電局廣東深圳518260
        科技視界 2021年27期
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        張少偉 王 健 米宏偉 賴冠斌 韓雪峰(深汕特別合作區(qū)供電局,廣東 深圳 518260)

        0 引言

        配電線路靠近居民區(qū),線路覆蓋廣,所處的環(huán)境復(fù)雜多樣,是鳥類繁衍的理想場所,特別是在一些水稻、農(nóng)田、低洼潮濕地帶和一些村莊、僻靜開闊的莊稼地帶有鳥類捕食對象的地方成為鳥害高發(fā)區(qū),對線路的安全運行造成嚴(yán)重威脅。目前,電力部門使用了多種智能的驅(qū)鳥裝置,雖然可以有一定作用,但是很難達(dá)到持續(xù)性地驅(qū)鳥效果,并且這些智能驅(qū)鳥裝置目前大多是應(yīng)用在110 kV電壓等級以上的輸電線路,針對配電線路應(yīng)用的驅(qū)鳥器少之又少。

        1 傳統(tǒng)的驅(qū)鳥方法

        為了解決鳥害問題,有效降低鳥害故障率,根據(jù)鳥類的生活習(xí)性和生理特點,各電網(wǎng)公司采取了許多技術(shù)措施和保護(hù)措施來減少鳥類對線路的傷害。傳統(tǒng)的驅(qū)鳥方式有語音、化學(xué)、物理、超聲波、器人等,相互之間的效果比較如表1所示。從表1中的分析可以了解到激光驅(qū)鳥技術(shù)與傳統(tǒng)方法相比具有更好的效果。

        表1 不同驅(qū)鳥方式效果對比

        2 激光驅(qū)鳥的主要技術(shù)原理

        驅(qū)鳥激光器發(fā)射出來的是532 nm波長的高亮光束,能瞬間對鳥類的眼睛產(chǎn)生短暫眩暈和失盲的效果,致使其感受到強(qiáng)烈的刺激,從而逃離桿塔。進(jìn)行激光驅(qū)鳥時還可以配備兩種顏色的激光,通過交替式照射提高刺激感觀,并且進(jìn)一步減小鳥類對某一激光器的適應(yīng)性。

        3 配電線路激光驅(qū)鳥的特點

        根據(jù)不同驅(qū)鳥需求,驅(qū)鳥可以分為以下幾個等級:

        (1)驅(qū)巢級:主要特征是解決鳥兒在輸電線路、倉庫防護(hù)區(qū)域內(nèi)筑巢,以防止鳥類長時間在區(qū)域內(nèi)停留,防止污閃,防止鳥巢造成相間短路;

        (2)驅(qū)食級:主要特征是在果園、魚塘等區(qū)域防止鳥兒覓食,避免侵食果實;

        (3)凈空級:常應(yīng)用在航空機(jī)場、電力設(shè)備區(qū)域,以防止撞鳥和發(fā)生相間短路。

        從配電線路的實際情況分析,其驅(qū)鳥等級為驅(qū)巢級和小區(qū)域凈空級。根據(jù)配電線路環(huán)境情況,其驅(qū)鳥方式還包括以下幾個特點:

        (1)配電網(wǎng)靠近居民區(qū),不宜采用語音驅(qū)鳥方式,以避免噪音影響周邊居民的日常生活;

        (2)配電線路為小架空線路,驅(qū)鳥器安裝高度不高,桿塔作用的范圍也比較小,因此激光器照射范圍應(yīng)做出限制,以免對周邊居民造成影響,同時激光功率也不宜過高,以便減少不必要的功率損耗;

        (3)配電線路鐵塔比較小,還有些是水泥桿的,安裝上會受到一定的限制,因此結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)采取多種方法,以便適應(yīng)不同的安裝場合;

        (4)受安裝位置的影響,激光光束照射時會在配電桿塔上產(chǎn)生盲區(qū),設(shè)計時應(yīng)采用分體式安裝或者云臺控制方向的掃描的方式增加照射范圍,在覆蓋重點區(qū)域的同時,盡可能地減小盲區(qū)。

        4 激光驅(qū)鳥器裝置功能實現(xiàn)

        驅(qū)鳥裝置由太陽能供電單元、激光器及整形擴(kuò)束單元、光照強(qiáng)度感應(yīng)單元、多普勒雷達(dá)探測單元、云臺控制單元、爆閃燈、微處理單元組成。

        4.1 激光器及整形擴(kuò)束單元

        由兩個不同顏色的激光器組成,分別為綠色和紅色激光器。通過光束的整形擴(kuò)束可以減小光污染距離并擴(kuò)大照射的范圍,有利于提高驅(qū)鳥效率。兩束激光輸出時采用多種形式,包括慢速交替閃爍、慢速同時閃爍、高速交替閃爍和高速同時閃爍等。

        4.2 光照強(qiáng)度傳感單元

        感應(yīng)環(huán)境光照強(qiáng)度,將光強(qiáng)轉(zhuǎn)換成電信號,經(jīng)放大處理生成模擬調(diào)制信號,經(jīng)過MCU控制單元采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,計算光照強(qiáng)度。微處理單元將根據(jù)該光照強(qiáng)度對激光發(fā)射的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)白天光照強(qiáng)度較大時,為了避免自然光對激光光束的能量的影響,將對激光發(fā)射功率進(jìn)行增大,以達(dá)到有效地驅(qū)鳥效果。夜晚工作時減小激光發(fā)射功率還可以減少光污染,避免影響到周邊居民。

        4.3 太陽能供電單元

        由太陽能電池板、充放電控制器和蓄電池組成。在白天有太陽的條件下對設(shè)備進(jìn)行供電并對電池進(jìn)行充電,在晚上利用白天已儲存的電量為設(shè)備進(jìn)行供電。電池設(shè)計容量可供無光照條件下設(shè)備正常工作7天時間。

        4.4 云臺控制單元

        采用微型電控云臺,將激光照射模塊和爆閃模塊安裝在上面,支持左右、上下掃描,支持預(yù)置位設(shè)置。云臺控制激光器進(jìn)行照射,照射區(qū)域限定在安裝點的水平四周以及上方,限定激光器不向下照射,避免對桿塔下的行人或者車輛造成影響。

        4.5 爆閃模塊

        采用2顆大功率LED燈組成,發(fā)光顏色為白色和紅色,工作模式與激光照射方式相同,可與激光器同時工作,也可以單獨工作。

        4.6 微處理單元

        內(nèi)置智能MCU芯片,是裝備的控制核心。用于采集和控制各個單元協(xié)調(diào)工作。保存預(yù)置的工作模式、激光驅(qū)鳥工作計劃等。

        4.7 安裝方式

        考慮到配電線路與輸電線路的不同,本激光驅(qū)鳥器在保證驅(qū)鳥效果的情況下將進(jìn)行小型化低功耗設(shè)計。安裝方式將支持鐵塔角鐵安裝和水泥桿抱箍安裝兩種方式。

        4.8 工作方式

        系統(tǒng)采用智能化的工作模式,有定期循環(huán)驅(qū)趕和探測受控驅(qū)趕兩種模式。其中定期工作模式還支持夏冬兩種季節(jié)模式,以適應(yīng)不同的晝夜長短。系統(tǒng)還將進(jìn)行電量檢測,當(dāng)電量低于預(yù)設(shè)值,自動開啟低電量保護(hù),并暫時關(guān)閉定時掃射功能,當(dāng)電池充電恢復(fù)正常后才開啟。

        5 配電線路激光驅(qū)鳥器裝置的技術(shù)特點

        (1)激光射程遠(yuǎn),作用范圍大,是目前驅(qū)鳥設(shè)備中作用半徑最大的。(2)作業(yè)范圍大。在進(jìn)行光束整形擴(kuò)束之后可以形成大面積的光點,增加了直接照射鳥類眼睛的概率。(3)驅(qū)鳥效果長??梢则?qū)除大部分的鳥類,這些鳥類對激光不會有適應(yīng)性,可使鳥類半永久地離開桿塔。(4)激光驅(qū)鳥器發(fā)出的激光光束為二級激光,對鳥類只是暫時性的刺激,不會對鳥類造成永久性傷害;該光束可直射人的皮膚,不會對皮膚造成傷害,不過安裝時工作人員或者周邊人員不宜直接注視光束,以免受強(qiáng)光的刺激造成眼睛的不適。(5)在拂曉、傍晚、陰雨天及霧天時,配電線路的飛鳥最多,對線路危害最大時,在這種情況下采用激光進(jìn)行驅(qū)鳥使用效果最佳。由此可見,與傳統(tǒng)驅(qū)鳥方式相比,自動激光驅(qū)鳥裝置的效果非常明顯。

        6 結(jié)語

        配電線路全自動智能激光驅(qū)鳥裝置的研究結(jié)合了多普勒雷達(dá)探測技術(shù)、電控云臺技術(shù)、激光整形擴(kuò)束技術(shù)和智能化工作模式,可以有效地持續(xù)性地對鳥類進(jìn)行驅(qū)逐,可以實現(xiàn)24小時內(nèi)不間斷驅(qū)鳥,鳥類也不會對這種高亮的激光形成耐受性,驅(qū)鳥效果不會隨時間降低,可以廣泛應(yīng)用于配電線路鳥害嚴(yán)重的場所。

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