輸電線路新型驅(qū)鳥(niǎo)器的設(shè)計(jì)

李美芳，劉 燕（山西大學(xué)電力工程系，山西太原，030013）

輸電線路新型驅(qū)鳥(niǎo)器的設(shè)計(jì)

李美芳，劉 燕
（山西大學(xué)電力工程系，山西太原，030013）

近年，隨著輸電線路的大規(guī)模建設(shè)，鳥(niǎo)害越來(lái)越成為影響其正常運(yùn)行的因素之一。本文設(shè)計(jì)了一種新型電子驅(qū)鳥(niǎo)器，這種裝置集合了其他驅(qū)鳥(niǎo)器的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)發(fā)射超聲波、激光和動(dòng)作橫杠進(jìn)行驅(qū)鳥(niǎo)，具有高效、便捷、無(wú)污染的特點(diǎn)。

驅(qū)鳥(niǎo)器；輸電線路；超聲波；激光；動(dòng)作橫杠

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)電力行業(yè)的飛速發(fā)展，電網(wǎng)覆蓋面積逐漸地?cái)U(kuò)大，同時(shí)隨著人們對(duì)自然環(huán)境認(rèn)識(shí)的提高，不斷加強(qiáng)對(duì)水土環(huán)境的保護(hù)，因此鳥(niǎo)類的數(shù)量逐年增多，活動(dòng)的范圍也在逐漸擴(kuò)大，不可避免地為架空輸電線路造成了極大地危害，這些危害統(tǒng)稱為鳥(niǎo)害事故。經(jīng)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，鳥(niǎo)類活動(dòng)對(duì)輸電線路故障的影響僅次于雷擊與外力破壞。鳥(niǎo)害越來(lái)越威脅著國(guó)家電網(wǎng)的正常運(yùn)行并造成了嚴(yán)峻的局面，因此采取一定的措施減少鳥(niǎo)害故障成為當(dāng)前的重要任務(wù)。

1 常見(jiàn)驅(qū)鳥(niǎo)器的介紹

為了解決鳥(niǎo)害問(wèn)題，有效降低鳥(niǎo)害故障率，針對(duì)鳥(niǎo)類的生活習(xí)性和生理特點(diǎn)，各電網(wǎng)公司采取了許多技術(shù)措施和保護(hù)措施來(lái)減少對(duì)輸電線路的破壞，常見(jiàn)的驅(qū)鳥(niǎo)器原理見(jiàn)表1。

表1 幾種驅(qū)鳥(niǎo)方式的對(duì)比

由表1對(duì)比可知，單一的驅(qū)鳥(niǎo)方式都有一定的局限性，只有將幾種驅(qū)鳥(niǎo)方式結(jié)合起來(lái)，用各自的優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)其他的缺點(diǎn)，這樣才可以更好的、更完全的發(fā)揮每一種驅(qū)鳥(niǎo)器的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到驅(qū)鳥(niǎo)目的。本文主要設(shè)計(jì)將超聲波、激光、動(dòng)作綜合起來(lái)的驅(qū)鳥(niǎo)器裝置，具有設(shè)計(jì)成本低、易于業(yè)內(nèi)甚至業(yè)外人員的操作、且不會(huì)造成環(huán)境污染，更重要的是適用范圍很廣，幾乎沒(méi)有地域差別。

2 新型驅(qū)鳥(niǎo)器的組成部分

2.1 電源部分的設(shè)計(jì)

電源裝置采用單晶硅太陽(yáng)能電池板給蓄電池充電，再由蓄電池給驅(qū)鳥(niǎo)裝置供電。從已有經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，考慮到連續(xù)陰雨天氣的供電，驅(qū)鳥(niǎo)器應(yīng)該保持起碼一周的連續(xù)工作時(shí)間，因此用6V、4Ah容量的鉛酸蓄電池。考慮到我國(guó)北方的冬季天氣寒冷并且特別干燥，南方的夏季氣候炎熱且潮濕，因此電池的材質(zhì)必須滿足周?chē)h(huán)境的要求。

考慮極端情況，就是一直沒(méi)有太陽(yáng)能為裝置供電，蓄電池的電量也即將耗盡時(shí)，則為了保證裝置不會(huì)虧電，必須設(shè)置一個(gè)閾值電壓用來(lái)保護(hù)裝置，即當(dāng)電壓小于8.9V時(shí)應(yīng)當(dāng)斷開(kāi)電路，驅(qū)鳥(niǎo)器必須得停止驅(qū)鳥(niǎo)，停止工作，等到太陽(yáng)能電池板可以為蓄電池供電時(shí)再開(kāi)始工作。

2.2 驅(qū)鳥(niǎo)部分的設(shè)計(jì)

2.2.1 感應(yīng)部分

紅外傳感技術(shù)是利用任何有溫度的物體都會(huì)向外發(fā)射紅外線這一特點(diǎn)安裝傳感器進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)，若傳感器接收到了熱輻射波，自動(dòng)輸出高電平，就會(huì)使超聲波的發(fā)生電路和使橫杠轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)作電路就會(huì)依次啟動(dòng)并工作。若在晚上，電路中的光敏電阻作用，激光等組成的光驅(qū)電路也啟動(dòng)。當(dāng)作業(yè)人員登塔檢修時(shí)，為防止裝置誤判啟動(dòng)，可暫時(shí)手動(dòng)切斷裝置的供電開(kāi)關(guān)，等到作業(yè)完畢之后再接通開(kāi)關(guān)，裝置就會(huì)正常運(yùn)行。

2.2.2 動(dòng)作橫杠的部分

動(dòng)作部分的完成要由一個(gè)小電機(jī)帶動(dòng)，電機(jī)的工作電壓是5-12V，因此須選取一個(gè)DC/DC升壓模塊，使蓄電池輸出電壓升高到9V，供電機(jī)使用。通電后的電機(jī)可使橫杠2s轉(zhuǎn)一圈，電壓與轉(zhuǎn)速成正比。橫杠由輕質(zhì)合成塑料制成，且具有一定的強(qiáng)度和抗老化能力。

2.2.3 超聲波部分

超聲波發(fā)生部分是利用微控制系統(tǒng)發(fā)出各種頻率的超聲波擾亂刺激鳥(niǎo)類神經(jīng)系統(tǒng)，使其身體不適而達(dá)到驅(qū)鳥(niǎo)效果，并且不受地域限制，可以大范圍推廣。由有關(guān)資料得知，20-80kHz頻率范圍的超聲波可使鳥(niǎo)類的耳鼓膜產(chǎn)生40～80nm的振動(dòng)幅度，是最佳頻率范圍。555系列計(jì)時(shí)器，通過(guò)選擇合理的輔助電阻、電容和超聲波發(fā)射頭就可以構(gòu)成超聲波脈沖發(fā)生的裝置。

2.2.4 激光部分

激光具有高亮度、高強(qiáng)度的特點(diǎn)，當(dāng)大量光能在短時(shí)間內(nèi)集中在視網(wǎng)膜上，會(huì)使視網(wǎng)膜的感光細(xì)胞過(guò)熱，對(duì)鳥(niǎo)眼造成刺激和損傷，達(dá)到驅(qū)鳥(niǎo)的目的。射入眼睛的激光輻射度越大，則對(duì)眼睛的損傷程度越大；激光的亮度越大對(duì)鳥(niǎo)類的驚嚇程度越大，驅(qū)鳥(niǎo)效果越好。激光部分是晚上時(shí)通過(guò)光敏電阻的作用導(dǎo)通相應(yīng)電路，因?yàn)榘滋熳匀还饩€很強(qiáng)，鳥(niǎo)眼瞳孔，激光對(duì)鳥(niǎo)眼刺激不明顯。采用的氦-氖激光管，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)散角和激光亮度，改變光斑直徑大小從而改變光斑入射角來(lái)達(dá)到驅(qū)鳥(niǎo)的目的。

圖1 驅(qū)鳥(niǎo)器電路圖

3 新型驅(qū)鳥(niǎo)器的原理及動(dòng)作流程

電源裝置為整個(gè)電路供電如圖1，其中V1是一個(gè)閾值電壓為8.9V的二極管，是為了保證在極端情況下，若電源電壓小于8.9V時(shí)，二極管關(guān)斷，不會(huì)對(duì)電池過(guò)分損壞。V2是一個(gè)晶閘管，R1為普通電阻，R2為光敏電阻。當(dāng)有鳥(niǎo)類靠近時(shí)，由紅外傳感器接收熱輻射波，輸出高電平使電路導(dǎo)通。在白天的時(shí)候，R2的電阻值很小，它的兩端的電壓也特別很小，因此圖中的V2的陰陽(yáng)兩極不能導(dǎo)通，激光器不工作，只有電機(jī)帶動(dòng)橫杠轉(zhuǎn)動(dòng)，超聲波發(fā)生裝置發(fā)出超聲波，兩者共同驅(qū)鳥(niǎo)；晚上時(shí)，R2阻值很大，兩端電壓很大且足夠?qū)ňчl管，使激光器發(fā)出激光，同時(shí)橫杠和超聲波作用，三者共同驅(qū)鳥(niǎo)。待鳥(niǎo)類離開(kāi)后，紅外探測(cè)儀接收不到熱輻射波，傳感器將會(huì)輸出低電平，使整個(gè)電路處于斷開(kāi)的狀態(tài)，裝置的各個(gè)部分都不會(huì)動(dòng)作，驅(qū)鳥(niǎo)器動(dòng)作流程見(jiàn)圖2。

4 總結(jié)

針對(duì)鳥(niǎo)類的生理特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種不因地域限制的、可以大范圍使用的新型驅(qū)鳥(niǎo)器，這種驅(qū)鳥(niǎo)器將超聲波、激光、動(dòng)作結(jié)合為一體，可以充分發(fā)揮各部分的優(yōu)點(diǎn)，在白天和黑夜都能有效驅(qū)鳥(niǎo)。驅(qū)鳥(niǎo)器的內(nèi)置電路規(guī)模較小，相對(duì)簡(jiǎn)單，易集成，適合大多數(shù)情況使用，為全國(guó)大范圍的輸電線路鳥(niǎo)害故障的防御提供了新思路和新方法，對(duì)降低鳥(niǎo)害故障率有極大的作用。

［1］高虹亮，馬超.輸電桿塔智能防鳥(niǎo)害裝置的研發(fā)［J］.三峽大學(xué)學(xué)報(bào)：2012，34（3）：56-59.

［2］明莉，胡偉.幾種驅(qū)鳥(niǎo)方式的對(duì)比［J］.農(nóng)業(yè)工程，2014，4（z1）：60-61.

［3］劉望來(lái)，王天昊，施慧.聲光電子驅(qū)鳥(niǎo)器的研制［J］.科技通報(bào)，2014（9），100-103.

The design of a new type of bird driving device for transmission line

Li Meifang，Liu Yan
（Department of electrical engineering，Shanxi University，Taiyuan Shanxi，030013）

This paper designs a new electronic device of driving birds，the device sets the other drive advantages of birds，by emitting ultrasonic，laser and action bar bird repellent，has the characteristics of efficient， convenient，pollution-free.

Bird drive；transmission line；ultrasonic；laser；action bar

圖2 驅(qū)鳥(niǎo)器動(dòng)作流程圖