變電站核心區(qū)域小動物主動防御機制設計與實現(xiàn)

梅晶

摘 ? 要：隨著國內(nèi)無人值守變電站、智能變電站的快速發(fā)展應用，針對變電站關(guān)鍵設備及核心區(qū)域的小動物防控措施，本文提出小動物“主動防御”理念，改變傳統(tǒng)被動管理模式，從小動物入侵行為事前預警、事中處置和事后分析決策的閉環(huán)管控需求出發(fā)，研究集主動偵測、主動驅(qū)逐、智能預警等功能于一體的變電站小動物統(tǒng)一防治體系，實現(xiàn)小動物智能化防控管理。最后開發(fā)一套變電站小動物主動防御終端和管控平臺，驗證了該方法的可行性和可靠性。

關(guān)鍵詞：小動物 ?主動防御機制 ?主動偵測驅(qū)逐 ?智能預警

中圖分類號：F273 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2020）02（c）-0035-02

變電站是電力系統(tǒng)中承擔電能轉(zhuǎn)換和能量二次分配的重要設施，在電網(wǎng)的安全可靠經(jīng)濟運行方面有至關(guān)重要的作用，因此變電站內(nèi)高低壓配電室、電纜通道、控制中心等核心區(qū)域的設施設備必須加強防護管理，防止鼠、蛇等小動物以及其他各類外來入侵行為造成的電力設施損壞甚至是電力事故的發(fā)生。

隨著國內(nèi)無人值守變電站、智能變電站的快速發(fā)展應用，如何提高變電站小動物智能化防控手段以保證設備的安全穩(wěn)定運行成為一項長期性的特殊工作。

1 ?現(xiàn)狀分析

目前，國內(nèi)變電站對于小動物防范采取的防范措施主要以被動管理為主，包括：門窗加裝擋鼠板和密集鐵絲網(wǎng);施工結(jié)束或間斷時及時封堵孔洞;放置滅鼠毒餌、捕鼠夾或粘鼠板;制定小動物防護設施巡檢制度等[1-3]。但以上方法存在鼠類尸體難以及時發(fā)現(xiàn)清理、封堵措施可靠性差、捕鼠設施易被人員誤碰等問題，整體可控性、可持續(xù)性有待進一步提升改進。

因此，本文從“主動防御”角度出發(fā)，提出建立全方位的變電站核心區(qū)域小動物主動防御機制，從主動偵測、主動驅(qū)逐、智能預警等方面構(gòu)建變電站小動物統(tǒng)一防治體系，實現(xiàn)小動物智能化防控管理。

2 ?主動防御機制設計

2.1 主動偵測功能

為了實現(xiàn)主動防御系統(tǒng)的自動偵測功能，本文研究主動紅外探測技術(shù)實現(xiàn)變電站關(guān)鍵區(qū)域外來生物入侵的主動偵測。考慮到目前安防市場主動紅外探測器容易受到地形、氣候等外界因素的影響而發(fā)生誤報，項目采用編碼調(diào)制技術(shù)作為降低誤報的解決辦法。該技術(shù)將原先沒有信號特征的紅外線光束進行編碼調(diào)制，實現(xiàn)特征信號在發(fā)射器和接收器之間的唯一映射和解碼，避免以往無信號特征的多組光束間相互干擾或受環(huán)境光線影響問題，解決了紅外線光束發(fā)散導致互相覆蓋而產(chǎn)生誤報的問題，從而有效地降低了主動偵測的誤報率，提高主動防御系統(tǒng)應用可靠性。

2.2 主動驅(qū)逐功能

利用多重仿生電磁波+變頻超聲波技術(shù)，使老鼠的聽覺系統(tǒng)感到不適，破壞其生存環(huán)境，以達到主動驅(qū)逐的效果;變頻超聲波技術(shù)通過隨機改變發(fā)射頻率，避免老鼠形成免疫反應影響驅(qū)逐效果[4]。同時，根據(jù)“以鼠制鼠”的仿生學原理，研究獲取多種老鼠遭捕殺時和臨死時的慘叫聲，經(jīng)技術(shù)手段處理錄制鼠類敏感而恐懼的聲音進行主動間歇播放，營造一個極為不適的鼠類生活環(huán)境，最終迫使其逃離現(xiàn)場。

此外，根據(jù)蛇類腹部對震動敏感以及對聲音警覺的特性，研究振動波+超聲波技術(shù)，在保障人體健康和環(huán)境無污染前提下，設計合理的振動頻率（500～900Hz）通過傳遞振動波和聲波達到驅(qū)逐蛇類的目的，同時融合自適應控制技術(shù)，智能改變振動波頻率，防止出現(xiàn)蛇類對驅(qū)逐設備的免疫反應。

2.3 主動預警功能

為便于運維人員在遠方監(jiān)控中心第一時間獲得主動偵測驅(qū)逐信息和布防設備的異常狀態(tài)信息，本文設計主動防御系統(tǒng)的自動預警功能，融合應用多元化主動告警技術(shù)和無線組網(wǎng)通信技術(shù)，突破時間和空間的約束，將管控應用延伸到全方位范圍。當紅外偵測裝置發(fā)現(xiàn)入侵行為或捕捉設備捕獲小動物后，第一時間按預定的告警策略將預警信息以APP告警、遠程桌面推送或短消息形式發(fā)送給相關(guān)管理人員，提醒運維人員及時作出對應的處理，真正實現(xiàn)了入侵行為事前預警、事中處置和事后分析決策的閉環(huán)管控。

3 ?主動偵測驅(qū)逐系統(tǒng)開發(fā)及功能驗證

為驗證本文提出的小動物主動防御機制在功能實現(xiàn)上的可行性和準確性，筆者與合作單位共同開發(fā)一套變電站小動物主動防御終端和管控平臺。

3.1 主動防御終端

主動防御終端包括現(xiàn)場偵測單元、驅(qū)逐單元和捕捉單元，各功能單元之間采用Zigbee無線組網(wǎng)進行通信。考慮到變電站內(nèi)部分死角區(qū)域和長距離大量布防的經(jīng)濟性，設計固定式和移動式兩種偵測驅(qū)逐裝置，移動式小動物驅(qū)逐裝置（集成驅(qū)鼠器/驅(qū)蛇器）很好補充固定式驅(qū)逐設備無法移動的不足，尤其適用于電纜溝內(nèi)長距離的移動巡檢，避免了此類區(qū)域大量布局固定式驅(qū)逐設備的資源浪費。

此外，移動式驅(qū)逐裝置主機具有自主避障和自動定期巡檢功能，具備監(jiān)測、記錄固定式設備驅(qū)逐狀態(tài)的功能，保證固定式驅(qū)逐裝置狀態(tài)可測可控。現(xiàn)場終端防御裝置與管控平臺通過有線或4G通信，方便運維人員對現(xiàn)場小動物活動軌跡、驅(qū)逐情況的統(tǒng)計分析和設備布控策略的優(yōu)化管理。

3.2 管控平臺

變電站小動物主動防御管控平臺采用計算機組態(tài)技術(shù)，并融合WEB瀏覽功能，實現(xiàn)對現(xiàn)場偵測、驅(qū)逐信息的即時管理，并能夠第一時間啟動預警信息發(fā)布，提高小動物主動防治工作效率和設備異常的響應速度。該平臺支持通過移動4G、GSM網(wǎng)絡與現(xiàn)場終端設備通訊，加密APN專網(wǎng)通信保障了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩煽俊?/p>

為了驗證整套防御系統(tǒng)在偵測、驅(qū)逐和預警信息發(fā)布等多項功能的準確性，筆者單位通過實驗室環(huán)境開展了外來入侵偵測、小白鼠驅(qū)逐試驗。試驗結(jié)果顯示，偵測單元誤報率控制在1%以內(nèi)，驅(qū)逐成功率達到92%以上，試驗結(jié)果符合預期功能指標設定值，具備批量生產(chǎn)和技改應用的要求。

4 ?結(jié)語

本文提出變電站小動物“主動防御”理念，并建立綜合全面的小動物主動防御防治管控體系，從主動偵測、主動驅(qū)逐、智能預警等方面實現(xiàn)小動物智能化全周期閉環(huán)管控。研制開發(fā)的防御終端樣機和管控平臺經(jīng)試驗驗證，主動偵測、驅(qū)逐和預警功能能夠滿足智能化管控需求，且運維巡檢持續(xù)性、目的性、有效性得到進一步保障，有效減少動物入侵及破壞導致的設備及電纜故障，大幅減少運維綜合管理成本，具有廣闊的應用前景和重要推廣價值，對于電力物聯(lián)網(wǎng)背景下變電站智能運維的建設發(fā)展具有重要參考意義和實踐價值。

參考文獻

[1] 龔超，丁海華.變電站防小動物措施的現(xiàn)狀及其改進[J].上海電力學院學報，2015，31（z1）：1.

[2] 曹海.變電站防小動物對策研究[J].城市建設理論研究，2017（17）：130.

[3] 曾福至.變電站小動物防范措施研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2016（1）：125-126.

[4] 吳佐品，劉遠紅，王開勇，等.變電站防小動物報警驅(qū)趕裝置設計[J].科技經(jīng)濟導刊，2017（13）：113，111.