一種適用于穿林架空線路的驅松鼠器的研制

周弘毅，李 想，高 原，汪澤州

（國網浙江省電力有限公司海鹽縣供電公司，浙江 海鹽 314300）

近幾年國內通信行業飛速發展，光纜作為支撐通信的基礎資源也隨之大規模地進行建設，鄉鎮區域往往采用架空光纜作為最主要的敷設方式，但光纜護套的塑料材質特有的氣味使其成為鼠類常啃咬的對象。作為通信傳輸連接中最重要的組成部分之一，線路光纜的突發故障不僅會導致承載的通信、自動化等業務中斷，影響電力通信可靠性，還有可能造成工程延期、無法遠程操作等問題，對其他部門班組開展相關的工作造成了阻礙。另外，線纜的維修與更換也是一筆不菲的費用。

國網浙江省海鹽供電公司在2017?2021年期間由于鼠咬發生的通信故障達到47起（其中2021年發生12起），光纜斷芯現象則更加頻繁，嚴重超過了通信線路的故障率要求。

為此，QC小組希望研制一種適用于穿林架空線路的驅松鼠器，采用紅外線感應探測技術，集聲、光、超聲波、形等多種驅松鼠方式于一體，在有效驅趕松鼠的同時合理控制成本，減少因松鼠啃噬光纜引起的通信事故，提高通信業務的可靠性，降低運維成本。

QC活動目標設定：研制一種適用于穿林架空線路的驅松鼠器 ， 借助該裝置將每年松鼠啃咬導致的破壞降低70%以上，達到年通信故障總量不超過7起的目標。

1 總體設計

根據小組的借鑒思路及上述可行性分析，QC小組選定總體研制方案為：設計一個適用于穿林線路的驅松鼠器，將總體方案分為底座安裝模塊、電源模塊、控制模塊和驅松鼠模塊4個部分[1]。

控制模塊設定驅松鼠器在松鼠活動時段，電池供電功率正常且有松鼠靠近線路或桿塔的情況下運行；驅松鼠模塊使用聲音、超聲波、松貂外形、發出紅、紫爆閃燈光等多種方式，實現有效實現驅趕松鼠的功能，防止松鼠啃咬。將完成后的設備用于海鹽縣域內所有穿過林間的架空光纜線路中。總體方案如圖1所示[2]。

圖1 架空線路驅松鼠器總體方案

2 模塊設計

2.1 底座安裝模塊

裝置擬安裝的地點為樹干和桿塔上，帶電安裝是本新型驅鼠器的一個重要亮點，底座的使用性和牢固性尤為重要，要求底座材料牢固可靠耐用、安裝方便且安全。

如圖2所示，該安裝結構可以通過強力磁吸或者電鉆螺絲攻絲等方式安裝在桿塔或樹干上，由于其角度可以調節，在各種直徑的圓柱體上均能夠實現穩定安裝。

圖2 異形底座安裝模塊結構

2.2 電源模塊

如圖3所示，考慮到本裝置除了裸露的桿塔上，也會安裝在樹干等照明條件不是很好的地方，所以要求太陽能板材質具有高光電轉化率、高弱光轉化能力的優點，綜合考慮，小組成員決定選用單硅晶材質的太陽能板[3]。

圖3 單片機STM32F407

根據裝置實際大小考慮，采購350 mm × 240 mm規格的太陽能板。采用太陽能發電，實現節約能量并且野外地點放置方便，光照下產生電壓電流通過降壓恒流電路給鋰電池充電，一天光照可以提供驅鼠器工作 48 h，為整個系統提供+5 V的直流電源，夜間輸出電能給電路，支撐驅鼠器的整體運作。

2.3 控制模塊

如圖4所示，紅外感應控制通過感應外界散發的紅外熱量，實現其自動控制功能，動物體溫通常為35～40 ℃，會發出9.5 μm的紅外線，發出的紅外輻射信號匯聚到紅外熱釋電傳感器上從而被感知，感知最大距離為5 m。

圖4 紅外感應模塊

紅外感應可以濾除風、太陽光、雨水等的干擾波形，并且感應角度較大，容易采樣到松鼠活動，感應可靠性較高。

使用MCU智能時間管理模塊，早上5:00開機，晚上6:00?7:00關機，在白天自動發出耗能較低的超聲波驅松鼠功能模塊，驅除松鼠。

2.4 驅松鼠功能模塊

利用松鼠聽力發達，使裝置發出變頻超聲波驅趕，整個裝置采用三面（左、右、下方）超聲波方式，封鎖住左右兩側線纜過來及從電線桿下部活動松鼠，主要是采用了人耳聽不到的20 kHz以上的超聲波，如25、30、35、48 kHz等頻率進行隨機發送，主要是在非觸發時間段進行輪巡發送，破壞松鼠的生存環境，制造只有松鼠、老鼠類等聽得到的噪音，使其神經受損，煩躁，使其逃離裝置附近，而對人類無害[4-6][7-8]，如圖5所示。利用仿聲學，內置錄存多種松鼠天敵的聲音，喇叭可以循環播放貓頭鷹、雕、蛇、狗等動物叫聲和槍炮聲，裝置喇叭叫聲可以傳播10 m左右，以驅逐松鼠[9-10]，如圖6所示。

圖5 超聲波模塊PCB圖

圖6 超聲波喇叭圖

3 效益與展望

對電力企業而言，安全是最大的效益。通過開展本次QC小組活動，解決了架空線纜受損的問題，成功將鼠類對線纜光纜造成的故障損害降低，安全效益顯著，提高了通信網維護安全性，無需人員爬桿，保護了人員安全。

該裝置在國網浙江省海鹽縣供電公司110 kV富亭變、110 kV石泉變等15個綜合工程中的桿塔試驗中投入使用，在2022年架空線纜故障率有明顯降低，年通信故障總量只有3起，達到預期目標。

架空線纜驅（松）鼠系統可以應用于電網中的架空光纜線纜，該系統能夠減少因松鼠咬壞光纜引起通信事故，降低松鼠在電纜活動造成相間短路跳閘帶來的直接經濟損失，提高通信網維護安全性，大大節約安裝時間。架空線纜驅（松）鼠系統具有廣闊的應用前景和較強的推廣價值。