變電站驅鳥器的應用與改進策略研究

王曉紅，李東，崔揚

（國網河南省電力公司南陽供電公司，河南 南陽 473000）

通常情況下，變電站設置在人煙稀少且環境適宜的區域，區域內鳥類活動比較頻繁，很可能給變電站正常運行帶來一定的負面影響，導致變電站運行狀況不佳，甚至無法正常運行。所以，明確鳥類對變電站的危害，合理設置驅鳥器是非常必要的。但常規驅鳥方法和驅鳥器無法切實有效地達成驅鳥目的，需要探究行之有效的措施來改進驅鳥器，提高其應用價值，真正發揮驅鳥作用，保證變電站可以不受鳥類活動的影響，持續且良好地運行。

1 鳥類對變電站的危害

1.1 鳥類危害變電站的原因

總結分析以往變電站運行實際情況，尤其是變電站受鳥類活動的影響，可知鳥類之所以會干擾或影響變電站正常運行，主要原因如下。

（1）為了滿足休憩需求，鳥類通常會在相對穩固的樹枝上或建筑上筑巢。在相對空曠、人煙稀少的區域，如果區域內樹木較少，那么變電站就成為鳥類筑巢的最佳位置，在變電站上筑巢，而變電站很可能受鳥巢所影響而出現電力設備接觸不良等情況，導致電力設備運行狀況不佳，影響正常的電力供應。

（2）鳥類飛翔的過程中很可能誤入電力設備的變壓器之中，引發故障。

（3）大型鳥類飛翔的過程中還可能碰觸電力設備的連接線路或框架，造成線路受損等情況發生，由此引發放電現象，這勢必會造成變電站運行狀況不佳。

（4）通常情況下，電流互感器之間會設置對立的槽鋼，這很容易吸引鳥類，而鳥類的某些活動很可能引發連電現象。

1.2 鳥類危害變電器的時間

總結分析鳥類影響的變電站故障事件，統計鳥害的發生時間，一般在2 ～5 月集中發生。主要是2 ～5 月是鳥類的繁殖季節，鳥類不僅需要進行筑巢，還要在鳥巢內繁殖。如果將鳥巢建筑在變電站上，那么鳥巢、鳥類飛翔及鳥類糞便均可能給變電站帶來一定的負面影響，導致線路受損或電力設備異常等。如果對一天當中鳥類活動情況予以分析，那么對變電站的影響主要集中在早上或晚上，主要是這兩個時間段內鳥類活動比較頻繁。

2 變電站驅鳥現狀

為了盡可能地降低鳥類對變電站的影響，研究出驅鳥器，通過驅鳥器的設置，可將鳥類從變電站上驅走，降低鳥害發生概率。對當前變電站驅鳥器應用實際情況予以了解，常見做法如下。

2.1 驅鳥器驅鳥法

為了切實有效地解決鳥害，保障變電站持續且良好地運行，近年來加大驅鳥器研究，推出專門的驅鳥器，比如，風車式驅鳥器、超聲波驅鳥器等，具有一定的驅鳥作用。對風車式驅鳥器予以了解和分析，主要是將風車安裝在驅鳥器上，將其放置在變電站容易發生鳥害的位置，那么，在風力作用下可以使驅鳥器發揮作用，達到驅鳥的目的。但事實上氣候變化無法判定，很可能一段時間內無風或微風，致使所發揮的風力作用甚微，難以支持風車式驅鳥器良好運行，發揮驅鳥的作用。另外，鳥類在變電站上筑巢，風車式驅動器還可能受鳥類銜來的稻草等影響，如纏繞風車，導致風車無法正常運行，風車式驅鳥器失效。超聲波驅鳥器則是通過設置超聲波發生器，將超聲波設置為1min 掃頻和1min 定頻，將頻率范圍控制在25 ～45kHz，將循環速度控制在1s，如此可以形成超出人耳接受范圍的超聲波來驅除鳥類。鳥類的聽力范圍要遠大于人類，設置超出人耳接受范圍的超聲波，既可以避免人類受超聲波影響又可以有效地驅除鳥類。但對超聲波驅鳥器應用實際情況予以了解，在展開驅鳥工作之際需要調整釋放的超聲波頻率，以避免鳥類對超聲波產生抗性，這使得驅鳥比較麻煩，會影響工作效果。長期置于外部環境的超聲波驅鳥器還可能受氣候變化等方面的影響，導致其出現不同程度的老化、腐蝕等，致使其使用性能不佳，難以充分發揮驅鳥作用。

2.2 普通驅鳥法

普通的、常見的驅鳥法是恐嚇、遮擋等，意在讓鳥類遠離變電站，在其他位置進行筑巢，以此來降低鳥害發生率，保證變電站長期穩定、安全、高效地運行。為了避免電力設備受鳥類活動影響，還會在電力設備上安裝驅鳥裝置，如防鳥刺，也就是將鋼絲等焊接在電力設備的底座上，形成散開狀，降低鳥類停留或筑巢的可能性。對普通驅鳥法應用實際情況予以了解和分析，起初鳥類還能夠懼怕，遠離電力設備，遠離變電站，但隨著時間增長，鳥類會逐漸適應環境變化，依舊會停留在變電站上，甚至尋找最佳的筑巢位置來建筑鳥巢，這就使得驅鳥方法失效。所以，普通驅鳥法并不適合長期應用。

3 變電站驅鳥器的改進策略

3.1 變電站驅鳥器的改進策略

3.1.1 激光驅鳥器的介紹

相對風車式驅鳥器、超聲波驅鳥器等，激光驅鳥器的應用價值更高，可切實有效地驅散鳥類，避免鳥類活動給電力設備帶來負面影響。對激光驅鳥器予以了解和分析，它的基本原理是通過設置波長為532 納米的綠光來驅散鳥類，主要是鳥類對532 納米的綠光極為敏感，適應度較低，可達到驅鳥的目的。激光驅鳥器主要是由激光發射裝置、掃描設備、顯示控制器、電源及光感控制設備組成的，要想使激光驅鳥器的作用可能充分發揮，需要注重提高其智能化水平，也就是合理地設置智能化的驅鳥設備，利用太陽能電池板來滿足設備用電需求，并且將其安裝在電力設備最高的位置，那么，在啟動該驅鳥設備，可對可掃射的范圍予以監測，如果識別鳥類，那么啟動激光器，進行激光掃射，從而刺激鳥類，使之離開。

激光驅鳥器具有的優勢為：

（1）受環境影響程度較低，可長期安全、穩定、可靠地運行。

（2）依據鳥類的生存特性而研制和應用的，既可以通過綠光刺激鳥類，驅散鳥類又不會給鳥類帶來任何損傷，很好地保護鳥類。但需要注意激光驅鳥器設置在電力設備最高處，容易遭受雷擊或風雨的作用，導致其受損，使用性能不佳，相關技術人員應當注意這一點，制定并且實施針對性的保護措施。

3.1.2 引導式驅鳥法

引導式驅動鳥法主要是在電力設備上不會造成負面影響的位置設置適當大小的籃子，引導鳥類在籃子內筑巢。此種驅鳥方法更人性化、和諧化，既考慮到鳥類的筑巢需求，又能夠避免電力設備受鳥類活動影響，促使電力設備安全、穩定及高效地運行。目前，引導式驅鳥法正在逐步推行，并且取得了一定成果，在一定程度上實現了人與自然和諧共處的目的。

3.2 變電站驅鳥器改進案例說明

3.2.1 鳥害及常見變電站驅鳥器說明

鳥類平時喜歡在變電站內的鋼結構龍門架和電力設備上停留活動，鳥類之間的追逐和大型鳥類的展翅容易導致電力設備的絕緣距離縮短，很容易產生短路故障，同時鳥食殘留物和鳥糞等掉落到電力設備表面，也容易導致電力設備故障；在繁殖季節鳥類喜歡在變電站內筑巢，鳥類筑巢材料（如金屬絲、潮濕的樹枝等）的掉落，喜食鳥蛋或幼鳥的動物（如蛇等）進行取食，也極易造成電力故障。以上種種均可能給變電站安全運行帶來負面影響。

為了解決變電站內鳥害問題，目前較常見的防鳥驅鳥方式有：安裝人工鳥巢、安裝防鳥刺或擋板、安裝反光風車、超聲波驅鳥、天敵音頻驅鳥、噴灑驅鳥劑、電擊柵網驅鳥、強閃光等。但目前市面上的驅鳥裝置大部分因為驅鳥方式簡單、鳥類易適應、防護驅趕范圍小、配置不靈活、不易維護等原因，降低了鳥害防治的有效性。

3.2.2 基于機器學習的激光驅鳥器方案制定

傳統的驅鳥措施一般為盲目驅趕或者被動驅趕，不僅效果較低，而且功耗較大，成本較高。基于機器學習的激光驅鳥器是從目標跟蹤、驅鳥范圍以及可變激光3方面進行，它的優勢是基于低空小目標識別技術，采用多通道雜波檢測技術，實現飛鳥的精確定位，提高驅趕的效率；縮小激光掃描角度，增大掃描半徑，確定驅鳥范圍；設計顏色、掃描間隔、功率可變的激光器，可降低鳥類的適應性等。基于此，制定基于機器學習的激光驅鳥器方案，即以機器學習為基礎，選定新一代自主機器設計的嵌入式系統AI 計算機，具備的性能和能效可以運行現代AI 工作負載，并行運行多個神經網絡，以及同時處理來自多個高清傳感器的數據，以此實現鳥類的自動識別，為后續驅鳥控制系統動作做好準備。通過查詢大量數據并對比不同波長的激光與鳥眼睛的光譜特性（包括明暗感覺和感色功能）、感光靈敏度，及其產※※生的視覺行為和生理行為，比較發現532nm 的綠光激光器驅鳥效果最佳。出于鳥類對532nm 的綠色激光明顯的視覺敏感性，當激光發射器發出來的綠色光束對鳥類進行掃射時，基于仿生學原理，激光束就如同一根綠色棍棒向鳥類撲打而來，對鳥類產生巨大的威懾力，以此驅離鳥類，且不會對鳥類造成傷害。同時考慮到鳥類的適應性，采用可變光激光器技術，通過控制手段，改變激光顏色，以綠光、紅光、藍光三種顏色切換，降低鳥類的適應程度。

3.2.3 基于機器學習的激光驅鳥器方案實施

（1）基于機器學習的鳥類自動識別及小型嵌入式AI 平臺的設置。相關技術人員需要合理地構建算法模型及可承載算法的計算平臺，首先，需要詳細了解變電站驅鳥的實際需求，合理設置小型化、性能承載力等指標，科學地搭建計算平臺，即擬選擇NVIDIA Jetson Nano嵌入式AI 計算平臺，它屬于NVIDIA 為新一代自主機器設計的嵌入式系統，可運行現代AI 工作復雜，又因為設置多個神經網絡，可同時處理多個高清傳感器的數據。識別模型方面，為了能夠滿足變電站鳥類識別需求，需要先進行模擬測試，確定所搭建的識別模型的誤判率，之后進行特定模型訓練，這一過程中整理和應用本地區鳥類圖片，利用yolo 算法進行訓練，再轉化為平臺能夠識別的模型文件，能夠解決誤判、識別不及時問題。

（2）基于雙自由度云臺舵機的自動驅鳥架構。需要自主設計雙自由度云臺舵機驅動電路板，之后進行軟件設計。這一過程中需要注意設置步進電機驅動電路，也就是擬選用一款帶轉換器和過流保護的DMOS 微步驅動器，可在全、半、1/4、1/8 及1/16 步進模式時操作雙極步進電動機，輸出驅動性能可達35±2V，A4988 包括一個固定關斷時間電流穩壓器，該穩壓器可在慢或混合衰減模式下工作。

（3）輔助功能模塊的設置。主要是進行供電模塊、溫度調節模塊的設計。供電模塊設計方面需要選擇適合的供電方式。從理論角度來講，可選用供電方式較多，但為了保證供電方式可適用于不同的環境，應選用既支持太陽能電池板與蓄電池組合的供電方式，抑或電源供電方式。溫度調節模塊設計，應注意解決激光模塊容易受溫度變化影響的情況，可實施激光內部溫度控制和外部降溫方法，比如，利用半導體冷卻技術進行外部降溫。

4 結語

綜上所述，鳥類活動會給變電站正常運行帶來一定的負面影響，導致其安全性降低。為了盡可能地改變此種局面，應當正確認識到變電站驅鳥器應用的重要性，同時也明確普通驅鳥方法及驅鳥器應用不足，積極改進驅鳥器，比如，實施激光驅鳥器或引導式驅鳥法等，以便獲得良好的驅鳥效果，避免變電站運行受鳥類活動干擾，持續且可靠地運行。