变电站核心区域小动物主动防御机制设计与实现

梅晶

摘   要：随着国内无人值守变电站、智能变电站的快速发展应用，针对变电站关键设备及核心区域的小动物防控措施，本文提出小动物“主动防御”理念，改变传统被动管理模式，从小动物入侵行为事前预警、事中处置和事后分析决策的闭环管控需求出发，研究集主动侦测、主动驱逐、智能预警等功能于一体的变电站小动物统一防治体系，实现小动物智能化防控管理。最后开发一套变电站小动物主动防御终端和管控平台，验证了该方法的可行性和可靠性。

关键词：小动物  主动防御机制  主动侦测驱逐  智能预警

中图分类号：F273                                   文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2020）02（c）-0035-02

变电站是电力系统中承担电能转换和能量二次分配的重要设施，在电网的安全可靠经济运行方面有至关重要的作用，因此变电站内高低压配电室、电缆通道、控制中心等核心区域的设施设备必须加强防护管理，防止鼠、蛇等小动物以及其他各类外来入侵行为造成的电力设施损坏甚至是电力事故的发生。

随着国内无人值守变电站、智能变电站的快速发展应用，如何提高变电站小动物智能化防控手段以保证设备的安全稳定运行成为一项长期性的特殊工作。

1  现状分析

目前，国内变电站对于小动物防范采取的防范措施主要以被动管理为主，包括：门窗加装挡鼠板和密集铁丝网;施工结束或间断时及时封堵孔洞;放置灭鼠毒饵、捕鼠夹或粘鼠板;制定小动物防护设施巡检制度等[1-3]。但以上方法存在鼠类尸体难以及时发现清理、封堵措施可靠性差、捕鼠设施易被人员误碰等问题，整体可控性、可持续性有待进一步提升改进。

因此，本文从“主动防御”角度出发，提出建立全方位的变电站核心区域小动物主动防御机制，从主动侦测、主动驱逐、智能预警等方面构建变电站小动物统一防治体系，实现小动物智能化防控管理。

2  主动防御机制设计

2.1 主动侦测功能

为了实现主动防御系统的自动侦测功能，本文研究主动红外探测技术实现变电站关键区域外来生物入侵的主动侦测。考虑到目前安防市场主动红外探测器容易受到地形、气候等外界因素的影响而发生误报，项目采用编码调制技术作为降低误报的解决办法。该技术将原先没有信号特征的红外线光束进行编码调制，实现特征信号在发射器和接收器之间的唯一映射和解码，避免以往无信号特征的多组光束间相互干扰或受环境光线影响问题，解决了红外线光束发散导致互相覆盖而产生误报的问题，从而有效地降低了主动侦测的误报率，提高主动防御系统应用可靠性。

2.2 主动驱逐功能

利用多重仿生电磁波+变频超声波技术，使老鼠的听觉系统感到不适，破坏其生存环境，以达到主动驱逐的效果;变频超声波技术通过随机改变发射频率，避免老鼠形成免疫反应影响驱逐效果[4]。同时，根据“以鼠制鼠”的仿生学原理，研究获取多种老鼠遭捕杀时和临死时的惨叫声，经技术手段处理录制鼠类敏感而恐惧的声音进行主动间歇播放，营造一个极为不适的鼠类生活环境，最终迫使其逃离现场。

此外，根據蛇类腹部对震动敏感以及对声音警觉的特性，研究振动波+超声波技术，在保障人体健康和环境无污染前提下，设计合理的振动频率（500～900Hz）通过传递振动波和声波达到驱逐蛇类的目的，同时融合自适应控制技术，智能改变振动波频率，防止出现蛇类对驱逐设备的免疫反应。

2.3 主动预警功能

为便于运维人员在远方监控中心第一时间获得主动侦测驱逐信息和布防设备的异常状态信息，本文设计主动防御系统的自动预警功能，融合应用多元化主动告警技术和无线组网通信技术，突破时间和空间的约束，将管控应用延伸到全方位范围。当红外侦测装置发现入侵行为或捕捉设备捕获小动物后，第一时间按预定的告警策略将预警信息以APP告警、远程桌面推送或短消息形式发送给相关管理人员，提醒运维人员及时作出对应的处理，真正实现了入侵行为事前预警、事中处置和事后分析决策的闭环管控。

3  主动侦测驱逐系统开发及功能验证

为验证本文提出的小动物主动防御机制在功能实现上的可行性和准确性，笔者与合作单位共同开发一套变电站小动物主动防御终端和管控平台。

3.1 主动防御终端

主动防御终端包括现场侦测单元、驱逐单元和捕捉单元，各功能单元之间采用Zigbee无线组网进行通信。考虑到变电站内部分死角区域和长距离大量布防的经济性，设计固定式和移动式两种侦测驱逐装置，移动式小动物驱逐装置（集成驱鼠器/驱蛇器）很好补充固定式驱逐设备无法移动的不足，尤其适用于电缆沟内长距离的移动巡检，避免了此类区域大量布局固定式驱逐设备的资源浪费。

此外，移动式驱逐装置主机具有自主避障和自动定期巡检功能，具备监测、记录固定式设备驱逐状态的功能，保证固定式驱逐装置状态可测可控。现场终端防御装置与管控平台通过有线或4G通信，方便运维人员对现场小动物活动轨迹、驱逐情况的统计分析和设备布控策略的优化管理。

3.2 管控平台

变电站小动物主动防御管控平台采用计算机组态技术，并融合WEB浏览功能，实现对现场侦测、驱逐信息的即时管理，并能够第一时间启动预警信息发布，提高小动物主动防治工作效率和设备异常的响应速度。该平台支持通过移动4G、GSM网络与现场终端设备通讯，加密APN专网通信保障了数据传输的安全可靠。

为了验证整套防御系统在侦测、驱逐和预警信息发布等多项功能的准确性，笔者单位通过实验室环境开展了外来入侵侦测、小白鼠驱逐试验。试验结果显示，侦测单元误报率控制在1%以内，驱逐成功率达到92%以上，试验结果符合预期功能指标设定值，具备批量生产和技改应用的要求。

4  结语

本文提出变电站小动物“主动防御”理念，并建立综合全面的小动物主动防御防治管控体系，从主动侦测、主动驱逐、智能预警等方面实现小动物智能化全周期闭环管控。研制开发的防御终端样机和管控平台经试验验证，主动侦测、驱逐和预警功能能够满足智能化管控需求，且运维巡检持续性、目的性、有效性得到进一步保障，有效减少动物入侵及破坏导致的设备及电缆故障，大幅减少运维综合管理成本，具有广阔的应用前景和重要推广价值，对于电力物联网背景下变电站智能运维的建设发展具有重要参考意义和实践价值。

参考文献

[1] 龚超，丁海华.变电站防小动物措施的现状及其改进[J].上海电力学院学报，2015，31（z1）：1.

[2] 曹海.变电站防小动物对策研究[J].城市建设理论研究，2017（17）：130.

[3] 曾福至.变电站小动物防范措施研究[J].中国高新技术企业，2016（1）：125-126.

[4] 吴佐品，刘远红，王开勇，等.变电站防小动物报警驱赶装置设计[J].科技经济导刊，2017（13）：113，111.