横担侧全方位声光控防鸟装置

韩如月,樊雅文，李建国,李 博，刘 洋

(1.内蒙古工业大学；2.内蒙古蒙高电力发展有限公司,内蒙古 呼和浩特 010080；3.阿拉善电业局，内蒙古 阿拉善 750306)

在内蒙古地区，输电线路发生鸟害通常为4月～11月，其中4月与11月属于大量候鸟迁徙落脚时期，5月～10月属于驻留候鸟，发生鸟害。

鸟类一般在黄昏时期开始选择夜晚歇息地，由于北方风大，树木在大风的摆动下，不停地蹂躏鸟巢，使鸟巢的维护工作量增大。所以，树木不作为候鸟歇息之地，通常选择坚固的铁塔横担侧相对平缓的环境筑巢。

1 输电线路防鸟背景

1.1 鸟害措施

内蒙古电力管辖超高压输电线路8 000余公里，曾多次发生线路鸟害跳闸，因此，内蒙古电力下大力气进行了治理，每基塔上安装针式防鸟器13支、自能式防鸟器4支、风动旋转式防鸟器4支，每基塔共计21支防鸟设施，鸟害区域装设更多。在这种情况下，从2011年以后，超高压输电线路共发生鸟害跳闸28次。而20支防鸟器布满了横担侧经常检修作业的地点，给登塔人员作业带来不便，曾有作业人员多次受到防鸟针伤害。

1.2 防鸟器种类

防鸟器的种类很多，但多数供电部门采用了针式、自能式、风动旋转式、挡板式，均属于局部防鸟设施，内蒙古超高压供电局曾安装超声波防鸟器，但缺点较多，主要原因是鸟类适应性很强。内蒙古超高压供电局曾研制过红外线防鸟器，但也因其鸟类适应了单一的红外线光谱而失败。经过多方论证与实践，利用爆炸声或其他恐惧声防鸟器，同时伴有警示灯辅助，有助于降低跳闸率发生。

1.3 国内外研究概况

现国内外形形色色的防鸟设施种类繁多，但大部分为局部防鸟，所以防鸟依旧使用老式的针式、自能式、旋转式等，在横担侧布满了防鸟刺，检修人员多次受到伤害，带来诸多不便。

2 鸟害故障发生的特征

2.1 鸟害故障发生的特征

鸟害引起故障的地形地貌经观察，多在靠近河流、水库、低洼潮湿地带；有较大树木和一些村庄少、僻静开阔的庄稼地带等。

2.2 鸟类造成故障时的时间及季节特征

鸟类造成500kV输电线路故障多数为凌晨2∶00以后，超高压输电线路白天在雷雨时也易发生鸟害，220kV及以下输电线路白天发生鸟害的概率也较大，鸟害一年四季均有发生，但内蒙古地区频发在7月份、8月份与3月、10月底鸟类迁徙时途径路过时期。

2.3 鸟害造成闪络的特征

鸟落在杆塔横担上或在杆塔横担侧时，其排泄物呈流体状并且部分桥接了导体与杆塔之间的绝缘而导致闪络。鸟害造成闪络多数沿绝缘子串约占70%，沿空气闪络约占30%。沿绝缘子串闪络是由于鸟类粪便顺着绝缘子串造成的单相接地，沿空气闪络多数是由于风吹鸟粪，使鸟粪对引流线或对横担与带电体放电闪络。另外，当鸟粪积累到一定数量后，在潮湿或雨水的情况下也会发生闪络。

3 输电线路横担侧全方位防鸟装置的研制

3.1 语音模块选择

如图1所示，采用串口式USB播放板JRF930语音模块，利用电脑制作MP3爆炸音或狗叫音等，此模块支持MP3和WAV格式音频播放，支持标准串口控制，支持宽电压9V～35V输入，采用开关电源降压、功耗低，支持外接12V警灯，播放声音同时警灯闪烁，支持外接红外感应模块、声控模块、超声波感应开关等。再加上后置功放电路，使爆炸或其他声音放大，使鸟类恐惧而逃。

2013年8月到2017年2月选择在我院进行诊治的结肠癌合并肠梗阻患者144例，纳入标准：临床资料收集完整；患者知情同意本研究；病理结果确诊为结肠癌合并肠梗阻；无手术禁忌症；研究得到医院伦理委员会的批准。排除标准：妊娠与哺乳期妇女；神经内分泌肿瘤、间质瘤、恶性黑色素瘤患者；急诊病例患者。其中男性80例，女性64例；年龄39～84岁，平均年龄(56.22±4.19)岁；临床分期：Ⅰ期80例，Ⅱ期40例，Ⅲ期24例。

3.2 感应模块选择

3.2.1 超声波感应开关。如图2所示，超声波接近开关，可检测到10m内的任何物体。超声波接近开关用于检测不同材料、外形、颜色或浓度的物体，具有极佳的精确性、灵活性和可靠性。其应用范围非常广泛，不管是液位测量还是高度测量，不管是距离测量还是装瓶计数，不管是2.5cm还是10m，各种不同特性的物体都可检测。并且可以是固体、液体、粉末，甚至是透明物体。检测与表面的性质无关，表面可以粗糙或平滑、清洁或脏污、潮湿或干燥。超声波接近开关传感器结构非常坚固，其缺点对脏污、环境光线或噪声不敏感，而且价格较高。

图2 超声波感应开关

3.2.2 微波感应开关。若为了成本降低的情况下，可使用其他接近开关，如图3所示，微波感应开关是根据多普勒效应原理而生产的感应开关，感应距离为6m～8m，角度广，无死角，能穿透玻璃或薄木板，不受环境、温度、灰尘等影响，感应距离不会缩短。当有移动物体时，开关导通；移动物体离开后，断开电源。

图3 微波感应开关

在实际测试中，8m内的一个微小动作，开关都能感应到，适合本装置研制使用。微波感应开关在输电线路使用中，应采用金属屏蔽封装式，此种封装可避免感应电伤害与误报现象发生。

3.3 接线原理图

不论是采用超声波感应开关或微波感应开关，其接线原理相同，接线如图4所示，负载接JRF930语音模块，超声波感应开关按各自不同型号说明书进行接线。

图4 微波感应开关接线

其中，BUSY接爆闪警灯，BUSY属于忙信号输出，当微波感应开关接收到外界干扰时，JRF930语音模块播放MP3爆炸声或狗叫声，同时爆闪灯开始闪烁；MP3声音可从电脑网络里查找，利用串口拷贝至语音模块内。

3.4 装置供电与封装

装置本身工作电压为12V，而工作电流较小，只有在外界干扰时会产生500mA的电流，所以，供电仍采用太阳能电池板与蓄电池供电。

而候鸟在白天和黄昏时分为活动时间，故太阳能电池板经常在工作，而蓄电池工作机会较小，若装置采用智能充电，采用优质蓄电池，3a～5a内不用更换蓄电池。

装置在封装时，应充分考虑高温与低温状态下运行以及考虑防雨、防尘等措施。

4 现场应用

微波感应开关(或超声波感应开关)有效监测范围通常在6m～8m，而500kV输电线路横担侧如图5所示，通常为21m左右，建议现场实际使用时并联2～3个或更多感应开关，分别平均布置在横担侧，使全横担达到无死角。

图5 输电线路直线塔

当候鸟飞入横担侧感应开关6m～8m范围时，感应开关闭合，装置启动，发出巨大的爆炸声或狗叫声，同时装置警示灯开始闪烁，候鸟判断出声音与光闪的方向后，从而反方向逃空。

为了保护作业人员在登塔过程中受惊吓，装置的前置部分安装遥控开关，现市场上遥控开关种类较多，只要距离达到50m且供电范围与装置匹配就可以应用在装置中。

作业人员在登塔前，监护人员按下遥控按钮停止其装置工作，作业人员检修完毕，监护人员再次按下启动按钮即可更换另一种其他恐惧音，本模块可存放多种声音。

输电线路巡视工作每月进行，当运行人员每月巡视到塔位时，可按下遥控器更换下一种声音，使鸟类无法适应，从而保证鸟类远离铁塔。

5 结束语

利用功率较大语音模块与感应开关相结合，有效地预防了鸟害发生。为了检修人员的安全工作，在安装此装置的塔位，工作负责人应在工作前利用遥控器将此装置暂时关闭，待工作结束后按下遥控器启动按钮，恢复原有状态，即可继续防鸟状态。遥控器还具有设置其他声音功能，运行人员到达巡视塔位后，改变其声音，使适应原声的鸟类，听其声再次进入恐怖状态。此装置既不伤害鸟类，又使线路安全运行，为生态平衡做了贡献。但装置在靠近村庄或住户时受到影响，所以建议装置安装在远离有人居住的地区为宜。