配电线路智能激光驱鸟装置的研究

张少伟 王 健 米宏伟 赖冠斌 韩雪峰（深汕特别合作区供电局，广东 深圳 518260）

0 引言

配电线路靠近居民区，线路覆盖广，所处的环境复杂多样，是鸟类繁衍的理想场所，特别是在一些水稻、农田、低洼潮湿地带和一些村庄、僻静开阔的庄稼地带有鸟类捕食对象的地方成为鸟害高发区，对线路的安全运行造成严重威胁。目前，电力部门使用了多种智能的驱鸟装置，虽然可以有一定作用，但是很难达到持续性地驱鸟效果，并且这些智能驱鸟装置目前大多是应用在110 kV电压等级以上的输电线路，针对配电线路应用的驱鸟器少之又少。

1 传统的驱鸟方法

为了解决鸟害问题，有效降低鸟害故障率，根据鸟类的生活习性和生理特点，各电网公司采取了许多技术措施和保护措施来减少鸟类对线路的伤害。传统的驱鸟方式有语音、化学、物理、超声波、器人等，相互之间的效果比较如表1所示。从表1中的分析可以了解到激光驱鸟技术与传统方法相比具有更好的效果。

表1 不同驱鸟方式效果对比

2 激光驱鸟的主要技术原理

驱鸟激光器发射出来的是532 nm波长的高亮光束，能瞬间对鸟类的眼睛产生短暂眩晕和失盲的效果，致使其感受到强烈的刺激，从而逃离杆塔。进行激光驱鸟时还可以配备两种颜色的激光，通过交替式照射提高刺激感观，并且进一步减小鸟类对某一激光器的适应性。

3 配电线路激光驱鸟的特点

根据不同驱鸟需求，驱鸟可以分为以下几个等级：

（1）驱巢级：主要特征是解决鸟儿在输电线路、仓库防护区域内筑巢，以防止鸟类长时间在区域内停留，防止污闪，防止鸟巢造成相间短路；

（2）驱食级：主要特征是在果园、鱼塘等区域防止鸟儿觅食，避免侵食果实；

（3）净空级：常应用在航空机场、电力设备区域，以防止撞鸟和发生相间短路。

从配电线路的实际情况分析，其驱鸟等级为驱巢级和小区域净空级。根据配电线路环境情况，其驱鸟方式还包括以下几个特点：

（1）配电网靠近居民区，不宜采用语音驱鸟方式，以避免噪音影响周边居民的日常生活；

（2）配电线路为小架空线路，驱鸟器安装高度不高，杆塔作用的范围也比较小，因此激光器照射范围应做出限制，以免对周边居民造成影响，同时激光功率也不宜过高，以便减少不必要的功率损耗；

（3）配电线路铁塔比较小，还有些是水泥杆的，安装上会受到一定的限制，因此结构设计应采取多种方法，以便适应不同的安装场合；

（4）受安装位置的影响，激光光束照射时会在配电杆塔上产生盲区，设计时应采用分体式安装或者云台控制方向的扫描的方式增加照射范围，在覆盖重点区域的同时，尽可能地减小盲区。

4 激光驱鸟器装置功能实现

驱鸟装置由太阳能供电单元、激光器及整形扩束单元、光照强度感应单元、多普勒雷达探测单元、云台控制单元、爆闪灯、微处理单元组成。

4.1 激光器及整形扩束单元

由两个不同颜色的激光器组成，分别为绿色和红色激光器。通过光束的整形扩束可以减小光污染距离并扩大照射的范围，有利于提高驱鸟效率。两束激光输出时采用多种形式，包括慢速交替闪烁、慢速同时闪烁、高速交替闪烁和高速同时闪烁等。

4.2 光照强度传感单元

感应环境光照强度，将光强转换成电信号，经放大处理生成模拟调制信号，经过MCU控制单元采样转换成数字量，计算光照强度。微处理单元将根据该光照强度对激光发射的功率进行调节。当白天光照强度较大时，为了避免自然光对激光光束的能量的影响，将对激光发射功率进行增大，以达到有效地驱鸟效果。夜晚工作时减小激光发射功率还可以减少光污染，避免影响到周边居民。

4.3 太阳能供电单元

由太阳能电池板、充放电控制器和蓄电池组成。在白天有太阳的条件下对设备进行供电并对电池进行充电，在晚上利用白天已储存的电量为设备进行供电。电池设计容量可供无光照条件下设备正常工作7天时间。

4.4 云台控制单元

采用微型电控云台，将激光照射模块和爆闪模块安装在上面，支持左右、上下扫描，支持预置位设置。云台控制激光器进行照射，照射区域限定在安装点的水平四周以及上方，限定激光器不向下照射，避免对杆塔下的行人或者车辆造成影响。

4.5 爆闪模块

采用2颗大功率LED灯组成，发光颜色为白色和红色，工作模式与激光照射方式相同，可与激光器同时工作，也可以单独工作。

4.6 微处理单元

内置智能MCU芯片，是装备的控制核心。用于采集和控制各个单元协调工作。保存预置的工作模式、激光驱鸟工作计划等。

4.7 安装方式

考虑到配电线路与输电线路的不同，本激光驱鸟器在保证驱鸟效果的情况下将进行小型化低功耗设计。安装方式将支持铁塔角铁安装和水泥杆抱箍安装两种方式。

4.8 工作方式

系统采用智能化的工作模式，有定期循环驱赶和探测受控驱赶两种模式。其中定期工作模式还支持夏冬两种季节模式，以适应不同的昼夜长短。系统还将进行电量检测，当电量低于预设值，自动开启低电量保护，并暂时关闭定时扫射功能，当电池充电恢复正常后才开启。

5 配电线路激光驱鸟器装置的技术特点

（1）激光射程远，作用范围大，是目前驱鸟设备中作用半径最大的。（2）作业范围大。在进行光束整形扩束之后可以形成大面积的光点，增加了直接照射鸟类眼睛的概率。（3）驱鸟效果长。可以驱除大部分的鸟类，这些鸟类对激光不会有适应性，可使鸟类半永久地离开杆塔。（4）激光驱鸟器发出的激光光束为二级激光，对鸟类只是暂时性的刺激，不会对鸟类造成永久性伤害；该光束可直射人的皮肤，不会对皮肤造成伤害，不过安装时工作人员或者周边人员不宜直接注视光束，以免受强光的刺激造成眼睛的不适。（5）在拂晓、傍晚、阴雨天及雾天时，配电线路的飞鸟最多，对线路危害最大时，在这种情况下采用激光进行驱鸟使用效果最佳。由此可见，与传统驱鸟方式相比，自动激光驱鸟装置的效果非常明显。

6 结语

配电线路全自动智能激光驱鸟装置的研究结合了多普勒雷达探测技术、电控云台技术、激光整形扩束技术和智能化工作模式，可以有效地持续性地对鸟类进行驱逐，可以实现24小时内不间断驱鸟，鸟类也不会对这种高亮的激光形成耐受性，驱鸟效果不会随时间降低，可以广泛应用于配电线路鸟害严重的场所。