变电站仿生防鸟害措施的应用

2022-03-03张莉珠雷剧璋

现代工业经济和信息化 2022年1期

张莉珠，张峰，雷剧璋

（广东电网有限责任公司佛山供电局，广东佛山 528000）

引言

鸟类是电力系统中一种潜在的高空危机，鸟类给电力带来的危害较多，如鸟类在电线杆上筑巢、鸟类在导线之间飞行、鸟粪污染瓷裙等，高空飞行或导线筑巢容易造成短路事故，或鸟粪容易沿着瓷瓶下流走导致电路闪络。在预防电力鸟害工作上，相关研究人员研究了多种方法，其中包括使用人工鸟巢进行人为干预。但目前对于人工鸟巢的使用却未能达到预期效果，如何能通过调查掌握鸟类习性，探索思考鸟类和电网相处新模式，以实现鸟类与电网和谐共处为突破口，研制出适合实际情况使用的新型智能防鸟害产品，是本文作者的重点研究内容。

1 研发背景

鸟类的生活习性喜欢在高大树木上筑巢建窝，但由于生态环境的破坏，使鸟类将鸟巢转移到了高压线塔或者电线杆上进行筑巢建窝，这样不但严重影响了供电系统运行的安全性和可行性，同时搭建鸟巢的材料也很容易脱落在输配电线路的电力设备上，从而引起输配电线路的线路跳闸，对人类和鸟类自身也是一种极大的威胁。为了减少鸟巢带来的电力故障和避免鸟类发生触电的行为，许多地区的电力工作者会在高压线塔相对安全的地方、离线路较远的地方，放置一些人工鸟巢供鸟儿安家。但目前市面上的人工鸟巢对鸟类的吸引性较低，结构简单，无法达到预期的效果。

2 研发内容

鉴于现有的人工鸟巢相对真正的鸟巢来说区别较大，多为简单地搭建，功能单一，缺乏智能控制等功能，在对鸟类的吸引度上大打折扣，因此本文将提出一种通过够智能控制吸引鸟类前来居住的人工鸟巢，实现人工智能与生态保护的有效结合。

3 人工鸟巢技术方案

3.1 结构组成

本发明的鸟巢，如下页图1～图3 所示，其结构包括鸟巢主体，鸟巢主体内设置有温湿度传感器，鸟巢主体外侧设置有温湿度指示灯，鸟巢主体底部设置有加热器，鸟巢主体上还设置有播放器，控制装置分别和温湿度传感器、温湿度指示灯、加热器、播放器电连接。

图1 人工鸟巢结构分解图（1）

图3 控制装置结构

在外观设计上，鸟巢主体使用黑色的亚克力玻璃板组成，鸟巢主体的底部放些草和小树枝，尽量把人工鸟巢设置得和真正的鸟巢一样舒适。鸟巢主体的顶部配有挂钩，方便拆下。

3.2 技术原理

温湿度传感器检测鸟巢内部的实时温湿度并把信息传输到控制装置，当检测到的温湿度低于设定温度或者高于设定湿度时控制装置通过控制温湿度指示灯给人们提示，启动加热器，鸟巢底部配一个铁丝网架子，加热器放在铁丝网架子下面，加热器优选为加热片。控制装置通过读取存储器（TF 卡）的音乐输出到播放器播放，播放时间可设定时间段。通过播放一些鸟儿喜欢的音乐来吸引它们在人工鸟巢安家。

鸟巢主体的内侧设置有红外传感器，鸟巢主体的外侧设置有红外指示灯，红外传感器和红外指示灯分别和控制装置电连接，红外传感器把红外信号传输给控制装置，控制装置根据信息控制红外指示灯的亮和灭。当鸟儿在鸟巢时，红外指示灯亮；当鸟儿不在鸟巢时，红外指示灯灭。人们可以通过红外指示灯的亮灭得知鸟儿是否在巢。

3.3 实用功能

为了可以无线启动加热器和调试音乐声量的大小，鸟巢主体上还设置了一个无线信号收发装置，无线信号收发装置和控制装置电连接。

鸟巢主体的顶部还设置有太阳能板，太阳能板通过光电效应，能有效地将光能转化为电能并储存到蓄电池，这样鸟巢各项功能的实现就有了能源的支持，既环保又方便。温湿度指示灯和红外指示灯都可以优选为LED 灯。

3.4 技术参数

本人工鸟巢控制装置由c51 芯片、模数转换电路、电容、电阻、时钟、DSP 芯片和fpga 芯片等组成[1]。

温度传感及加热电路图如图4 所示[2]。运算放大器A1 构成一个电压跟随器，输出Vo1=I×（R1+R2）；运算放大器A2 构成一个比例放大器，调节R3的值可以使输出Vo2=2.73 V；这样就构成一个把绝对温标转换成摄氏温标的电路，即（Vo1-Vo2）就对应为10mV/℃（当Vo1-Vo2=0 时，对应的温度为0℃）。在经过一个运算放大器A3 之后，由于Vo3=100 K（Vo1-Vo2），即每10 K 对应为100 mV/℃。当需要把温度设定在20℃时，只需调节变阻器R4的阻值，使V4=20×100 mV=2 V，输入到迟滞比较器A4 的＋端，把Vo3输入到A4 的负端[3]。

图4 温度传感及加热电路图

装置采用迟滞比较器原因是因为迟滞比较器可以在一定程度上减少干扰，防止由于电压不稳定而使继电器出现反复跳变而损坏。这样就构成一个可以实现保温效果的装置。同时，当需要改变设定的温度T 时，只需调节R4的阻值，使V4的电压随之改变即可。这样对温度进行控制并要求以最短的时间达到规定的温度时，温控精度高，响应速度快[4]。

3.5 技术难点

本文提出的人工鸟巢技术难点在于装置能够智能调节鸟巢内部的温度，同时可以播放鸟儿喜欢听的声音来吸引它们在此安家，配合辅助功能的使用，使操作人员能快速从鸟巢外部了解到鸟儿进入鸟巢、鸟巢内部温湿度如何、无线操作控制等。

图2 人工鸟巢结构分解图（2）

3.6 研制与应用

本文研究的智能控制人工鸟巢，能够模拟真实的鸟巢，同时还可以智能调节鸟巢内部的温度，播放鸟儿喜欢的声音来吸引它们在此安家，远离高压线塔或者电线杆，在保护了鸟类和生态环境的同时，也提高了电力传输的安全性，以太阳能作为能源，环保又方便，是人工智能与生态保护的成功结合。装置的研制将能有效应用在实际环境中，为电网的安全运行提供必要的技术支持。