一种适用于穿林架空线路的驱松鼠器的研制

2023-08-07周弘毅汪泽州

农村电气化 2023年7期

周弘毅，李想，高原，汪泽州

（国网浙江省电力有限公司海盐县供电公司，浙江海盐 314300）

近几年国内通信行业飞速发展，光缆作为支撑通信的基础资源也随之大规模地进行建设，乡镇区域往往采用架空光缆作为最主要的敷设方式，但光缆护套的塑料材质特有的气味使其成为鼠类常啃咬的对象。作为通信传输连接中最重要的组成部分之一，线路光缆的突发故障不仅会导致承载的通信、自动化等业务中断，影响电力通信可靠性，还有可能造成工程延期、无法远程操作等问题，对其他部门班组开展相关的工作造成了阻碍。另外，线缆的维修与更换也是一笔不菲的费用。

国网浙江省海盐供电公司在2017−2021年期间由于鼠咬发生的通信故障达到47起（其中2021年发生12起），光缆断芯现象则更加频繁，严重超过了通信线路的故障率要求。

为此，QC小组希望研制一种适用于穿林架空线路的驱松鼠器，采用红外线感应探测技术，集声、光、超声波、形等多种驱松鼠方式于一体，在有效驱赶松鼠的同时合理控制成本，减少因松鼠啃噬光缆引起的通信事故，提高通信业务的可靠性，降低运维成本。

QC活动目标设定：研制一种适用于穿林架空线路的驱松鼠器，借助该装置将每年松鼠啃咬导致的破坏降低70%以上，达到年通信故障总量不超过7起的目标。

1 总体设计

根据小组的借鉴思路及上述可行性分析，QC小组选定总体研制方案为：设计一个适用于穿林线路的驱松鼠器，将总体方案分为底座安装模块、电源模块、控制模块和驱松鼠模块4个部分[1]。

控制模块设定驱松鼠器在松鼠活动时段，电池供电功率正常且有松鼠靠近线路或杆塔的情况下运行；驱松鼠模块使用声音、超声波、松貂外形、发出红、紫爆闪灯光等多种方式，实现有效实现驱赶松鼠的功能，防止松鼠啃咬。将完成后的设备用于海盐县域内所有穿过林间的架空光缆线路中。总体方案如图1所示[2]。

图1 架空线路驱松鼠器总体方案

2 模块设计

2.1 底座安装模块

装置拟安装的地点为树干和杆塔上，带电安装是本新型驱鼠器的一个重要亮点，底座的使用性和牢固性尤为重要，要求底座材料牢固可靠耐用、安装方便且安全。

如图2所示，该安装结构可以通过强力磁吸或者电钻螺丝攻丝等方式安装在杆塔或树干上，由于其角度可以调节，在各种直径的圆柱体上均能够实现稳定安装。

图2 异形底座安装模块结构

2.2 电源模块

如图3所示，考虑到本装置除了裸露的杆塔上，也会安装在树干等照明条件不是很好的地方，所以要求太阳能板材质具有高光电转化率、高弱光转化能力的优点，综合考虑，小组成员决定选用单硅晶材质的太阳能板[3]。

图3 单片机STM32F407

根据装置实际大小考虑，采购350 mm × 240 mm规格的太阳能板。采用太阳能发电，实现节约能量并且野外地点放置方便，光照下产生电压电流通过降压恒流电路给锂电池充电，一天光照可以提供驱鼠器工作 48 h，为整个系统提供+5 V的直流电源，夜间输出电能给电路，支撑驱鼠器的整体运作。

2.3 控制模块

如图4所示，红外感应控制通过感应外界散发的红外热量，实现其自动控制功能，动物体温通常为35～40 ℃，会发出9.5 µm的红外线，发出的红外辐射信号汇聚到红外热释电传感器上从而被感知，感知最大距离为5 m。

图4 红外感应模块

红外感应可以滤除风、太阳光、雨水等的干扰波形，并且感应角度较大，容易采样到松鼠活动，感应可靠性较高。

使用MCU智能时间管理模块，早上5:00开机，晚上6:00−7:00关机，在白天自动发出耗能较低的超声波驱松鼠功能模块，驱除松鼠。

2.4 驱松鼠功能模块

利用松鼠听力发达，使装置发出变频超声波驱赶，整个装置采用三面（左、右、下方）超声波方式，封锁住左右两侧线缆过来及从电线杆下部活动松鼠，主要是采用了人耳听不到的20 kHz以上的超声波，如25、30、35、48 kHz等频率进行随机发送，主要是在非触发时间段进行轮巡发送，破坏松鼠的生存环境，制造只有松鼠、老鼠类等听得到的噪音，使其神经受损，烦躁，使其逃离装置附近，而对人类无害[4-6][7-8]，如图5所示。利用仿声学，内置录存多种松鼠天敌的声音，喇叭可以循环播放猫头鹰、雕、蛇、狗等动物叫声和枪炮声，装置喇叭叫声可以传播10 m左右，以驱逐松鼠[9-10]，如图6所示。