变电站驱鸟器的应用与改进策略研究

王晓红，李东，崔扬

（国网河南省电力公司南阳供电公司，河南 南阳 473000）

通常情况下，变电站设置在人烟稀少且环境适宜的区域，区域内鸟类活动比较频繁，很可能给变电站正常运行带来一定的负面影响，导致变电站运行状况不佳，甚至无法正常运行。所以，明确鸟类对变电站的危害，合理设置驱鸟器是非常必要的。但常规驱鸟方法和驱鸟器无法切实有效地达成驱鸟目的，需要探究行之有效的措施来改进驱鸟器，提高其应用价值，真正发挥驱鸟作用，保证变电站可以不受鸟类活动的影响，持续且良好地运行。

1 鸟类对变电站的危害

1.1 鸟类危害变电站的原因

总结分析以往变电站运行实际情况，尤其是变电站受鸟类活动的影响，可知鸟类之所以会干扰或影响变电站正常运行，主要原因如下。

（1）为了满足休憩需求，鸟类通常会在相对稳固的树枝上或建筑上筑巢。在相对空旷、人烟稀少的区域，如果区域内树木较少，那么变电站就成为鸟类筑巢的最佳位置，在变电站上筑巢，而变电站很可能受鸟巢所影响而出现电力设备接触不良等情况，导致电力设备运行状况不佳，影响正常的电力供应。

（2）鸟类飞翔的过程中很可能误入电力设备的变压器之中，引发故障。

（3）大型鸟类飞翔的过程中还可能碰触电力设备的连接线路或框架，造成线路受损等情况发生，由此引发放电现象，这势必会造成变电站运行状况不佳。

（4）通常情况下，电流互感器之间会设置对立的槽钢，这很容易吸引鸟类，而鸟类的某些活动很可能引发连电现象。

1.2 鸟类危害变电器的时间

总结分析鸟类影响的变电站故障事件，统计鸟害的发生时间，一般在2 ～5 月集中发生。主要是2 ～5 月是鸟类的繁殖季节，鸟类不仅需要进行筑巢，还要在鸟巢内繁殖。如果将鸟巢建筑在变电站上，那么鸟巢、鸟类飞翔及鸟类粪便均可能给变电站带来一定的负面影响，导致线路受损或电力设备异常等。如果对一天当中鸟类活动情况予以分析，那么对变电站的影响主要集中在早上或晚上，主要是这两个时间段内鸟类活动比较频繁。

2 变电站驱鸟现状

为了尽可能地降低鸟类对变电站的影响，研究出驱鸟器，通过驱鸟器的设置，可将鸟类从变电站上驱走，降低鸟害发生概率。对当前变电站驱鸟器应用实际情况予以了解，常见做法如下。

2.1 驱鸟器驱鸟法

为了切实有效地解决鸟害，保障变电站持续且良好地运行，近年来加大驱鸟器研究，推出专门的驱鸟器，比如，风车式驱鸟器、超声波驱鸟器等，具有一定的驱鸟作用。对风车式驱鸟器予以了解和分析，主要是将风车安装在驱鸟器上，将其放置在变电站容易发生鸟害的位置，那么，在风力作用下可以使驱鸟器发挥作用，达到驱鸟的目的。但事实上气候变化无法判定，很可能一段时间内无风或微风，致使所发挥的风力作用甚微，难以支持风车式驱鸟器良好运行，发挥驱鸟的作用。另外，鸟类在变电站上筑巢，风车式驱动器还可能受鸟类衔来的稻草等影响，如缠绕风车，导致风车无法正常运行，风车式驱鸟器失效。超声波驱鸟器则是通过设置超声波发生器，将超声波设置为1min 扫频和1min 定频，将频率范围控制在25 ～45kHz，将循环速度控制在1s，如此可以形成超出人耳接受范围的超声波来驱除鸟类。鸟类的听力范围要远大于人类，设置超出人耳接受范围的超声波，既可以避免人类受超声波影响又可以有效地驱除鸟类。但对超声波驱鸟器应用实际情况予以了解，在展开驱鸟工作之际需要调整释放的超声波频率，以避免鸟类对超声波产生抗性，这使得驱鸟比较麻烦，会影响工作效果。长期置于外部环境的超声波驱鸟器还可能受气候变化等方面的影响，导致其出现不同程度的老化、腐蚀等，致使其使用性能不佳，难以充分发挥驱鸟作用。

2.2 普通驱鸟法

普通的、常见的驱鸟法是恐吓、遮挡等，意在让鸟类远离变电站，在其他位置进行筑巢，以此来降低鸟害发生率，保证变电站长期稳定、安全、高效地运行。为了避免电力设备受鸟类活动影响，还会在电力设备上安装驱鸟装置，如防鸟刺，也就是将钢丝等焊接在电力设备的底座上，形成散开状，降低鸟类停留或筑巢的可能性。对普通驱鸟法应用实际情况予以了解和分析，起初鸟类还能够惧怕，远离电力设备，远离变电站，但随着时间增长，鸟类会逐渐适应环境变化，依旧会停留在变电站上，甚至寻找最佳的筑巢位置来建筑鸟巢，这就使得驱鸟方法失效。所以，普通驱鸟法并不适合长期应用。

3 变电站驱鸟器的改进策略

3.1 变电站驱鸟器的改进策略

3.1.1 激光驱鸟器的介绍

相对风车式驱鸟器、超声波驱鸟器等，激光驱鸟器的应用价值更高，可切实有效地驱散鸟类，避免鸟类活动给电力设备带来负面影响。对激光驱鸟器予以了解和分析，它的基本原理是通过设置波长为532 纳米的绿光来驱散鸟类，主要是鸟类对532 纳米的绿光极为敏感，适应度较低，可达到驱鸟的目的。激光驱鸟器主要是由激光发射装置、扫描设备、显示控制器、电源及光感控制设备组成的，要想使激光驱鸟器的作用可能充分发挥，需要注重提高其智能化水平，也就是合理地设置智能化的驱鸟设备，利用太阳能电池板来满足设备用电需求，并且将其安装在电力设备最高的位置，那么，在启动该驱鸟设备，可对可扫射的范围予以监测，如果识别鸟类，那么启动激光器，进行激光扫射，从而刺激鸟类，使之离开。

激光驱鸟器具有的优势为：

（1）受环境影响程度较低，可长期安全、稳定、可靠地运行。

（2）依据鸟类的生存特性而研制和应用的，既可以通过绿光刺激鸟类，驱散鸟类又不会给鸟类带来任何损伤，很好地保护鸟类。但需要注意激光驱鸟器设置在电力设备最高处，容易遭受雷击或风雨的作用，导致其受损，使用性能不佳，相关技术人员应当注意这一点，制定并且实施针对性的保护措施。

3.1.2 引导式驱鸟法

引导式驱动鸟法主要是在电力设备上不会造成负面影响的位置设置适当大小的篮子，引导鸟类在篮子内筑巢。此种驱鸟方法更人性化、和谐化，既考虑到鸟类的筑巢需求，又能够避免电力设备受鸟类活动影响，促使电力设备安全、稳定及高效地运行。目前，引导式驱鸟法正在逐步推行，并且取得了一定成果，在一定程度上实现了人与自然和谐共处的目的。

3.2 变电站驱鸟器改进案例说明

3.2.1 鸟害及常见变电站驱鸟器说明

鸟类平时喜欢在变电站内的钢结构龙门架和电力设备上停留活动，鸟类之间的追逐和大型鸟类的展翅容易导致电力设备的绝缘距离缩短，很容易产生短路故障，同时鸟食残留物和鸟粪等掉落到电力设备表面，也容易导致电力设备故障；在繁殖季节鸟类喜欢在变电站内筑巢，鸟类筑巢材料（如金属丝、潮湿的树枝等）的掉落，喜食鸟蛋或幼鸟的动物（如蛇等）进行取食，也极易造成电力故障。以上种种均可能给变电站安全运行带来负面影响。

为了解决变电站内鸟害问题，目前较常见的防鸟驱鸟方式有：安装人工鸟巢、安装防鸟刺或挡板、安装反光风车、超声波驱鸟、天敌音频驱鸟、喷洒驱鸟剂、电击栅网驱鸟、强闪光等。但目前市面上的驱鸟装置大部分因为驱鸟方式简单、鸟类易适应、防护驱赶范围小、配置不灵活、不易维护等原因，降低了鸟害防治的有效性。

3.2.2 基于机器学习的激光驱鸟器方案制定

传统的驱鸟措施一般为盲目驱赶或者被动驱赶，不仅效果较低，而且功耗较大，成本较高。基于机器学习的激光驱鸟器是从目标跟踪、驱鸟范围以及可变激光3方面进行，它的优势是基于低空小目标识别技术，采用多通道杂波检测技术，实现飞鸟的精确定位，提高驱赶的效率；缩小激光扫描角度，增大扫描半径，确定驱鸟范围；设计颜色、扫描间隔、功率可变的激光器，可降低鸟类的适应性等。基于此，制定基于机器学习的激光驱鸟器方案，即以机器学习为基础，选定新一代自主机器设计的嵌入式系统AI 计算机，具备的性能和能效可以运行现代AI 工作负载，并行运行多个神经网络，以及同时处理来自多个高清传感器的数据，以此实现鸟类的自动识别，为后续驱鸟控制系统动作做好准备。通过查询大量数据并对比不同波长的激光与鸟眼睛的光谱特性（包括明暗感觉和感色功能）、感光灵敏度，及其产※※生的视觉行为和生理行为，比较发现532nm 的绿光激光器驱鸟效果最佳。出于鸟类对532nm 的绿色激光明显的视觉敏感性，当激光发射器发出来的绿色光束对鸟类进行扫射时，基于仿生学原理，激光束就如同一根绿色棍棒向鸟类扑打而来，对鸟类产生巨大的威慑力，以此驱离鸟类，且不会对鸟类造成伤害。同时考虑到鸟类的适应性，采用可变光激光器技术，通过控制手段，改变激光颜色，以绿光、红光、蓝光三种颜色切换，降低鸟类的适应程度。

3.2.3 基于机器学习的激光驱鸟器方案实施

（1）基于机器学习的鸟类自动识别及小型嵌入式AI 平台的设置。相关技术人员需要合理地构建算法模型及可承载算法的计算平台，首先，需要详细了解变电站驱鸟的实际需求，合理设置小型化、性能承载力等指标，科学地搭建计算平台，即拟选择NVIDIA Jetson Nano嵌入式AI 计算平台，它属于NVIDIA 为新一代自主机器设计的嵌入式系统，可运行现代AI 工作复杂，又因为设置多个神经网络，可同时处理多个高清传感器的数据。识别模型方面，为了能够满足变电站鸟类识别需求，需要先进行模拟测试，确定所搭建的识别模型的误判率，之后进行特定模型训练，这一过程中整理和应用本地区鸟类图片，利用yolo 算法进行训练，再转化为平台能够识别的模型文件，能够解决误判、识别不及时问题。

（2）基于双自由度云台舵机的自动驱鸟架构。需要自主设计双自由度云台舵机驱动电路板，之后进行软件设计。这一过程中需要注意设置步进电机驱动电路，也就是拟选用一款带转换器和过流保护的DMOS 微步驱动器，可在全、半、1/4、1/8 及1/16 步进模式时操作双极步进电动机，输出驱动性能可达35±2V，A4988 包括一个固定关断时间电流稳压器，该稳压器可在慢或混合衰减模式下工作。

（3）辅助功能模块的设置。主要是进行供电模块、温度调节模块的设计。供电模块设计方面需要选择适合的供电方式。从理论角度来讲，可选用供电方式较多，但为了保证供电方式可适用于不同的环境，应选用既支持太阳能电池板与蓄电池组合的供电方式，抑或电源供电方式。温度调节模块设计，应注意解决激光模块容易受温度变化影响的情况，可实施激光内部温度控制和外部降温方法，比如，利用半导体冷却技术进行外部降温。

4 结语

综上所述，鸟类活动会给变电站正常运行带来一定的负面影响，导致其安全性降低。为了尽可能地改变此种局面，应当正确认识到变电站驱鸟器应用的重要性，同时也明确普通驱鸟方法及驱鸟器应用不足，积极改进驱鸟器，比如，实施激光驱鸟器或引导式驱鸟法等，以便获得良好的驱鸟效果，避免变电站运行受鸟类活动干扰，持续且可靠地运行。