CN105356396A - 一种输电线路防鸟方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于鸟声检测的输电线路防鸟平台，包括防鸟风车收缩设备、语音识别芯片、机器人主体和超声波探测传感器，语音识别芯片用于检测输电线路附近鸟声类型，防鸟风车收缩设备用于控制防鸟风车主体的收缩或推出，机器人主体搭载在输电线路上，与防鸟风车收缩设备、语音识别芯片和超声波探测传感器分别连接，用于根据语音识别芯片的检测结果控制防鸟风车收缩设备的操作，超声波探测传感器用于检测机器人主体前方输电线路处的障碍物距离。通过本发明，能够准确、有效地避免对输电线路有害的飞鸟停留在输电线路附近。

Description

一种输电线路防鸟方法

技术领域

本发明涉及输电线路安检领域，尤其涉及一种输电线路防鸟方法。

背景技术

随着经济的快速发展，全社会对于电力系统的安全优质服务提出了更高的要求。然而长期以来，时常发生的各类闪络事故却严重地威胁着输电线路的安全可靠运行，给电力企业造成了巨大的经济损失。据统计分析表明，在电力系统所遭遇的各类闪络事故中，污闪和鸟闪占了相当大的比例，尤其是近年来，各国工业化进程的加快同时也导致了污染源的增加；而各国动物及环境保护措施的进一步实施又使得鸟类的种群及数量有了大幅度的增加、活动范围日趋扩大，给输电线路造成了极大危害。

鸟类对电力线路的危害如下：1)鸟类筑巢，春季鸟类开始在输电线路杆塔上筑巢、产卵、孵化，多为喜鹊、乌鸦、苍鹰等鸟类，这些鸟口叼树枝、铁丝、柴草等物，在线路上空往返飞行，当铁丝等物落在横担与导线之间，会造成线路故障，刮风时，杆塔上的鸟巢被风吹散掉落在带电导线或悬瓶上，会造成短路接地故障；2)鸟类飞行，体型较大的鸟类如黑鹳，其体长1m多，翅膀展开更大，体型较大的鸟类或鸟类争斗时飞行在导线间可能造成相间短路或单相接地故障；3)鸟粪闪络，鸟粪(特别是猫头鹰的稀屎)污染瓶串，在空气潮湿、大雾时易发生闪络，鸟站在瓶串上部的横担上向下拉稀屎并沿瓶串下流时造成单相接地、或者鸟粪随风吹向带电体造成空气间隙击穿，引起故障。

为了克服鸟类对输电线路的危害，需要对鸟类在输电线路上可能的栖息之处进行处理，使得在物理条件下鸟类无法进行停留。输电线路附近最有可能栖息的位置是输电线路的铁塔，如果能够对输电线路进行全线巡查，在检测到附近飞鸟存在的情况下，自动启动附近铁塔中的防鸟风车，使得飞鸟无法在铁塔处逗留，而在未检测到附近飞鸟存在的情况下，自动关闭附近铁塔中的防鸟风车，达到节省电力的需求。这样，能够较大程度地降低飞鸟在输电线路附近停留的概率。

然而，现有技术中并没有相关的技术方案，为此，需要一种新的输电线路防鸟平台，能够以机器人为输电线路巡视主体，搭载基于鸟声检测的飞鸟检测设备，一旦发现输电线路附近存在鸟声，立即开启附近铁塔上的防鸟风车，从而实现对整条输电线路的自动驱鸟操作。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于鸟声检测的输电线路防鸟平台，首先改造现有的巡视机器人结构，使其能够满足各种复杂的输电线路环境的需求，其次，引入MMC存储卡、麦克风和语音识别芯片对输电线路的鸟声进行检测，再引入防鸟风车收缩设备对输电线路附近铁塔处的防鸟风车主体进行收缩控制，在没有任何人工参与的情况下完成对输电线路的全场驱鸟。

根据本发明的一方面，提供了一种基于鸟声检测的输电线路防鸟平台，所述平台包括防鸟风车收缩设备、语音识别芯片、机器人主体和超声波探测传感器，语音识别芯片用于检测输电线路附近鸟声类型，防鸟风车收缩设备用于控制防鸟风车主体的收缩或推出，机器人主体搭载在输电线路上，与防鸟风车收缩设备、语音识别芯片和超声波探测传感器分别连接，用于根据语音识别芯片的检测结果控制防鸟风车收缩设备的操作，超声波探测传感器用于检测机器人主体前方输电线路处的障碍物距离。

更具体地，在所述基于鸟声检测的输电线路防鸟平台中，包括：风车底座，为一平板式底座，设置在输电线路附近的铁塔上；防鸟风车收缩设备，嵌入在风车底座中，用于收缩或推出防鸟风车主体，以隐藏或暴露防鸟风车主体，其中防鸟风车收缩设备在接收到推出控制信号时推出防鸟风车主体并启动防鸟风车主体的旋转，在接收到收缩控制信号时收缩防鸟刺主体并关闭防鸟风车主体的旋转；防鸟风车主体，与防鸟风车收缩设备连接，由多个风车组成，多个风车呈均匀分布，使得鸟不能落在防鸟风车主体上，每一个风车由支撑杆和风轮组成；MMC存储卡，设置在控制箱内，用于预先存储了各种鸟声音频文件，每一种鸟声音频文件为对相应种类的鸟的基准声音进行录制所获得的音频文件；麦克风，设置在防倾斜结构上，用于对输电线路附近的声音进行实时录音以获得输电线路音频文件；语音识别芯片，设置在防倾斜结构上，与MMC存储卡和麦克风分别连接，将输电线路音频文件与每一种鸟声音频文件进行匹配，将匹配度最高的鸟声音频文件所对应的鸟的种类作为目标鸟声类型输出；机器人主体，包括防倾斜结构、控制箱、无刷直流电机、吊装环、行走机构、锁紧机构和压紧机构，防倾斜结构位于前方输电线路上，控制箱和无刷直流电机都位于输电线路的下方，吊装环用于将机器人主体吊装到输电线路上，行走机构和锁紧机构都位于输电线路上，压紧机构位于输电线路的下方；防倾斜结构包括防倾斜轮、固定螺栓和连接板，连接板分别与防倾斜轮和固定螺栓连接，防止机器人主体向后倾斜；控制箱内设有主控板和电池，主控板上集成了MSP430单片机、无线通信设备和静态存储器，无线通信设备用于与远端的供电运营服务器建立双向无线通信链路；无刷直流电机通过减速器与行走机构的驱动轮和压紧机构的压紧轮分别连接；行走机构包括同步带、同步带张紧机构、驱动轮和水平放置的三个V型轮，驱动轮为三个V型轮在输电线路上的行走提供动力，同步带依次经过驱动轮、同步带张紧机构和三个V型轮以保持三个V型轮的同步行走；锁紧机构包括顺序连接的活动扳手、中间支撑件、底部销件和U型螺栓，用于防止机器人主体从输电线路处坠落；压紧机构与无刷直流电机连接，包括压紧轮、棘轮、棘爪、复位弹簧和压紧弹簧，压紧轮为V型结构，用于在压紧弹簧的作用下压紧输电线路的架空地线，棘轮与棘爪用于锁住或放开压紧轮，复位弹簧用于在压紧轮被放开时将压紧轮复位；超声波探测传感器，设置在防倾斜结构上，与MSP430单片机电性连接，用于检测并输出前方输电线路处的障碍物距离；其中，MSP430单片机还与语音识别芯片电性连接，与防鸟风车收缩设备通过无线通信链路连接，接收目标鸟声类型，并判断目标鸟声类型所对应的飞鸟类型是否对输电线路有害，如果有害，则输出推出控制信号，否则，输出收缩控制信号。

更具体地，在所述基于鸟声检测的输电线路防鸟平台中，还包括：接触式开关传感器，位于防倾斜结构上，与MSP430单片机电性连接，用于在接触到输电线路障碍时，发送接触障碍信号。

更具体地，在所述基于鸟声检测的输电线路防鸟平台中，还包括：红外传感器，位于防倾斜结构上，与MSP430单片机电性连接，用于在距离前方输电线路障碍400毫米时，发出障碍预警信号。

更具体地，在所述基于鸟声检测的输电线路防鸟平台中，还包括：高清摄像设备，位于行走机构上，与MSP430单片机电性连接。

更具体地，在所述基于鸟声检测的输电线路防鸟平台中：高清摄像设备用于采集除冰刀具前方输电线路的高清图像并通过MSP430单片机压缩编码，以将压缩后的图像通过无线通信设备发送给远端的供电运营服务器。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的基于鸟声检测的输电线路防鸟平台的结构方框图。

附图标记：1防鸟风车收缩设备；2语音识别芯片；3机器人主体；4超声波探测传感器

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的基于鸟声检测的输电线路防鸟平台的实施方案进行详细说明。

当前，鸟害故障发生的特征如下：1.鸟害引起故障的地形地貌，经观察，鸟害引起故障的地形地貌，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。2.鸟类造成故障时的季节特征，鸟类造成线路故障时气象条件大多是晴天、阴雨天，在雷暴日天气时很少发生。鸟害一年四季均有发生，但各季情况有所不同。

鸟类故障的电压等级分布：从鸟类造成故障的电压等级看：20％发生在220KV线路上、80％发生在110KV线路上。

鸟害造成闪络的特征：鸟落在杆塔横担上或在杆塔附近飞翔时，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瓷瓶串，约占70％；沿空气闪络约占30％；沿瓷瓶串闪络是由于鸟类粪便顺着瓶串造成的单相接地；沿空气闪络多数是由于风吹鸟粪，使鸟粪对过引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，在潮湿的情况下也会发生闪络。

鸟害故障具有继发性，某处故障会在同一天或相隔几天再次甚至多次发生。因此需要对输电线路附近的飞鸟进行定期驱除，然而，现有技术中并不存在对整条输电线路进行飞鸟驱除的技术方案，仍停留在依靠人工定时定点检查的原始阶段。

为此，本发明搭建了一种基于鸟声检测的输电线路防鸟平台，以巡视机器人为平台，以现场电子化鸟声检测设备和现场驱鸟风车为工作部件，依赖于巡视机器人，完成对整条输电线路的鸟类驱逐。

图1为根据本发明实施方案示出的基于鸟声检测的输电线路防鸟平台的结构方框图，所述平台包括防鸟风车收缩设备、语音识别芯片、机器人主体和超声波探测传感器，语音识别芯片用于检测输电线路附近鸟声类型，防鸟风车收缩设备用于控制防鸟风车主体的收缩或推出，机器人主体搭载在输电线路上，与防鸟风车收缩设备、语音识别芯片和超声波探测传感器分别连接，用于根据语音识别芯片的检测结果控制防鸟风车收缩设备的操作，超声波探测传感器用于检测机器人主体前方输电线路处的障碍物距离。

接着，继续对本发明的基于鸟声检测的输电线路防鸟平台的具体结构进行进一步的说明。

所述平台包括：风车底座，为一平板式底座，设置在输电线路附近的铁塔上；防鸟风车收缩设备，嵌入在风车底座中，用于收缩或推出防鸟风车主体，以隐藏或暴露防鸟风车主体，其中防鸟风车收缩设备在接收到推出控制信号时推出防鸟风车主体并启动防鸟风车主体的旋转，在接收到收缩控制信号时收缩防鸟刺主体并关闭防鸟风车主体的旋转；防鸟风车主体，与防鸟风车收缩设备连接，由多个风车组成，多个风车呈均匀分布，使得鸟不能落在防鸟风车主体上，每一个风车由支撑杆和风轮组成。

所述平台包括：MMC存储卡，设置在控制箱内，用于预先存储了各种鸟声音频文件，每一种鸟声音频文件为对相应种类的鸟的基准声音进行录制所获得的音频文件；麦克风，设置在防倾斜结构上，用于对输电线路附近的声音进行实时录音以获得输电线路音频文件；语音识别芯片，设置在防倾斜结构上，与MMC存储卡和麦克风分别连接，将输电线路音频文件与每一种鸟声音频文件进行匹配，将匹配度最高的鸟声音频文件所对应的鸟的种类作为目标鸟声类型输出。

所述平台包括：机器人主体，包括防倾斜结构、控制箱、无刷直流电机、吊装环、行走机构、锁紧机构和压紧机构，防倾斜结构位于前方输电线路上，控制箱和无刷直流电机都位于输电线路的下方，吊装环用于将机器人主体吊装到输电线路上，行走机构和锁紧机构都位于输电线路上，压紧机构位于输电线路的下方；防倾斜结构包括防倾斜轮、固定螺栓和连接板，连接板分别与防倾斜轮和固定螺栓连接，防止机器人主体向后倾斜。

控制箱内设有主控板和电池，主控板上集成了MSP430单片机、无线通信设备和静态存储器，无线通信设备用于与远端的供电运营服务器建立双向无线通信链路；无刷直流电机通过减速器与行走机构的驱动轮和压紧机构的压紧轮分别连接。

行走机构包括同步带、同步带张紧机构、驱动轮和水平放置的三个V型轮，驱动轮为三个V型轮在输电线路上的行走提供动力，同步带依次经过驱动轮、同步带张紧机构和三个V型轮以保持三个V型轮的同步行走；锁紧机构包括顺序连接的活动扳手、中间支撑件、底部销件和U型螺栓，用于防止机器人主体从输电线路处坠落。

压紧机构与无刷直流电机连接，包括压紧轮、棘轮、棘爪、复位弹簧和压紧弹簧，压紧轮为V型结构，用于在压紧弹簧的作用下压紧输电线路的架空地线，棘轮与棘爪用于锁住或放开压紧轮，复位弹簧用于在压紧轮被放开时将压紧轮复位。

所述平台包括：超声波探测传感器，设置在防倾斜结构上，与MSP430单片机电性连接，用于检测并输出前方输电线路处的障碍物距离。

其中，MSP430单片机还与语音识别芯片电性连接，与防鸟风车收缩设备通过无线通信链路连接，接收目标鸟声类型，并判断目标鸟声类型所对应的飞鸟类型是否对输电线路有害，如果有害，则输出推出控制信号，否则，输出收缩控制信号。

可选地，在所述平台中，还包括：接触式开关传感器，位于防倾斜结构上，与MSP430单片机电性连接，用于在接触到输电线路障碍时，发送接触障碍信号；红外传感器，位于防倾斜结构上，与MSP430单片机电性连接，用于在距离前方输电线路障碍400毫米时，发出障碍预警信号；高清摄像设备，位于行走机构上，与MSP430单片机电性连接；以及，高清摄像设备可用于采集除冰刀具前方输电线路的高清图像并通过MSP430单片机压缩编码，以将压缩后的图像通过无线通信设备发送给远端的供电运营服务器。

另外，超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，他具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，他可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。

基于超声波特性研制的传感器称为“超声波传感器”，广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头(纵波)、斜探头(横波)、表面波探头(表面波)、兰姆波探头(兰姆波)、双探头(一个探头发射、一个探头接收)等。

采用本发明的基于鸟声检测的输电线路防鸟平台，针对现有技术无法对输电线路进行全线路自动驱鸟的技术问题，先采用优化结构后的机器人主体为通行平台，随后采用防鸟风车收缩设备和语音识别芯片实现自动驱鸟和自动鸟声类型检测，还引入了超声波探测传感器对机器人前方障碍进行自动检测，以保障机器人主体的正常通行。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种输电线路防鸟方法，该方法包括：提供一种基于鸟声检测的输电线路防鸟平台，所述平台包括防鸟风车收缩设备、语音识别芯片、机器人主体和超声波探测传感器，语音识别芯片用于检测输电线路附近鸟声类型，防鸟风车收缩设备用于控制防鸟风车主体的收缩或推出，机器人主体搭载在输电线路上，与防鸟风车收缩设备、语音识别芯片和超声波探测传感器分别连接，用于根据语音识别芯片的检测结果控制防鸟风车收缩设备的操作，超声波探测传感器用于检测机器人主体前方输电线路处的障碍物距离；使用所述平台。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平台包括：

风车底座，为一平板式底座，设置在输电线路附近的铁塔上；

防鸟风车收缩设备，嵌入在风车底座中，用于收缩或推出防鸟风车主体，以隐藏或暴露防鸟风车主体，其中防鸟风车收缩设备在接收到推出控制信号时推出防鸟风车主体并启动防鸟风车主体的旋转，在接收到收缩控制信号时收缩防鸟刺主体并关闭防鸟风车主体的旋转；

防鸟风车主体，与防鸟风车收缩设备连接，由多个风车组成，多个风车呈均匀分布，使得鸟不能落在防鸟风车主体上，每一个风车由支撑杆和风轮组成；

MMC存储卡，设置在控制箱内，用于预先存储了各种鸟声音频文件，每一种鸟声音频文件为对相应种类的鸟的基准声音进行录制所获得的音频文件；

麦克风，设置在防倾斜结构上，用于对输电线路附近的声音进行实时录音以获得输电线路音频文件；

语音识别芯片，设置在防倾斜结构上，与MMC存储卡和麦克风分别连接，将输电线路音频文件与每一种鸟声音频文件进行匹配，将匹配度最高的鸟声音频文件所对应的鸟的种类作为目标鸟声类型输出；

机器人主体，包括防倾斜结构、控制箱、无刷直流电机、吊装环、行走机构、锁紧机构和压紧机构，防倾斜结构位于前方输电线路上，控制箱和无刷直流电机都位于输电线路的下方，吊装环用于将机器人主体吊装到输电线路上，行走机构和锁紧机构都位于输电线路上，压紧机构位于输电线路的下方；

防倾斜结构包括防倾斜轮、固定螺栓和连接板，连接板分别与防倾斜轮和固定螺栓连接，防止机器人主体向后倾斜；

控制箱内设有主控板和电池，主控板上集成了MSP430单片机、无线通信设备和静态存储器，无线通信设备用于与远端的供电运营服务器建立双向无线通信链路；

无刷直流电机通过减速器与行走机构的驱动轮和压紧机构的压紧轮分别连接；

行走机构包括同步带、同步带张紧机构、驱动轮和水平放置的三个V型轮，驱动轮为三个V型轮在输电线路上的行走提供动力，同步带依次经过驱动轮、同步带张紧机构和三个V型轮以保持三个V型轮的同步行走；

锁紧机构包括顺序连接的活动扳手、中间支撑件、底部销件和U型螺栓，用于防止机器人主体从输电线路处坠落；

压紧机构与无刷直流电机连接，包括压紧轮、棘轮、棘爪、复位弹簧和压紧弹簧，压紧轮为V型结构，用于在压紧弹簧的作用下压紧输电线路的架空地线，棘轮与棘爪用于锁住或放开压紧轮，复位弹簧用于在压紧轮被放开时将压紧轮复位；

超声波探测传感器，设置在防倾斜结构上，与MSP430单片机电性连接，用于检测并输出前方输电线路处的障碍物距离；

其中，MSP430单片机还与语音识别芯片电性连接，与防鸟风车收缩设备通过无线通信链路连接，接收目标鸟声类型，并判断目标鸟声类型所对应的飞鸟类型是否对输电线路有害，如果有害，则输出推出控制信号，否则，输出收缩控制信号。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

接触式开关传感器，位于防倾斜结构上，与MSP430单片机电性连接，用于在接触到输电线路障碍时，发送接触障碍信号。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

红外传感器，位于防倾斜结构上，与MSP430单片机电性连接，用于在距离前方输电线路障碍400毫米时，发出障碍预警信号。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

高清摄像设备，位于行走机构上，与MSP430单片机电性连接。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：

高清摄像设备用于采集除冰刀具前方输电线路的高清图像并通过MSP430单片机压缩编码，以将压缩后的图像通过无线通信设备发送给远端的供电运营服务器。