CN113712022A - 一种接触式微电流驱鸟方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种接触式微电流驱鸟方法及系统，其中系统包括太阳能供电系统、雷达探测器、触发开关、第一控制电路和电条网，第一控制电路通过控制所述触发开关来实现电条网和太阳能供电系统的连接或断开；所述雷达探测器用于探测飞鸟飞行的多普勒信号，将探测的多普勒信号转换为数字脉冲信号发送给所述第一控制电路；所述第一控制电路解析数字脉冲信号得到飞鸟距电条网的距离，当飞鸟进入电条网设定范围内时，发送闭合信号给触发开关，控制触发开关闭合。本发明采用微电流刺激的方式，在不伤及鸟类生命的同时，避免了鸟类的适应性，同时结合声、光辅助装置进行驱鸟，全面有效的解决防鸟害问题。

Description

一种接触式微电流驱鸟方法及系统

技术领域

本发明涉及电网防护技术领域，特别涉及一种接触式微电流驱鸟方法及系统。

背景技术

随着我国生态环境的逐年改善，人民对保护鸟类的意识不断提高，鸟类种类和数量在逐渐增加。随之而来的一个问题是：鸟类在输电线路塔(杆)直线绝缘子串或跳线绝缘串的正上方搭建栖息巢穴的情况也越来越普遍，造成了输电线路的故障频发。目前贵港网区输电线路是鸟害的高发区，每年因鸟类或猛禽导致跳闸的事件频频发生，主要原因是由于猛禽和大型鸟类喜欢在高压铁塔上面筑巢，叼者细长物体如细绳、塑料袋或含有一定水分的稻草等导致线间发生短接。鸟类在悬垂绝缘子上方停留栖息时排泄粪便，鸟粪堆积在绝缘子上或者沿外侧向下坠落，短接横担与导线间的空气间隙引起的电路故障。

主要采用的放鸟刺、风力反光驱鸟装置、复合绝缘子附加伞群、超声波驱鸟装置、防鸟挡板等措施进行防鸟，但是驱鸟、防鸟害效果均不佳，鸟类均能快速适应而导致防鸟措施失效。

发明内容

本发明的目的是提供一种接触式微电流驱鸟方法及系统，在不危及鸟类生命的前提下，解决现有技术中的驱鸟方式效果不佳，长期使用会失效的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供一种接触式微电流驱鸟系统，包括太阳能供电系统、雷达探测器、触发开关、第一控制电路和电条网，所述太阳能供电系统为所述电条网供电，所述第一控制电路通过控制所述触发开关来实现电条网和太阳能供电系统的连接或断开；所述雷达探测器用于探测飞鸟飞行的多普勒信号，将探测的多普勒信号转换为数字脉冲信号发送给所述第一控制电路；所述第一控制电路解析数字脉冲信号得到飞鸟距电条网的距离，当飞鸟进入电条网设定范围内时，发送闭合信号给触发开关，控制触发开关闭合，由太阳能供电系统为电条网提供工作电压；当飞鸟飞离电条网设定时间段后，发送断开信号给第一控制电路，由第一控制电路控制触发开关断开。

进一步的，所述的接触式微电流驱鸟系统还包括超声波装置和/或爆闪光模块。

进一步的，所述电条网由若干个电条组成，每个所述电条包括若干个间隔排列的正极套管和负极套管；所述正极套管和负极套管之间通过绝缘垫片隔离；每个所述电条中的所有正极套管并联电连接，所有负极套管并联电连接；若干个电条并联，形成电条网。

进一步的，所述雷达探测器包括微波移动传感器和多普勒信号处理电路，所述微波移动传感器采集飞鸟飞行的多普勒信号，所述多普勒信号处理电路将多普勒信号处理成数字脉冲信号再发送给第一控制电路。

进一步的，所述太阳能供电系统包括太阳能电池板、第二控制电路和蓄电池，所述太阳能电池板将太阳辐射能转换为电能，给电条网供电或送往蓄电池中存储；所述第二控制电路控制太阳能电池板输出电压与蓄电池充电电压之间的转换，对蓄电池的过充电和过放电保护；所述蓄电池为铅酸电池。

进一步的，所述多普勒信号处理电路包括依次串联的第一放大电路、第二放大电路和电压比较器，所述多普勒信号经过第一放大电路和第二放大电路两极放大后，再经过电压比较器转换成数字脉冲信号。

第二方面，本发明提供一种接触式微电流驱鸟方法，包括以下步骤：

在输电线塔杆上安装电条网；

当雷达探测器探测到飞鸟进入电条网的设定范围之内时，触发开关闭合，电条网带电；

飞鸟飞离电条网设定时间段后，触发开关断开，电条网处于无电压状态。

进一步的，当雷达探测器探测到飞鸟进入电条网设定范围之内时，同时启动超声波装置，利用超声波装置和电网条双重驱鸟。

进一步的，当雷达探测器探测到飞鸟进入到电条网的设定范围之内时，启动爆闪光模块，利用爆闪光模块的爆闪灯形成光幕，结合电网条进行双重方式驱鸟，或者利用爆闪灯形成光幕，结合电网条和超声波装置进行三重方式驱鸟。

本发明的接触式微电流驱鸟方法及装置，主要采用微电流刺激的方式，在不伤及鸟类生命的同时，避免了鸟类的适应性，同时结合声、光辅助装置进行驱鸟，全面有效的解决防鸟害问题。本发明采用20V电极，电压、电流极小，对于鸟类形成有效电刺激但不伤害工作人员、鸟类生命安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的接触式微电流驱鸟装置的框图；

图2为本发明的电条的组成示意图；

图3为本发明的安装好后的电条网示意图；

图4为微波多普勒雷达探测器的原理图；

图5为本发明的多普勒信号处理电路的电路原理图；

图6为本发明的接触式微电流驱鸟方法步骤图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

本发明的接触式微电流驱鸟方法，如图6所示，包括以下步骤：

步骤S1、在输电线塔杆上安装电条网。

电条网属于接触是微电流驱鸟系统的一个组成部分，其结构示意图如图2所示，由若干个电条组成。每个电条包括若干个间隔排列的正极套管和负极套管。正极套管和负极套管之间通过绝缘垫片进行隔离。每个电条中的所有正极套管并联电连接，所有负极套管并联电连接。若干个电网条再次并联，形成电条网，如图3所示。

电条网由太阳能供电模块进行供电，供电时电条网中的每个电条的正极套管和负极套管之间产生20V微电压。将电条网安装在输电线塔杆的比较容易筑巢的部件正上方，比如安装在直线绝缘子串或跳线绝缘串的正上。支撑电条网的支架也是绝缘子，同时电条网可折叠、可收缩、安装简易。

步骤S2、当雷达探测器探测到飞鸟进入电条网设定范围之内时，触发开关闭合，电条网带电。

触发开关闭合后，太阳能供电模块向电条网供电，电条网释放20V微电压，刺激降落在电条网上的飞鸟的神经，进行有效直接驱赶。同时，20V电极，其产生的电压和电流极小，对于鸟类形成有效电击，又不至于伤其生命。有效地防止鸟类在绝缘子等线路设备上降落和防止鸟类筑巢。

本实施例中，设定范围优选1米以内范围。

雷达探测器采用微波多普勒雷达探测器，其原理如图4所示，雷达发射固定频率f₀的微波对空扫描，如遇到活动的飞鸟，回波频率与发射波频率出现频率差f_d，称为多普勒频率。根据f_d的大小，可测出飞鸟对雷达的径向相对运动速度。采用频率过滤方法检测目标的f_d谱线，可滤除干扰杂波的谱线，从强杂波中分辨出飞鸟目标。所以多普勒雷达具有很强抗杂波干扰能力，能探测出复杂环境背景中活动的飞鸟。f_d的计算式为：

(1)式中，v为飞鸟速度；c为光速，c＝3×108m/s；θ为飞鸟移动方向与微波辐射方向间的夹角，f₀为雷达发射的固定频率，f_d为f₀与回波频率的频率差。

设飞鸟朝微波辐射方向移动速度为1～3m/s，则f_d在70～210Hz之间。通过对多普勒信号进行选频放大和门限判决后就能获得能够反应飞鸟活动情况的数字脉冲输出，利用单片机PIC16C54根据数字脉冲计算飞鸟距电条网的距离。

步骤S3、飞鸟飞离电条网设定时间段后，触发开关断开，电条网处于无电压状态。

本实施例中，设定时间段可根据实际需要进行设定，优选1分钟。

优选的，当雷达探测器探测到飞鸟距离电条网设定范围之内时，启动超声波装置，利用超声波装置和电网条双重驱鸟。

优选的，当雷达探测器探测到飞鸟距离电条网设定范围之内时，启动爆闪光模块，利用爆闪光模块的爆闪灯形成光幕，结合电网条进行双重方式驱鸟，或者利用爆闪灯形成光幕，结合电网条和超声波装置相结合多重方式驱鸟。

本发明还提供一种接触式微电流驱鸟系统，如图1所示，包括太阳能供电系统、雷达探测器、触发开关、第一控制电路和电条网，所述太阳能供电系统为所述电条网供电，所述第一控制电路通过控制所述触发开关来实现电条网和太阳能供电系统的连接或断开；所述雷达探测器用于探测飞鸟飞行的多普勒信号，将探测的多普勒信号转换为数字脉冲信号发送给所述第一控制电路；所述第一控制电路解析数字脉冲信号得到飞鸟距电条网的距离，当飞鸟进入电条网设定范围内时，发送闭合信号给触发开关，控制触发开关闭合，由太阳能供电系统为电条网提供工作电压；当飞鸟飞离电条网设定时间段后，发送断开信号给第一控制电路，由第一控制电路控制触发开关断开。

优选的，本发明的接触式微电流驱鸟系统还包括超声波装置和/或爆闪光模块。

超声波装置将单片机产生的超声波信号进行功率放大和换能，可向塔杆附近播放12Khz-45Khz变频超声波。爆闪光模块由大功率LED和驱动电路组成。

通过超声波装置和/或爆闪光模块与电条网相结合，实现多种方式相结合来进行驱鸟，驱鸟效果更好。

超声波装置包括波放大电路，由TIP127和TIP122组成的推挽式功率放大电路，配合专用的超声波换能器，可将单片机发出的具有超声波频率的信号，转换成超声波播放出来，刺激鸟类神经系统，使其生理紊乱而逃离。爆闪光模块由大功率LED(3W)和驱动电路组成。采用大功率场效应管BUZ91A驱动，可通过单片机的高低电平直接控制LED的亮灭，亮度大于500nm，产生的强光可照亮塔杆附近，恶化鸟类栖息环境，防止鸟类在杆塔上栖息和筑巢。

进一步的，在本申请的一种优选实施方式中，电条网由若干个电条组成，每个电条包括若干个间隔排列的正极套管和负极套管。正极套管和负极套管之间通过绝缘垫片进行隔离。每个电条中的所有正极套管并联电连接，所有负极套管并联电连接。若干个电条再并联，形成电条网。

进一步的，控制电路由单片机PIC16C54和基本的外围电路组成，主要用于分析雷达探测器的数据，以及根据分析的结果控制触发开关的闭合和断开。

单片机PIC16C54是一种超小型单片机，采用仅33条的精简指令集，指令字长12位，全部为单字节。除改变PC值的指令，其余均为单周期指令，简单易学，有利于缩短开发周期；具有内部自振式看门狗，可防止程序跑飞，确保系统稳定性；在拷贝时熔断保密熔丝可保护程序不被拷贝，保密性高，为嵌入式控制应用提供质优价廉的解决方案。

进一步的，雷达探测器采用微波多普勒雷达模块，包括微波移动传感器和多普勒信号处理电路。微波移动传感器采用的是X波段移动传感多普勒模块HB100，它集成了振荡器、混频器、发射和接收天线，仅需提供5V电源便可直接输出毫伏级的多普勒信号。多普勒信号处理电路如图5所示，主要负责提取、放大、数字化能反应塔杆附近飞鸟活动情况的多普勒信号，将多普勒信号处理成数字脉冲信号再提交给单片机处理。图5中，电阻R1为微波移动传感器的额定负载。电容C2和电容C5实现了电路各部分的直流隔离，抑制低频波动。电容C1滤除微波移动传感器高频杂波，从而提取出能反应塔杆附近飞鸟活动情况的多普勒信号。由运算放大器LM324A及相关元件组成第1级放大电路，其增益A≈R5/R4＝1000；第2级放大器由运算放大器LM324B及相关电路组成，增益B≈R9/R6＝62；两级放大增益C＝A·B＝62000，约48dB。由运算放大器LM324C及电阻R12、电阻R11组成的电压比较器，把前级放大的信号变换成数字脉冲信号，调整电阻R11可改变探测距离的大小。

进一步的，太阳能供电系统包括太阳能电池板、第二控制电路和蓄电池，太阳能电池板是供电系统的核心部分，其作用是将太阳辐射能转换为电能，推动电路工作或送往蓄电池中存储起来；第二控制电路的作用是控制整个供电系统的工作状态，包括太阳能电池板输出电压与蓄电池充电电压(电路工作电压)之间的转换，对蓄电池的过充电和过放电保护等；蓄电池采用免维护铅酸电池作为太阳能电池板的补充，在光照充足时将多余的电量存储起来，在阴雨天等需要的时候再释放出来。

本发明的具体实施例中，太阳能电池板采用12V 10W高效A级单晶硅太阳能板供电，设计寿命25年，电量是否足。可以使用在任何利用太阳能供电的杆塔或设备上。整机待机功耗<<5mA，按照10W能量存储，待机高达150小时，连续5～7个阴雨天可以正常工作。蓄电池采用的磷酸铁锂储能装置充放循环达3000-5000次的新型磷酸铁锂电池，重量轻，寿命高达8-15年，有效节约运维成本和更换电池等麻烦。太阳能供电系统内置保温和环境温度检测装置，使其能够在-40℃至85℃的温度区间内正常工作，同时防护等级达到IP33，主板防护等级1P65，常年安装在严寒、极热、潮湿等极端环境下均可保持正常工作。

本发明的接触式微电流驱鸟系统采用主动探测模式工作。微波多普勒雷达主动探测靠近塔杆的飞鸟等活动小目标，进入设定的距离范围内，单片机在收到触发信号后，电条网产生电压，变频超声波产生信号，同时产生爆闪灯信号。刺激鸟类直至鸟类离开。当鸟类飞离设定的距离范围内，此时触发开关关闭，系统切入定时工作状态，以降低功耗。

本发明的接触式微电流驱鸟系统，采用远程遥控关机、拉线开关、物理开关3重保险手段，有效防止安装期间产生任何危险和人为误触发运行。设定的安全电压小于人体的最小持续接触安全电压，完全不影响工作人员、鸟类的生命安全问题，同时设定有手动关闭装置功能，可避免由于误触后的长时间输出电压。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种接触式微电流驱鸟系统，其特征在于，包括太阳能供电系统、雷达探测器、触发开关、第一控制电路和电条网，所述太阳能供电系统为所述电条网供电，所述第一控制电路通过控制所述触发开关来实现电条网和太阳能供电系统的连接或断开；所述雷达探测器用于探测飞鸟飞行的多普勒信号，将探测的多普勒信号转换为数字脉冲信号发送给所述第一控制电路；所述第一控制电路解析数字脉冲信号得到飞鸟距电条网的距离，当飞鸟进入电条网设定范围内时，发送闭合信号给触发开关，控制触发开关闭合，由太阳能供电系统为电条网提供工作电压；当飞鸟飞离电条网设定时间段后，发送断开信号给第一控制电路，由第一控制电路控制触发开关断开。

2.根据权利要求1所述的接触式微电流驱鸟系统，其特征在于，还包括超声波装置和/或爆闪光模块。

3.根据权利要求1或2所述的接触式微电流驱鸟系统，其特征在于，所述电条网由若干个电条组成，每个所述电条包括若干个间隔排列的正极套管和负极套管；所述正极套管和负极套管之间通过绝缘垫片隔离；每个所述电条中的所有正极套管并联电连接，所有负极套管并联电连接；若干个电条并联，形成电条网。

4.根据权利要求1或2所述的接触式微电流驱鸟系统，其特征在于，所述雷达探测器包括微波移动传感器和多普勒信号处理电路，所述微波移动传感器采集飞鸟飞行的多普勒信号，所述多普勒信号处理电路将多普勒信号处理成数字脉冲信号再发送给第一控制电路。

5.根据权利要求1或2所述的接触式微电流驱鸟系统，其特征在于，所述太阳能供电系统包括太阳能电池板、第二控制电路和蓄电池，所述太阳能电池板将太阳辐射能转换为电能，给电条网供电或送往蓄电池中存储；所述第二控制电路控制太阳能电池板输出电压与蓄电池充电电压之间的转换，对蓄电池的过充电和过放电保护；所述蓄电池为铅酸电池。

6.根据权利要求4所述的接触式微电流驱鸟系统，其特征在于，所述多普勒信号处理电路包括依次串联的第一放大电路、第二放大电路和电压比较器，所述多普勒信号经过第一放大电路和第二放大电路两极放大后，再经过电压比较器转换成数字脉冲信号。

7.一种接触式微电流驱鸟方法，其特征在于，包括以下步骤：

在输电线塔杆上安装电条网；

当雷达探测器探测到飞鸟进入电条网的设定范围之内时，触发开关闭合，电条网带电；

飞鸟飞离电条网设定时间段后，触发开关断开，电条网处于无电压状态。

8.根据权利要求7所述的接触式微电流驱鸟方法，其特征在于，当雷达探测器探测到飞鸟进入电条网设定范围之内时，同时启动超声波装置，利用超声波装置和电网条双重驱鸟。

9.根据权利要求7或8所述的接触式微电流驱鸟方法，其特征在于，当雷达探测器探测到飞鸟进入到电条网的设定范围之内时，启动爆闪光模块，利用爆闪光模块的爆闪灯形成光幕，结合电网条进行双重方式驱鸟，或者利用爆闪灯形成光幕，结合电网条和超声波装置进行三重方式驱鸟。

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