CN201700298U

CN201700298U - 激光式自动驱鸟装置

Info

Publication number: CN201700298U
Application number: CN2010201231316U
Authority: CN
Inventors: 孙建国; 马号兵; 郑建峰; 陈凯; 孙杰; 王江磊; 王亚杰; 刘学文; 王双
Original assignee: CETC 27 Research Institute
Current assignee: CETC 27 Research Institute
Priority date: 2010-03-04
Filing date: 2010-03-04
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2020-03-04

Abstract

本实用新型提供一种激光式自动驱鸟装置，其中，在装置箱体中分别设置有激光发射单元、自适应光控单元、视频监控单元，其中，激光发射单元，接收自适应光控单元的模拟调制电压，根据所述模拟调制电压输出相应的激光功率，当视频监控单元监测到人员活动时实时输出激光匿影信号，根据所述激光匿影信号，在相应区域内关闭激光输出，保证人眼与航空安全；自适应光控单元，其光电传感器布设在装置箱体的上部，向激光发射单元发送相应的模拟调制电压；视频监控单元，根据激光束扫描速度及光束与人员之间的距离参数，向所述激光发射单元发送激光匿影信号。本实用新型能够有效驱除各种鸟类，不会对鸟类造成伤害，且鸟类对激光没有任何适应性。

Description

激光式自动驱鸟装置

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，特别涉及一种激光式自动驱鸟装置。

背景技术

鸟击是鸟类与飞机等飞行器相撞的飞行事故的简称，是危害航空安全的重要因素之一，直接威胁着空勤人员及旅客的生命安全，易造成重大的经济损失，已经成为航空三大自然灾害之一。鉴于鸟击事故的巨大危害，国内外民用或军用机场都组建了相应的驱鸟队，采用煤气炮、燃放爆竹或礼花弹、录音惊吓、超声波、网捕及枪射等传统方法对袭扰机场的鸟类进行驱赶。

但是，以上方法存在如下缺陷：

(1)多数方法经过一段时间使用后，出现鸟类逐渐习惯、适应的情况，驱赶效果大大降低；

(2)强大的声波给机场人员及周围居民的工作生活造成了不良影响；

(3)环境适应能力差，尤其是在夜间、雾天以及其他恶劣的气象条件下，大部分设备驱鸟效果差或无法有效工作；

(4)某些手段(如煤气炮、鸣枪、燃放爆竹、布设鸟网等)属于易耗品，长期使用经济代价高；

(5)保护鸟类是永恒的话题，猎捕、毒杀等手段，遭到了鸟类保护者的抗议；

(6)绝大部分方法的使用需要提前侦测到鸟类的活动，这给驱鸟队员带来了巨大的工作量，严重威胁着他们的身心健康。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种激光式自动驱鸟装置，能够有效驱除各种鸟类，不会对鸟类造成伤害，且鸟类对激光没有任何适应性。

本发明的激光式自动驱鸟装置，在装置箱体中分别设置有激光发射单元、自适应光控单元、视频监控单元，其中，激光发射单元，接收自适应光控单元的模拟调制电压，根据所述模拟调制电压输出相应的激光功率，并接收视频监控单元的激光匿影信号，根据所述激光匿影信号，在相应区域内关闭激光输出；自适应光控单元，其光电传感器布设在装置箱体的上部，实时感知环境光照度，根据光照度向激光发射单元发送相应的模拟调制电压，以输出合适的激光功率；视频监控单元，实时监测激光束扫描区域，发现人员闯入时，根据激光束扫描速度及光束与人员之间的距离参数，向所述激光发射单元发送激光匿影信号。

其中，在所述激光发射单元中，分别设置有激光激励源、半导体泵浦绿激光器及其光学扩束整形模块，其中，激光激励源，为半导体泵浦绿激光器提供激励信号；半导体泵浦绿激光器，根据所述激光激励源提供的激励信号发射连续绿激光束，该激光束经过光学扩束整形模块，变换为大出射半径的激光光束。

另外，可以进一步设置有二维伺服单元及其传动机构，所述二维伺服单元包括俯仰结构组件、俯仰电机以及方位结构组件和方位电机，驱动绿激光器及其光学扩束整形模块对一定方位角度和俯仰角度的机场跑道区域进行扫描。

进一步地，在所述激光发射单元中，设置的激光器及其光学变换模块，与设置的用于视频监控的摄像机，通过机械结构固定在一起，且两者光轴平行，并在二维伺服单元及其传动机构的带动下进行光束在相关区域的关闭和启动。

进一步地，所述视频监控单元摄像机数量为一个或一个以上，视频监控单元摄像机布设在激光式自动驱鸟装置外部或内部的相应位置。

另外，在装置箱体中进一步设置有温控单元，该温控单元中分别设置有温度传感模块、加热模块和制冷模块，其中，温度传感模块感应装置箱体内部温度，当低于装置最低工作温度时，触发加热模块，使箱体内部温度回升至合适温度；当高于装置最高工作温度时，触发制冷模块，使箱体内部温度降至合适温度。

另外，在装置箱体内部或者外部进一步设置有显控单元，该显控单元分别接收所述激光发射单元、自适应光控单元、视频监控单元、二维伺服单元、温控单元发送来的信息以及外部引导信息，采用工控计算机进行接口通信和数据处理，进行相应数据处理的显示，并对二维伺服单元进行控制。

另外，在装置箱体的底部设置有减震装置。

本实用新型的有益效果是：依照本实用新型的激光式自动驱鸟装置，最大扫描半径可达2.5km，覆盖范围大；采用激光功率自适应控制技术，且具有自启动功能，在鸟类活动时间内，可全天候工作；能够有效驱除各种鸟类，不会对鸟类造成伤害，且鸟类对激光没有任何适应性；扫描速度及扫描空域可编程，并可设置激光束在相关区域的躲避功能，能够有效保证人眼安全；可与相关空情、鸟情信息系统接口，能够实时设定扫描状态，驱鸟有效快捷；可通过无线或LAN网远程控制，操作简单方便；能够自动扫描，无噪声污染。

附图说明

图1为本实用新型的原理示意框图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型在机场跑道扫描布局示意图；

图4为本实用新型工作模式切换流程图。

具体实施方式

如图1～图4所示的是本实用新型的一种激光式自动驱鸟装置的实施示意图。

如图1所示，本实用新型主要由激光发射单元、自适应光控单元、二维伺服单元、视频监控单元、温控单元、无线控制单元、显控单元及供电单元等几部分组成。

激光发射单元，接收自适应光控单元的模拟调制电压，根据所述模拟调制电压输出相应的激光功率，并接收视频监控单元的激光匿影信号，根据所述激光匿影信号，在相应区域内关闭激光输出。

具体地，激光发射单元主要由激光激励源、半导体泵浦绿激光器及其光学扩束整形等模块构成。其中，激光激励源为激光器提供激励信号，使激光器发射连续绿激光束，该激光束经过光学扩束整形模块，变换为大出射半径的激光光束。绿激光器及其光学扩束整形模块在二维伺服单元中的二维伺服电机及其齿轮传动机构的驱动下对机场跑道区域进行扫描。

另外，自适应光控单元，其光电传感器布设在装置箱体的上部，用于感应自然光照度，并将其转换为电压信号，该电压信号经放大、A/D转换后得到对应的光照度，并分析设定与模拟调制电压对应的数字信号，该信号经过D/A转换后，向激光发射单元发送相应的模拟调制电压，以输出合适的激光功率。其中，该模拟调制信号根据自然光照度情况实时输出电压信号，从而达到自动调节绿激光器的输出功率的目的，实现在不同天气条件下，保证人眼安全的同时，最大限度保证其驱鸟效果。另外，当视频监控单元发现在激光束扫描方向有人出现时，视频监控单元根据激光束扫描速度及光束与人员之间的距离等参数，提前给出激光匿影信号，使激光束在经过人员活动区域时，关闭激光输出，从而达到保护人眼安全的需要。

视频监控单元，根据激光束扫描速度及光束与人员之间的距离参数，向所述激光发射单元发送激光匿影信号。

温控单元，由温度传感模块、加热模块和制冷模块等几部份组成，温度传感模块感应装置箱体内部温度，当低于装置最低工作温度时，触发加热模块，使箱体内部温度回升至合适温度，当高于装置最高工作温度时，触发制冷模块，使箱体内部温度降至合适温度。

显控单元，主要采用工控计算机进行接口通信和数据处理，完成激光器发射系统、伺服转台的控制及信息显示，以及各单元的故障信息报警等功能。

无线控制单元，主要实现对装置的无线远程控制。

供电单元，提供单相交流市电及其经变换滤波后的直流电压分别给该装置内部各单元。

本发明的机场激光式自动驱鸟装置可分为自动扫描方式和联机扫描方式。自动扫描方式即按照已设定的扫描速度、扫描路径、扫描方式每隔一段时间自动扫描机场跑道及其周围区域，该模式下，装置可全天候工作。联机扫描方式：接收来自显控(人为输入或视频监控引导)及其它外部信息系统(如空情、鸟情信息系统)的指令，针对鸟情方向引导系统扫描特定区域，驱赶单鸟或群鸟飞离机场跑道区域。在不影响人员安全及飞行控制的前提下，实现扫描空域定制功能，可应对机场空域的突发鸟情，避免鸟击发生。

如图2所示，该装置的激光发射单元主要由激光激励源、半导体泵浦绿激光器及其光学扩束整形等模块构成。激光激励源为激光器提供激励信号，使激光器发射大发散角(如：2mrad)的532nm连续激光束，其光斑模式为TEM00，该激光束经过光学扩束整形模块，变换为小发散角(如：50urad)大出射半径(如：100mm)的出射光束。绿激光器及其光学扩束整形模块在俯仰电机及其结构组件、方位电机及其结构组件所构成的二维伺服单元及其齿轮传动机构的驱动下对方位±95°，俯仰±5°(该数据仅供举例)的机场跑道区域进行扫描。同时激光发射单元接收自适应光控单元的0～5V的模拟调制信号，该模拟调制信号根据自然光照度情况实时输出电压信号，从而达到在100mW～2000mW的范围内自动调节绿激光器的输出功率的目的。

激光发射单元也实时接收视频监控单元的激光匿影信号，当视频监控单元发现在激光束扫描方向有人出现时，视频监控单元根据激光束扫描速度及光束与人员之间的距离等参数，提前给出激光匿影信号，使激光束在经过人员活动区域时，关闭激光输出，从而达到保护人眼安全的需要。

激光器及其光学变换模块和用于视频监控的摄像机通过机械结构固定在一起，且两者光轴平行，以保证激光光束始终位于摄像机的监控中心，并在二维伺服单元及其传动机构的带动下共同完成光束在相关区域的关闭启动功能；视频监控单元摄像机位置、数量并不固定，亦可多台布设在装置外部合适位置，通过数据解算，给出光束与人员之间的距离等参数，在人员活动区域内关闭激光输出。

该装置自适应光控单元的光电传感器布设在该装置箱体的上部，用于感应自然光照度，并将其转换为电压信号，经放大、A/D转换后解算出与该电压信号对应的光照度，通过查表分析设定与模拟调制电压对应的数字信号，该信号经过D/A转换后给出激光器0～5V的模拟调制电压，使绿激光器输出合适的激光功率。

当外界温度在-20℃～+60℃范围内变动时，该装置温控单元可通过加热或制冷单元使箱体内部温度始终保持在20℃～25℃之间，以便装置能够正常工作。温控单元的温度传感模块布设在装置箱体的侧壁，实时感应外部温度，其它模块均安装在箱体内部。

该装置显控单元主要采用工控计算机PC 104进行接口通信和数据处理，完成激光器发射系统、伺服转台的控制及信息显示，以及各单元的故障信息报警等功能。该装置显控单元通过箱体底部的显控接口和箱体连接。显控单元可位于装置主体内部，亦可通过显控接口布设在装置主体外部，例如机场特定遮雨棚内，透过双绞线缆完成装置的信息显示和控制。

该装置供电单元提供单相交流市电及其经变换滤波后的直流电压分别给该装置内部各单元。单相交流200V～230V，50HZ±10％的市电经过箱体电源接口连接至供电单元，供电单元经滤波后，为装置部分驱动模块提供交流电，之后将其转换成±27v，±12v，±5v的电压，为二维伺服单元驱动模块、自适应光控单元等提供相应的直流工作电压。

该驱鸟装置箱体外壳为防冻防热耐腐蚀外壳，采用已知公开的技术和材料制造，并设有可自由开启的面板，打开后，可对箱体内部工作及故障情况进行检修，其箱体上还设有报警器，在声光报警的同时，并将报警信号连接至显控单元，以便辨识哪个单元或模块出现故障，以及时排除故障或更换组件。

该装置底部布设有减震装置以吸收机场地面震动能量，使该驱鸟装置可靠有效工作。

该装置主体推荐安装在距离跑道轴线至少120米的中心位置，也可根据需要安装在其它位置，但必须保证其扫描范围覆盖跑道的所有点。控制装置主体以合适的扫描参数对机场跑道所有区域进行自动或手动扫描。

该装置的俯仰电机及其结构组件、激光器及其光学变换系统、摄像机(当摄像机根据需要安放在装置内部时)共同被密封在箱体外罩内，其中激光出光及摄像机感光部分的外罩为532nm光谱透过率达95％以上的透明材质制成，外罩其它部分及箱体为耐腐金属材质，两者紧密结合满足装置防水需要。

如图3所示，该装置布设在距机场跑道中心至少120m处，可覆盖半径为1.5km的扫描区域，装置根据设定的扫描速度在4～20s的时间内完成一次扫描。

如图4所示，该装置的工作方式可分为自动扫描方式和联机扫描方式。自动扫描方式即按照已设定的扫描速度、扫描路径、扫描方式每隔一段时间自动扫描机场跑道及其周围区域。联机扫描方式：接收来自显控(人为输入或视频监控引导)及其它外部信息系统(如空情、鸟情信息系统)的指令，针对鸟情方向引导系统扫描特定区域，驱赶单鸟或群鸟飞离机场跑道区域。自动或联机模式可以相互切换，其中自动-＞联机：采用中断方式，即在自动模式下，一旦接收到引导指令，则立即记忆扫描参数，并切换到联机模式，扫描特定区域；联机-＞自动：确认完成特定空域任务，则恢复先前的扫描参数，并启动自动模式，重新开始自动扫描。

综上所述，依照本实用新型的激光式自动驱鸟装置，具有如下优点：

(1)最大扫描半径可达2.5km，覆盖范围大；

(2)采用激光功率自适应控制技术，且具有自启动功能，在鸟类活动时间内，可全天候工作；

(3)能够有效驱除各种鸟类，不会对鸟类造成伤害，且鸟类对激光没有任何适应性；

(4)扫描速度及扫描空域可编程，并可设置激光束在相关区域的躲避功能，能够有效保证人眼安全；

(5)可与相关空情、鸟情信息系统接口，能够实时设定扫描状态，驱鸟有效快捷；

(6)可通过无线或LAN网远程控制，操作简单方便；

(7)自动扫描，无噪声污染。

以上是为了使本领域普通技术人员理解本实用新型，而对本实用新型所进行的详细描述，但可以想到，在不脱离本实用新型的权利要求所涵盖的范围内还可以做出其它的变化和修改，这些变化和修改均在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种激光式自动驱鸟装置，其特征在于，在装置箱体中分别设置有激光发射单元、自适应光控单元、视频监控单元，其中，

激光发射单元，接收自适应光控单元的模拟调制电压，根据所述模拟调制电压输出相应的激光功率，并接收视频监控单元的激光匿影信号，根据所述激光匿影信号，在相应区域内关闭激光输出；

自适应光控单元，其光电传感器布设在装置箱体的上部，实时感知环境光照度，根据光照度向激光发射单元发送相应的模拟调制电压，以输出合适的激光功率；

视频监控单元，实时监测激光束扫描区域，发现人员闯入时，根据激光束扫描速度及光束与人员之间的距离参数，向所述激光发射单元发送激光匿影信号。

2.如权利要求1所述的激光式自动驱鸟装置，其特征在于，在所述激光发射单元中，分别设置有激光激励源、半导体泵浦绿激光器及其光学扩束整形模块，其中，

激光激励源，为半导体泵浦绿激光器提供激励信号；

半导体泵浦绿激光器，根据所述激光激励源提供的激励信号发射连续绿激光束，该激光束经过光学扩束整形模块，变换为大出射半径的激光光束。

3.如权利要求1所述的激光式自动驱鸟装置，其特征在于，进一步设置有二维伺服单元及其传动机构，所述二维伺服单元包括俯仰结构组件、俯仰电机以及方位结构组件和方位电机，驱动绿激光器及其光学扩束整形模块对一定方位角度和俯仰角度的机场跑道区域进行扫描。

4.如权利要求3所述的激光式自动驱鸟装置，其特征在于，在所述激光发射单元中，设置的激光器及其光学变换模块，与设置的用于视频监控的摄像机，通过机械结构固定在一起，且两者光轴平行，并在二维伺服单元及其传动机构的带动下进行光束在相关区域的关闭和启动。

5.如权利要求4所述的激光式自动驱鸟装置，其特征在于，所述视频监控单元摄像机数量为一个或一个以上，视频监控单元摄像机布设在激光式自动驱鸟装置外部或内部的相应位置。

6.如权利要求5所述的激光式自动驱鸟装置，其特征在于，在装置箱体中进一步设置有温控单元，该温控单元中分别设置有温度传感模块、加热模块和制冷模块，其中，温度传感模块感应装置箱体内部温度，当低于装置最低工作温度时，触发加热模块，使箱体内部温度回升至合适温度；当高于装置最高工作温度时，触发制冷模块，使箱体内部温度降至合适温度。

7.如权利要求6所述的激光式自动驱鸟装置，其特征在于，在装置箱体内部或者外部进一步设置有显控单元，该显控单元分别接收所述激光发射单元、自适应光控单元、视频监控单元、二维伺服单元、温控单元发送来的信息以及外部引导信息，采用工控计算机进行接口通信和数据处理，进行相应数据处理的显示，并对二维伺服单元进行控制。

8.如权利要求1至7中任一项所述的激光式自动驱鸟装置，其特征在于，在装置箱体的底部设置有减震装置。