JP2011229453A - 鳥類退避装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光ダイオードからの光を利用してバードストライクを防止するにあたり、光の照射対象領域が広大であっても、光量を十分に確保したまま広範囲に光を照射して鳥類を的確に退避させることができる技術を提供する。
【解決手段】所定の空間領域を継続的に撮影する撮像部と、撮像部により取得された画像から所定の空間領域に存在する鳥類を検出する鳥類検出部と、鳥類検出部が鳥類を検出した場合に、検出信号を出力する出力部と、コリメータを備え、出力部からの検出信号を受けて、コリメータを介して所定の時間間隔で略平行光を発するＬＥＤ発光部と、所定の回転軸と、回転軸に平行または所定の角度で傾斜した複数の鏡面を含み回転軸を中心として回転する回転本体とから構成され、ＬＥＤ発光部からの略平行光を鏡面で反射して所定の空間領域の方向へ照射する、水平断面形状が正多角形である回転反射体と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、鳥類退避装置に関し、特に、風力発電装置に接近する鳥類の退避を促す鳥類退避装置に関する。

風力発電装置として、大型化、土地利用効率の向上などの観点から、ナセルから垂直方向に放射型をなす複数枚のブレードを備えたプロペラ型が多く採用されている。一般的な大型のプロペラ型風力発電装置は、高さ３０〜８０メートル程度のタワーに設置され、ブレードの長さは２０〜５０メートルであるため、最高位は地上から１３０メートルにも達する。

このような高さは、風力発電装置が設置された場所の近隣に生息する鳥類の飛行や、渡り鳥の巡航飛行の高さになる場合がある。そのような高さを飛行する鳥類は、高速で回転するブレードを視認しにくいためか、ブレードに衝突して絶命する事故（バードストライク）が発生している。

ところで、ある対象物に近づく鳥類を退避させる有効な方法として、鳥類に対して光を照射する方法が考えられる。鳥類に光を視認させて、鳥類を驚かせたり威嚇することにより、対象物への接近を防止するのである。照射する光の光源としては例えば発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）が利用可能である。発光ダイオードは、消費電力が小さく安価であり簡易に利用できる上、特に高輝度のものは、鳥類に光を視認させる効果が高い。

発光ダイオードからの光を利用して鳥類を退避させる技術として、例えば特許文献１には、輝度の高い複数の発光ダイオードから断続的に出射される光により鳥を追い払うようにした鳥害防止装置が開示されている。また、特許文献２には、ＬＥＤ素子から発せられる鳥の視覚感度が高い特定の単色光をバルクレンズにより集束または拡散させることにより鳥威嚇を行う技術が開示されている。

特開２００５−１１０５１９号公報 特開２００８−２０５０７号公報

しかし、バードストライクを防止するために、ブレードに接近する鳥類に対して発光ダイオードからの光を照射する場合は、その光の照射対象領域が広大になる。このため、特許文献１や特許文献２の技術を適用する場合は、照射される光が広範囲に拡散してしまうため、鳥類に光を視認させるのに十分な光量を確保することができない。従って、鳥類に的確に光を照射することができず、鳥類のブレードへの接近を効果的に防止することができない。

そこで、本発明は、発光ダイオードからの光を利用してバードストライクを防止するにあたり、光の照射対象領域が広大であっても、光量を十分に確保したまま広範囲に光を照射して鳥類を的確に退避させることができる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかる鳥類退避装置の代表的な構成は、所定の空間領域を継続的に撮影する撮像部と、撮像部により取得された画像から所定の空間領域に存在する鳥類を検出する鳥類検出部と、鳥類検出部が鳥類を検出した場合に、検出信号を出力する出力部と、コリメータを備え、出力部からの検出信号を受けて、コリメータを介して所定の時間間隔で略平行光を発するＬＥＤ発光部と、所定の回転軸と、回転軸に平行または所定の角度で傾斜した複数の鏡面を含み回転軸を中心として回転する回転本体とから構成され、ＬＥＤ発光部からの略平行光を鏡面で反射して所定の空間領域の方向へ照射する、水平断面形状が正多角形である回転反射体と、を備えることを特徴とする。

上記構成によれば、ＬＥＤ発光部から発せられる光を略平行光とし、これを水平断面形状が正多角形である回転反射体の鏡面で反射させることにより、鏡面において略平行光を拡散させることなく略平行光のまま反射することができるため、照射光として十分な光量を確保できる。そして、回転反射体を回転させることにより、鳥類が飛行する空間領域に向けて広範囲に光を照射することができる。

このため、発光ダイオードからの光の照射対象領域が広大であっても、光量を十分に確保したまま広範囲に光を照射することができる。これにより、発光ダイオードからの光を利用して鳥類を的確に退避させることができ、バードストライクを防止することができる。

上記の回転反射体は、風力によって回転駆動されるとよい。バードストライクが発生するのはブレード回転時である。このときのブレードを回転させている風の力を回転反射体の回転に利用することにより、効率的にバードストライク防止を図ることができる。

上記のＬＥＤ発光部のコリメータは、凸型フレネルレンズと凹型フレネルレンズの組み合わせにより構成されているとよい。フレネルレンズは、通常のレンズを同心円状に切り、厚みを減らしたレンズである。通常のレンズと比較して厚さの薄いフレネルレンズを用いることにより、ＬＥＤ発光部から略平行光を得るとともに、レンズの重さを軽くし、費用を安くすることができる。

本発明にかかる鳥類退避装置の他の構成は、複数の風力発電装置により構成されるウィンドファームの外縁部に配置されることを特徴とする。ウィンドファームにおいては、ウィンドファームの外縁部に設置される風力発電装置のブレードに鳥類が衝突する事故が多いとの報告があるため、鳥類退避装置をウィンドファームの外縁部に配置することはバードストライク防止に特に効果的である。

本発明によれば、発光ダイオードからの光を利用してバードストライクを防止するにあたり、光の照射対象領域が広大であっても、光量を十分に確保したまま広範囲に光を照射して鳥類を的確に退避させることができる。

本実施形態における鳥類退避装置の全体構成を示した図である。 回転反射体を説明する図である。 回転反射体における光の水平方向の反射を説明する図である。 回転反射体における光の高さ方向の反射を説明する図である。 コリメータの構成を説明する図である。 風力によって回転駆動される回転反射体を説明する図である。 本実施形態における鳥類退避装置のウィンドファームへの配置を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明にかかる鳥類退避装置の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態における鳥類退避装置の全体構成を示した図である。鳥類退避装置１は、図１に示すように、撮像部１０と、鳥類検出部２０と、出力部３０と、ＬＥＤ発光部４０と、回転反射体５０と、から構成され、例えば風力発電装置８０の周辺に配置されている。撮像部１０、鳥類検出部２０、出力部３０およびＬＥＤ発光部４０は、例えば有線で接続されている。

撮像部１０は、例えば、風力発電装置８０を含む所定の空間領域を継続的に撮影し、時系列的に画像（データ）を取得する。撮像部１０には、例えばCCD（Charge
Coupled Device）撮像素子を備えたカメラ（CCDカメラ）が用いられる。CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）撮像素子を備えたカメラを用いても良い。CCDカメラは、例えば毎秒３０コマの頻度で対象領域を撮影することにより、鳥類検出部２０における処理に必要な画像（データ）を取得できる。

鳥類検出部２０は、撮像部１０により取得された画像（データ）から所定の空間領域に存在する鳥（鳥類）９０を検出する。鳥（鳥類）９０を検出するための鳥類検出アルゴリズムには、例えば、粒子画像流速（Particle Image Velocimetry：PIV）手法やオプティカルフローの手法を用いることができる。PIV手法では、鳥９０を粒子と捉えて、撮像部１０が撮影した画像内の粒子の動く様子から鳥９０を検出することができる。

オプティカルフローの手法では、撮像部１０が撮影した画像内の各位置座標における速度ベクトルを算出し、例えば、速度ベクトルの大きさや向きが所定の基準値を超えた場合にその速度ベクトルは鳥９０に起因したものであると判断することにより鳥９０を検出することができる。

PIV手法やオプティカルフローの手法においては、鳥の動きの特徴を集積したデータベースを作成しておいて、画像内の粒子の動きや速度ベクトルの特徴が、データベースにおける鳥の特徴に合致するか否かにより、鳥９０の検出を行ってもよい。

出力部３０は、鳥類検出部２０が鳥（鳥類）９０を検出した場合に、電気信号などの検出信号を出力する。

ＬＥＤ発光部４０は、ＬＥＤ光源４１とコリメータ４２を備えており、出力部３０からの検出信号を受けて、ＬＥＤ光源４１から所定の時間間隔で光を発する。所定の時間間隔で光を発するのは、連続で発するよりも鳥９０に光を視認させる効果が高いと考えられるためである。ＬＥＤ光源４１から発せられた光は、コリメータ４２により略平行光となって直進する。

次に回転反射体５０について図２〜図４を用いて説明する。図２は、回転反射体を説明する図であり、図２（ａ）は回転反射体の概略斜視図、図２（ｂ）は回転本体周りの側面図である。回転反射体５０は、所定の回転軸５１と、回転軸５１を中心として回転する回転本体５２とを含み、回転軸５１と回転本体５２は、台座５３に据えられている。回転本体５２は、回転軸５１に平行または所定の角度で傾斜した複数の鏡面５２１を含んで構成される。

本実施形態においては、回転本体５２は、水平断面形状が正６角形であり、上面５２２、側面（鏡面）５２１および底面５２３から構成される正６角錐台の形状をしている。回転反射体５０は、ＬＥＤ発光部４０からの略平行光を鏡面５２１で反射して、所定の空間領域の方向へ照射する。

風力発電装置８０に接近して飛行する鳥９０が、撮像部１０が撮影する領域に進入して、鳥類検出部２０により検出されると、出力部３０から検出信号が出力される。この検出信号を受けて、ＬＥＤ発光部４０から略平行光が発せられ、この光は回転反射体５０の回転する鏡面５２１において反射される。反射された光は鳥９０が飛行する空間領域に向けて照射される。以下、図３および図４により、回転反射体５０において反射された光の空間への照射について説明する。

図３は、回転反射体における光の水平方向の反射を説明する図であり、回転反射体５０はその水平断面を示している。図３に示すように、ＬＥＤ発光部４０から発せられた略平行光は、鏡面５２１に向かって直進し、鏡面５２１において所定の角度で反射される。

すなわち、回転反射体５０は、回転軸５１を中心として時計回り（矢印の方向）に回転しているとする。まず回転本体５２が一点鎖線の位置にあったとすると、ＬＥＤ発光部４０からの光は、鏡面５２１ａ、５２１ｂにおいて、鏡面５２１ａと５２１ｂの境界点Ｐを境界としてそれぞれ一点鎖線で示される方向に反射される。

次に回転本体５２が一点鎖線の位置から回転して実線の位置に移動すると、鏡面５２１ａ、５２１ｂにおいて反射される光の照射方向も実線の方向に移動する。これにより、ＬＥＤ発光部４０から発せられる略平行光は、回転する鏡面５２１において反射される範囲において、空間領域に向けて照射されることができる。これは、図３の場合では、一点鎖線で示した反射光の位置から実線で示した反射光の位置までの範囲に相当する。従って、照射対象領域が広大であっても、光量を十分に確保してダイオードからの光を照射して、鳥類を的確に退避させることができる。

なお、図２や図３においては、回転反射体５０の水平断面形状は、正６角形であるが、形状はこれに限られない。なお、水平断面形状を正多角形とすることにより、例えば円状である場合に比べて、ＬＥＤ発光部４０からの略平行光を拡散させることなく略平行光のまま反射することができるため、十分な光量を確保したまま広大な対象領域に光を照射することができる。

鳥類退避装置１の設置場所は、図１においては、鳥９０の検出を広範囲に行える風力発電装置８０の周辺としているが、風力発電装置８０により近い場所であってもよい。例えば、図示は省略するが、鳥類退避装置１の設置場所を、風力発電装置８０を構成するタワーの下部付近やナセルの上部とすることができる。かかる場所に設置することにより、鳥９０の風力発電装置８０への接近をより的確に検出することができ、照射する光量も十分なものとすることができる。

撮像部１０、鳥類検出部２０および出力部３０と、ＬＥＤ発光部４０および回転反射体５０の設置場所は、異なってもよい。例えば、出力部３０からの出力信号が無線で伝達される場合は、出力部３０とＬＥＤ発光部４０とは離間していてもよいため、撮像部１０、鳥類検出部２０および出力部３０は、鳥９０の検出に適した場所に、ＬＥＤ発光部４０および回転反射体５０は、光の照射に適した場所に、それぞれ設置することができる。

図４は、回転反射体における光の高さ方向の反射を説明する図であり、回転反射体５０はその側面図を示している。図４（ａ）に示すように、鏡面５２１は、回転軸５１の軸方向に対して所定の角度θで傾斜している。これによりＬＥＤ発光部４０から発せられる光の軸が水平である場合には、水平面からの仰角αが２θの方向に光を反射させることができる。従って、角度θを調整することにより、所望の高さの領域に光を照射することができるため、鳥９０が飛行する上空の領域に向けて、光を的確に照射することができる。

鏡面５２１を回転軸５１の軸方向と平行に配置する場合（θ＝０°）は、ＬＥＤ発光部４０を傾斜させて（図４（ｂ）における角度γ）、ＬＥＤ発光部４０からの光が所定の角度だけ上方に発せられるようにすることにより、鳥９０が飛行する上空の領域に向けて光を的確に照射することができる。

一般的には、図４（ｂ）に示すように、垂直方向に対する回転反射体５０の回転軸５１の角度βや、水平方向に対するＬＥＤ発光部４０からの光の軸の角度γを調整できるような機構を設けることにより、仰角α（＝２（β＋θ）−γ）を変化させて、光の高さ方向の照射の向きを変化させることができる。鳥９０の飛行領域が予想されている場合には、光をかかる飛行領域に限定して照射することにより、光の照射による効果を高めて鳥９０を的確に退避させることができる。

図５は、コリメータの構成を説明する図であり、図５（ａ）はコリメータの一般的な構成、図５（ｂ）はフレネルレンズを用いた構成を示している。図５（ａ）に示すように、ＬＥＤ発光部４０のコリメータ４２は、一般的に凸レンズ４２ａと凹レンズ４２ｂとから構成することができる。かかる構成とすれば、ＬＥＤ光源４１から発せられたダイオード光は、コリメータ４２を通過することにより略平行光となって進行する。

コリメータ４４は、図５（ｂ）に示すように、凸型フレネルレンズ４４ａと凹型フレネルレンズ４４ｂの組み合わせにより構成してもよい。フレネルレンズは、通常のレンズを同心円状に切り、厚みを減らしたレンズである。通常のレンズと比較して厚さの薄い凸型、凹形フレネルレンズ４４ａ、４４ｂを用いることにより、ＬＥＤ発光部４０から発せられる光を略平行光とするとともに、レンズの重さを軽くし、費用を安くすることができる。

図６は、風力によって回転駆動される回転反射体を説明する図である。回転反射体５０は、電動力を利用するなどして所定の駆動力により回転駆動されることが可能であるが、図６に示すように、例えば回転反射体５０の上部に垂直軸風車５５を配置して風力によって回転駆動されるようにしてもよい。

図６に示す垂直軸風車５５は、いわゆるパドル風車であり、風を受ける受風部５５ａと、受風部５５ａを回転軸５１に固定支持する支持部５５ｂを含んで構成される。かかる構成とすれば、受風部５５ａが受ける風の力を駆動力として、回転軸５１を中心に回転反射体５０が回転する。回転する回転反射体５０においてＬＥＤ発光部４０からの略平行光を反射させることにより、所定の空間領域に光を照射することができる。

バードストライクが発生するのは風力発電装置８０のブレード回転時である。このときのブレードを回転させている風の力を回転反射体５０の回転駆動力として利用することにより、効率的にバードストライク防止を図ることができる。

図７は、本実施形態における鳥類退避装置のウィンドファームへの配置を説明する図である。図７に示すように、鳥類退避装置１は、複数の風力発電装置８０により構成されるウィンドファームの外縁部に配置されるとよい。

ウィンドファームにおいては、ウィンドファームの外縁部に設置される風力発電装置８０に鳥類が衝突するバードストライク事故が多いとの報告もある。このため、そのような鳥類退避装置１をウィンドファームの外縁部に配置することにより、効果的にバードストライク防止を図ることができる。

なお、降雪時や霧が出ているときなど、撮像部１０が撮影した画像をもとに鳥を検出することができない場合は、回転反射体５０を連続運転として、ＬＥＤ発光部４０からの光を連続して照射するようにしてもよい。

本発明は、鳥類退避装置に、特に、風力発電装置に接近する鳥類の退避を促す鳥類退避装置に利用することができる。

１ …鳥類退避装置
１０ …撮像部
２０ …鳥類検出部
３０ …出力部
４０ …ＬＥＤ発光部
４１ …ＬＥＤ光源
４２、４４ …コリメータ
４２ａ …凸レンズ
４２ｂ …凹レンズ
４４ａ …凸形フレネルレンズ
４４ｂ …凹形フレネルレンズ
５０ …回転反射体
５１ …回転軸
５２ …回転本体
５２１ …鏡面（側面）
５２２ …上面
５２３ …底面
５３ …台座
５５ …垂直軸風車
５５ａ …受風部
５５ｂ …支持部
８０ …風力発電装置
９０ …鳥（鳥類）

Claims (4)

1. 所定の空間領域を継続的に撮影する撮像部と、
   前記撮像部により取得された画像から前記所定の空間領域に存在する鳥類を検出する鳥類検出部と、
   前記鳥類検出部が鳥類を検出した場合に、検出信号を出力する出力部と、
   コリメータを備え、前記出力部からの検出信号を受けて、該コリメータを介して所定の時間間隔で略平行光を発するＬＥＤ発光部と、
   所定の回転軸と、該回転軸に平行または所定の角度で傾斜した複数の鏡面を含み該回転軸を中心として回転する回転本体とから構成され、前記ＬＥＤ発光部からの略平行光を該鏡面で反射して前記所定の空間領域の方向へ照射する、水平断面形状が正多角形である回転反射体と、
   を備えることを特徴とする鳥類退避装置。
2. 前記回転反射体は、風力によって回転駆動されることを特徴とする請求項１に記載の鳥類退避装置。
3. 前記ＬＥＤ発光部のコリメータは、凸型フレネルレンズと凹型フレネルレンズの組み合わせにより構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鳥類退避装置。
4. 当該鳥類退避装置は、複数の風力発電装置により構成されるウィンドファームの外縁部に配置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の鳥類退避装置。