一种应用于输电线路的仿生电子驱鸟器的制作方法

本实用新型涉及一种应用于输电线路的仿生电子驱鸟器。

背景技术：

随着国家电网建设的飞速发展，输电线路的规模日益扩大。输电容量、输电距离、输电形式、输电技术都得到了迅速地发展。在人类文明的发展过程中，人们对环境的发展越来越重视，环境保护意识越来越强，人类与环境关系也逐步朝着和谐的方向发展，我国生态环境得以不断地改善。在此过程中，鸟类的繁衍逐渐加快，鸟类的数量逐步增多。但是随之而来的鸟类频繁活动却时刻威胁着电网的安全。鸟类对于人类的益处是众所周知的，但是鸟类活动季节却对高压输电塔基、输电线路造成了重大的损失。输电线路鸟害是经常发生的事故之一，占事故总数25％。架空输电线路大多运行在荒山野外，它覆盖面广，生态环境又变化无常，无疑要受到鸟类活动对它的影响。

我国输电架空线路大多运行在野外，鸟类停歇和鸟粪积累造成的短路以及鸟啄造成的电路故障频繁发生，电能损害极其严重。

现在国内外用于输电线路的驱鸟器主要有风力反光驱鸟器、防鸟刺等。

风力反光驱鸟器靠风的吹动和镜片反射太阳光驱鸟，当处于无风天气、阴天或夜晚时，驱鸟效果极差。因此在多雨地区和无风地区几乎没有效果，不能主动探测鸟类，鸟类易适应。

防鸟刺驱鸟方式单一，不能主动探测和驱离鸟类，鸟类易习惯，长时间应用驱鸟效果不佳。防鸟刺焊接在横担上，工作人员维修输电线路时需拆除，严重影响检修电路工作效率。

此外，也可以直接用超声波驱赶鸟类。但是这种驱鸟方式功耗大，只能间断工作，一般为每隔几分钟工作一次利用强声波驱鸟，多用于果园驱鸟，不适宜用于输电设备。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种应用于输电线路的仿生电子驱鸟器。

为了达成上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种应用于输电线路的仿生电子驱鸟器，包括：

用以模拟鸟类躯干的壳体；

超声波探头，设于壳体的表面，与设于壳体内的控制器连接，用以将探测的超声波信号传输给控制器；

驱动装置，设于壳体的内部，以可被控制器触发制动的方式与控制器连接；

凸轮，设于壳体的内部，具有突出部，且与驱动装置传动连接；

两振动板，以可沿固定轴转动的方式至少部分的设置于壳体内部的两侧，固定轴设于壳体的内部，振动板的部分部位可被转动至该区域的凸轮的突出部拨动，振动板上连接有仿生翼，壳体的两侧设有供仿生翼摆动的开口部；

复位弹簧，其一端与振动板连接，另一端与壳体固定连接，用以使振动板回复至平衡位置；

电源，与控制器及驱动装置连接。

采用超声波发射接收，利用时间差计算距离，当有鸟类靠近到一定阀值时(该阀值可调)，超声波探测到鸟类后反射回来，接收头接收到超声波信号。经放大检波整形后，由单片机处理，支配驱动装置驱动电路动作，达到驱赶鸟类的作用。当物体或鸟类离开后，动作即停止工作，电路处于超声波发射待机状态。

驱动装置带动凸轮，凸轮拨动两只摇臂向下运动，之后摇臂在复位弹簧的作用下复位，从而摇臂做上下往复运动，模拟鸟类翅膀摆动。以此利用鸟类的领地意识，通过机械臂的上下摆动来模拟鸟类翅膀摆动，达到很好的驱鸟效果。

固定轴设于凸轮的外侧，振动板的内端部位可被转动至该区域的凸轮的突出部拨动。内部空间的结构设计更加合理，空间利用率高。

进一步的，驱动装置为减速电机，电机的工作电压为2.5V-12V，最大电流为0.8A。利用减速电机可变换仿生翼模拟翅膀的摆动频率，避免了鸟类对驱鸟器的适应，保障了驱鸟效果的持续性，而且功耗较低。

进一步的，仿生翼模拟凶禽的翅膀，由仿生翅膀叶片组成，仿生翅膀叶片下部为金属支撑架，上部为印刷翅膀的塑料叶片，与振动板用铆钉连接。可以更好的达到恐吓驱赶鸟类的目的。

进一步的，电源为锂离子电池，在仿生翼的上表面设有若干相互并联的太阳能板，太阳能板为锂离子电池进行充电控制。电路采用太阳能充电，并实现自续航，不用其他方式充电，即可完成供电需求。太阳能板位于两侧翅膀上，通过摆动可以有效的除去积灰，保障能源供应正常。

进一步的，壳体的表面设有雨滴传感器，雨滴传感器与控制器连接。利用雨水导电的原理，利用单片机IO口配合驱动电路，即可实现雨水的检测。由于鸟类在雨雪天时较少活动，因此雨雪天自动停止工作，以降低功耗。

进一步的，壳体的表面设有多个LED灯，LED灯与控制器连接。多色高亮LED灯光交替爆闪，以达到恐吓驱赶鸟类的目的。

进一步的，壳体的内部设有扬声器，扬声器与控制器连接。扬声器通过发出仿生学上鸟类天敌的声音，驱散鸟类。可在内部存储多种不同的天敌或尖锐声音随机播放，以避免鸟类对驱鸟器的适应性，保障了驱鸟效果的持续性。

进一步的，壳体的表面设有光敏电阻，光敏电阻与控制器连接。光敏电阻根据光线区分白天和夜晚，在白天和夜晚采用不同的驱鸟策略，以节约功耗。

进一步的，壳体上用于固定的一面设有磁铁，可以直接吸附在铁质装置上，安装方便，维护成本低。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

仿生翼动作驱鸟，功耗低，驱鸟效果好。

超声波检测鸟类靠近，阈值可调节。

根据仿生学模仿多种鸟类天敌声音，随机播放。

多色高亮LED交替爆闪，驱散鸟类。

太阳能自续航充电。

雨雪天检测，自动停止工作，以降低功耗。

白天和夜晚采用不同的驱鸟策略，以节约功耗。

附图说明

图1为本实用新型实施例一驱鸟器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一驱鸟器的俯视图；

图3为本实用新型实施例一超声波探头电路图；

图4为本实用新型实施例一供电系统电路图；

图5为本实用新型实施例一雨滴传感器电路图；

图6a为本实用新型实施例一LED电路图；

图7为本实用新型实施例一扬声器电路图；

图8为本实用新型实施例一光敏电阻的电路图；

图9为本实用新型实施例一集成驱动芯片集成电路图；

图10为本实用新型实施例一工作流程图；

图11为本实用新型实施例一单片机电路图；

图12为本实用新型实施例一装配图。

图中：1、壳体，2、电机，3、凸轮，4、振动片，5、固定轴，6仿生翼，7、超声波探头，8、光敏传感器，9、光伏板，10、雨滴传感器，11、LED。

具体实施方式

为了更好的了解本实用新型的技术方案，下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例一：

为减少或杜绝鸟害故障的发生，提高输电线路的安全运行水平，申请人设计了一套具有一定智能性,集仿生机械、声、光于一体的防鸟害装置——应用于输电线路的太阳能仿生电子驱鸟器，通过模拟鸟类翅膀的摆动、声频装置的威慑作用、光电装置的刺激使该防鸟害装置能达到理想的、持久的防鸟效果而又不伤害到鸟类的生命。

一种应用于输电线路的仿生电子驱鸟器，包括用以模拟鸟类躯干的壳体1，壳体1的表面设有超声波探头7，该超声波探头7与设于壳体1内部的控制器连接，用以将探测的超声波信号传输给控制器。壳体1内还设有驱动装置，其以可被控制器触发制动的方式与控制器连接；在壳体1的内部还设有与驱动装置传动连接的凸轮3，以及两振动板，振动板以可沿固定轴5转动的方式设置于壳体1内部的两侧，其中固定轴5设于壳体1的内部，振动板的部分部位可被转动至该区域的凸轮3的突出部拨动，振动板上设有模拟翅膀的仿生翼6。在壳体1的两侧设有供振动板摆动的开口部。在振动板上设有复位弹簧，复位弹簧的另一端连接在壳体1上，复位弹簧可以使被凸轮3拨动的振动片4回复到平衡位置。驱鸟器上还设有为控制器及驱动装置供电的电源。

驱动装置优选使用减速电机2，电机2的工作电压为2.5V-12V，最大电流为0.8A。利用减速电机2可变换仿生翼6模拟翅膀的摆动频率，避免了鸟类对驱鸟器的适应，保障了驱鸟效果的持续性，而且功耗较低。

与减速电机2传动连接的凸轮3可以为一个，且固定轴5设在凸轮3的外侧，此时两个振动板的内端部位可被同一个凸轮3的突出部拨动。

值得一提的是，也可以是两个凸轮3串联，固定轴5也可以设置在凸轮3的外侧，此时只要保证两个凸轮3的突出部在转动到振动片4区域时能分别拨动两个振动片4即可。

超声波探头7采用中周变压器驱动一体超声波收发探测头，其电路图如图3所示，由单片机产生40Khz的TTL脉冲信号输出，通过三极管Q2和中周变压器进行功率放大，在变压器副线圈上将电压放大10倍，这是加在换能器上的正弦电压幅值约为100V。以此信号驱动超声波发射。在变压器原线圈上串联了限流电阻R29，副线圈上R31进行阻抗匹配，在副线圈导通是，由于加载换能器上的电压很大，接地的两个反向并联的二极管对后面接收电路的前置放大电路输入端进行钳位。

在振动片4上安装仿生翼6，仿生翼6模拟凶禽的翅膀，由仿生翅膀叶片组成，可以更好的达到恐吓驱赶鸟类的目的。

在每个仿生翼6的上表面，设有3-5块光伏板9，优选使用4块。光伏板9的使用数量可以根据翅膀的大小和用电需求进行调整。电源采用18650锂离子电池3.7V 3400毫安时，锂离子电池和光伏板9共同构成供电系统的电路图，如图4所示。采用多光伏板9并联和TP4056为锂离子电池进行充电。

壳体1的表面设有雨滴传感器10，雨滴传感器10与控制器连接。采用雨滴传感器10，利用雨水导电的原理，利用单片机IO口配合驱动电路，即可实现雨水的检测。雨滴传感器10的电路图如图5所示。

壳体1的表面设有多个与控制器连接的LED灯11灯。采用一体化自动闪烁LED灯11，其电路图如图6a-图6d所示。

壳体1的内部设有与控制器电连接的内置扬声器，采用LM386音频公放驱动扬声器，播放多种仿生声音，其电路图如图7所示。

壳体1的表面设有与控制器电连接的光敏电阻8，光敏电阻8的电路图如图8所示。

在壳体1上用于固定的一面设有磁铁，可以直接吸附在铁质装置上，安装方便，维护成本低。

优选的，振动片4伸出至壳体1的外侧，仿生翼6直接连接至振动片4上，方便连接。

采用集成驱动芯片L9110S集成电路，配合单片机PWM输出可以实现驱动小电机2以及小电机2调速。可以实现电机2工作电压在2.5v-12V之间，最大工作电流0.8A的电机2驱动。配合直流减速马达带动凸轮变速转动。集成驱动芯片L9110S集成电路图如图9所示。

采用STM32系列32位单片机，该单片机功耗低，可以工作在待机模式，等待鸟类检测时唤醒，且方案成熟，资料多，采用固件库，易编程。

开机发射40khz超声波，当有鸟类靠近时，超声波探测到鸟类后反射回来，接收头接收到超声波信号。经放大检波整形后，由单片机处理，支配电机2驱动电路和声音电路以及灯光闪烁动作。达到驱赶鸟类的作用。当物体或鸟类离开后，声音和动作即停止工作。电路处于超声波发射待机状态。

使用MDK开发环境，进行C语言编程，并将程序烧录进入单片机。并测试了不同控制策略下的功耗，如下表所示。

采用超声波发射接收声波，利用时间差计算距离，当鸟类靠近到一定阈值时，进行声光报警，发出仿生学上鸟类天敌的声音(可在内部存储数十种不同的天敌声音随机播放)，红蓝高亮度LED灯11灯光交替爆闪，电机2动作，带动仿生翼6上下翻动，以达到恐吓驱赶鸟类的目的。电路采用太阳能充电，实现自续航。根据亮度区分白天和夜晚，采用不同的驱鸟策略以节约能耗(夜晚电机2不工作，靠闪光和声音驱鸟)。雨天不工作，以降低功耗。工作流程图如图10所示。

该驱鸟装置是利用单片机设计，集成多普勒雷达探测鸟类靠近技术、太阳能电池充电技术、模拟鸟类翅膀摆动领地意识、模拟鸟类天敌声音驱鸟、夜晚频闪强光驱鸟等技术制造的一种超低功耗的智能驱鸟装置。

利用鸟类的领地意识，通过机械臂摆动和仿生凶禽叶片模拟鸟类翅膀摆动，达到很好的驱鸟效果。

仿生翅膀摆动、可变换声音和高亮闪光多种方式结合，驱鸟效果更好，可变换的摆动频率和声音也避免了鸟类对驱鸟器的适应，保障了驱鸟效果的持续性。

本实用信息安装方便，维护成本低。产品底部有磁铁，可以直接吸附在铁质装置上。产品防水性好，四块太阳能板位于两侧翅膀上，通过摆动可以有效的除去积灰保障能源供应正常。

值得说明的是，振动片4可以完全设在壳体1的内部，仿生翼6以伸入至壳体1内的方式与振动片4连接，仍在本申请的保护范围之内。

本产品为超声波检测鸟类靠近，通过仿生翅膀摆动、可变换声音和高亮闪光驱鸟。也可通过低能耗超声波检测鸟类靠近，高能耗超声波驱鸟，但整体能耗依然较高。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。