一种变电站防鸟害装置及使用该装置的防鸟害方法与流程

本发明涉及电力电子，特别涉及一种基于雷达感知技术的变电站防鸟害装置，同时还涉及使用该装置的防鸟害方法。

背景技术：

1、随着科学技术的不断发展，电力对人类生产生活的作用越来越重要。鸟害防治一直是变电站安全运行的重点工作之一。因为鸟类可能会在设备构架、开关机构箱、防雨罩等处筑巢或者降落休憩；且鸟类筑巢所需的树枝、铁丝、金属箔等如果掉落到横担和导线之间，就会带来线路短路的风险。鸟类的粪便等排泄物也会引起绝缘子的绝缘性能下降，甚而发生污闪事故。

2、人类有三种视锥细胞，但是鸟类有四种色锥细胞，处于人类肉眼的可见光之外的紫外线对人类而言是不可见光，但是紫外线对鸟类而言却是可见光，因为紫外线也能参与到鸟类的色觉当中，某一些种类的鸟甚至对紫外线尤其敏感，例如澳洲的红眼鸟。因此如果想借助于

3、关于动物眼睛和眼睛对激光灯光线的敏感性的研究参见文献1-3：不同谱系的鸟类对于可见光及紫外光的敏感性都有一定的差异；同时，有资料显示，部分鸟类(例如：鹦鹉、澳大利亚红眼鸟等)眼睛的视网膜有别于人类，其比人类多一种能够感知紫外线的锥体细胞。其中[文献1]：动物的神奇眼睛[j].红领巾(探索),2022(10):22-23.[文献2]：aidalaz,chong n,g.anderson m,et al.新西兰寄生性杜鹃对短波光的视觉敏感性(英文)[j].中国鸟类(chinese birds),2012,3(04):295-301.[文献3]《鸟类紫外线视觉增强森林环境中的叶片表面对比度》，《自然通讯》，第10卷，文章编号：238(2019)[avian uv visionenhances leaf surface contrasts in forest environments,nature communications,volume 10,article number:238(2019).]

4、现有技术中，变电站的鸟害防治工作以驱鸟为主要技术手段。风力驱鸟器是一种常用技术手段，但是技术效果较为有限，一直不慎理想。部分变电站也有药物驱鸟、超声波驱鸟、机器人或者人工驱鸟等技术手段，虽有一定技术效果，但仍亟待提高。人们迫切希望获得技术效果更好的变电站防鸟害装置以及与之对应的能够获得更好的技术效果的基于该装置的变电站防鸟害方法。

技术实现思路

1、本发明提供了一种主要基于鸟类识别技术和激光驱鸟技术的变电站防鸟害装置和使用该装置的变电站防鸟害方法。

2、本发明的技术方案为：

3、一种基于雷达感知技术的变电站防鸟害装置，其包含有控制箱1、鸟类识别模块2、激光模块3、旋转云台4、护罩5、变频超声模块6、语音模块7；其中：激光模块3是能发出波长在一定范围内的激光的激光发射装置；鸟类识别模块2、激光模块3、变频超声模块6、语音模块7都布置在旋转云台4上，护罩5布置在旋转云台4上方；鸟类识别模块2、激光模块3、旋转云台4、变频超声模块6、语音模块7通过有线或/和无线连接结构连接着控制箱1；其特征在于：

4、激光模块3具体为能发射波长为320～765nm激光的激光器；具体地，激光模块3包含有至少1个激光发射单元，其发出激光的强度和时间的变化关系满足正半周期正弦波的要求；激光的发射要求是：每次连续发出3～11个周期的正半周期正弦波激光信号；之后暂停2～9个周期的时间，再继续发射激光。针对不同的鸟类，可以有选最优的激光波长和发射功率以及发射模式。最终起到在保护鸟类的同时驱逐鸟类使其能够远离变电站这一重点保护的驱鸟场合；同时也能对鸟类有良好的保护。

5、本发明所述基于雷达感知技术的变电站防鸟害装置，优选要求保护的技术内容是：

6、激光模块3包含有2～5个激光发射单元，其各自所能发射的激光波长均不同，其满足下述要求其中之一：多个激光发射单元可以呈现复合工作模式，以便获得最优的驱鸟效果。

7、其一，当激光模块3包含有2个激光发射单元时，其一能发射的激光波长在532～542nm范围内(相当一部分鸟类对绿激光比较敏感，容易获得较好的驱鸟效果)；另一激光发射单元能发射的激光波长在320～428nm(对于部分特殊的鸟类，如鹦鹉、澳大利亚红眼鸟等，这一波长范围有着意想不到的较好的技术效果，由于这一波长范围对应的激光发射频率相对较高，对部分鸟类的惊扰效果明显增强)范围内或在548～583nm(对于部分特殊的鸟类，例如红隼，这一波长范围有着意想不到的较好的技术效果，由于这一波长范围对应的激光发射频率相对较高，对部分鸟类例如蜂鸟等具有四色视觉系统的鸟类的惊扰效果明显增强)范围内；

8、2个激光发射单元发射的激光满足下述要求之一：①二者周期相等且相位差为0.2～0.35倍周期时间；②二者周期不等，若都工作则二者初始发射的相位差为0.11～0.23倍的周期时间；

9、其二，当激光模块3包含有3个激光发射单元时，其各自能发射的激光波长分别在下述三个范围内：532～542nm范围内、320～428nm范围内、548～583nm范围内；这种模式经某地的实际试验对大约35％～60％的鸟类驱逐效果较为明显；

10、3个激光发射单元发射的激光满足下述要求之一：①三者周期相等且相位差为0.11或0.13或0.17或0.19或0.23倍周期时间；②三者周期不等，若都工作则三者初始发射周期相位差0.11或0.13或0.17或0.19或0.23倍的周期时间；这种模式经某地的实际试验对大约45％～75％的鸟类驱逐效果较为明显；

11、其三，当激光模块3包含有5个激光发射单元时，其各自能发射的激光波长分别分别在下述5个范围内：320～428nm范围内、439～478nm范围内、532～542nm范围内、548～583nm范围内、632～765nm范围内；

12、5个激光发射单元发射的激光满足下述要求之一：①5者周期相等且相位差为0.07或0.11或0.13或0.17或0.19倍周期时间；②5者周期不相等或者只有部分相等，若都工作则5者初始发射周期相位差0.07或0.11或0.13或0.17或0.19倍的周期时间。这种模式经某地的实际试验对大约55％～95％的鸟类驱逐效果较为明显；

13、正半周期正弦波激光的发射要求是：每次连续发出5或7或9个周期的正半周期正弦波激光信号；之后暂停3或5或7个周期的时间，再继续发射激光；正半周期正弦波激光的周期时间为0.09～0.13秒(短周期)或0.5～2.3秒(长周期)；使用短周期或长周期驱鸟工作模式或其组合模式，可以获得更好的驱鸟效果。

14、所述基于雷达感知技术的变电站防鸟害装置中，鸟类识别模块2包含有下述构成单元之一或其组合：雷达模块、鸟类叫声识别单元、鸟类飞行姿态识别单元其功能类似于作用于人类的步态识别单元、基于高清摄像头的鸟类视觉识别单元、巡检机器人监测单元；其后台加载相关软件和硬件装置支持其功能实现；

15、鸟类识别模块2至少设置有4个终端单元，分别固定布置在变电站边界墙壁拐角处，以便于能够更方便地监测变电站内部是否有鸟类踪迹，也便于监测附近空域的鸟类活动踪迹；鸟类识别模块2能够主动监测附件空域鸟的存在与否，如果出现鸟的踪迹则进一步检测鸟的数量，鸟的所在方位；鸟类识别模块2的每个终端单元能够同时监测至少20个各自独立的鸟类活动目标，预测各个鸟的行动轨迹，并针对其具体种类和所在方位进行预防性的提前吓阻驱鸟；

16、鸟类识别模块2中的雷达模块是多目标监测雷达每个雷达可以检测各个独立的至少20个鸟类活动个体的踪迹，具体借鉴文献4-6的技术内容实现技术目的：[文献4]cn116338693a，[文献5]周嘉伟.濒危鸟类监测系统中的信号检测与测向技术研究[d].成都大学,2021.[文献6]刘林.具有多目标监测功能的安防雷达[p].江苏省：cn215728816u,2022-02-01.

17、鸟类识别模块2可以借鉴现有技术中，物联网中生态智能检测系统中的生物监测单元的具体构成形式；例如：具体可以借鉴鲁朗软件北京有限公司的生态智能感知和监测平台及其生物监测解决方案；鸟类识别模块2主要用以识别各种鸟类，以作驱鸟的技术准备；在识别鸟的种类、数量的基础上，根据具体的鸟的种类对应的特性，发出对应的效果最佳的激光进行驱鸟操作。

18、所述基于雷达感知技术的变电站防鸟害装置中还设置有下述构成单元之一或其组合：噪音声场驱鸟单元、烟雾/药物驱鸟单元、无人机驱鸟单元；当鸟类识别模块2检测到较多鸟类靠近变电站，例如大规模鸟群来袭时，能够满功率开启激光驱鸟+超声驱鸟+噪音声场驱鸟+烟雾/药物驱鸟+无人机驱鸟；以便尽可能达到最佳技术效果。

19、所述基于雷达感知技术的变电站防鸟害装置中的变频超声模块6具体至少包含有2个超声波单元，其分别布置在四边形的变电站围墙的靠近两个对角拐角处的围墙上或者围墙内的靠近围墙处；超声波驱鸟单元借鉴文献7-8；[文献7]李鑫,张发祥,窦翔宇等.一种可监测的超声波闭环驱鸟装置及驱鸟方法[p].山东省：cn112237183b,2022-12-13.[文献8]宋耐超,赵新卫,魏乐等.一种基于超声波的驱鸟方法及驱鸟装置[p].北京市：cn111513054b,2022-08-02.驱鸟器在发出超声波时,指示灯状态按照“亮1.3秒→灭1秒→亮1.5秒→灭5秒”的方式循环工作；超声波频率是12khz～25khz；每1分钟为一个工作循环进行工作,前40秒钟是扫频工作,后20秒时针对优选出来的超声频率进行定频、定向发射。

20、所述基于雷达感知技术的变电站防鸟害装置满足下述要求之一或其组合：

21、其一，语音模块7具体为>115db的高分贝喇叭、双超声波、双强光灯闪；对鸟的惊扰和驱逐综合效果较好！

22、其二，所述鸟类识别模块2中的雷达模块为广角红外雷达探测单元；

23、护罩5为防鸟纱网护罩或电子护罩，护罩5若为防鸟纱网护罩则其能够整体覆盖整个变电站的上方进行物理防鸟；

24、护罩5若为电子护罩，即在整个变电站附近的空域检测鸟类活动状况，一旦发现鸟类可能危及变电站安全，则开启电子护罩，以便人性化驱鸟；在保证变电站运行安全的前提下还不伤害鸟类，实现人类活动与鸟类的和谐共存和长久可持续发展。

25、本发明害要求保护使用前述变电站防鸟害装置的变电站防鸟害方法，其技术关键是：所述防鸟害方法的步骤和内容依次为：

26、步骤1：首先主动间断开启鸟类识别模块2(短时间间隔，两次开启之间不工作时间段要求最长为15秒钟，针对大多数鸟类在短期驻留考察筑巢条件时大多较为谨慎的习性，这一模式要求经试验可以获得较优良的技术效果；)监测变电站内部及附近空域的鸟类活动踪迹；一旦发现鸟类则进行定向、定点重点监测；作为后续驱鸟操作的技术准备；

27、步骤2：一旦发现需要主动驱鸟，立刻发出警报并记录入系统日志；并立即启动对应的驱鸟操作；

28、驱鸟操作的开启优先次序基于控制箱1中关联鸟类识别模块2中记录的推荐的最优的驱鸟手段；

29、一般而言，优先开启激光模块3进行激光驱鸟；激光模块3具体为能发射波长为320～765nm激光的激光器；具体地，激光模块3包含有至少1个激光发射单元，其发出激光的强度和时间的变化关系满足正半周期正弦波的要求；激光的发射要求是：每次连续发出3～11个周期的正半周期正弦波激光信号；之后暂停2～9个周期的时间，再继续发射激光；

30、激光模块3包含有2～5个激光发射单元，其各自所能发射的激光波长均不同，其满足下述要求其中之一：

31、其一，当激光模块3包含有2个激光发射单元时，其一能发射的激光波长在532～542nm范围内；另一激光发射单元能发射的激光波长在320～428nm范围内或在548～583nm范围内；

32、2个激光发射单元发射的激光满足下述要求之一：①二者周期相等且相位差为0.2～0.35倍周期时间；②二者周期不等，若都工作则二者初始发射的相位差为0.11～0.23倍的周期时间；

33、其二，当激光模块3包含有3个激光发射单元时，其各自能发射的激光波长分别在下述三个范围内：532～542nm范围内、320～428nm范围内、548～583nm范围内；

34、3个激光发射单元发射的激光满足下述要求之一：①三者周期相等且相位差为0.11或0.13或0.17或0.19或0.23倍周期时间；②三者周期不等，若都工作则三者初始发射周期相位差0.11或0.13或0.17或0.19或0.23倍的周期时间；

35、其三，当激光模块3包含有5个激光发射单元时，其各自能发射的激光波长分别分别在下述5个范围内：320～428nm范围内、439～478nm范围内、532～542nm范围内、548～583nm范围内、632～765nm范围内；

36、5个激光发射单元发射的激光满足下述要求之一：①5者周期相等且相位差为0.07或0.11或0.13或0.17或0.19倍周期时间；②5者周期不相等或者只有部分相等，若都工作则5者初始发射周期相位差0.07或0.11或0.13或0.17或0.19的周期时间；

37、——这里不同的激光器数量、不同的激光器布置方式、不同的激光波长选择等都是为了针对不同的目标鸟类个体或者全体进行对应的技术准备和技术操作，以便切实提高驱鸟效果。

38、基于鸟类对绿色激光较为敏感和厌烦的文献报道和实际实验研究，我们优选使用绿色激光所在波长的激光器进行驱鸟操作，并辅以其他波长的激光器包括紫外激光进行必要和有益的补充。

39、所述变电站防鸟害方法还满足下述要求之一或其组合：

40、其一，正半周期正弦波激光的发射要求是：每次连续发出5或7或9个周期的正半周期正弦波激光信号；之后暂停3或5或7个周期的时间，再继续发射激光；正半周期正弦波激光的周期时间为0.09～0.13秒短周期工作模式或0.5～2.3秒长周期工作模式，以便适用于不同种类和数量的驱鸟需求；

41、其二，在步骤3中完成有效驱鸟操作后，将驱鸟方式，驱鸟过程中各个鸟类目标的行动轨迹数据记录到控制箱1中的系统数据库中，以便通过控制程序的学习功能不断丰富完善本系统；不断提高其技术效果；

42、其三，所述基于雷达感知技术的变电站防鸟害装置中，鸟类识别模块2包含有下述构成单元之一或其组合：雷达模块、鸟类叫声识别单元、鸟类飞行姿态识别单元其功能类似于作用于人类的步态识别单元、基于高清摄像头的鸟类视觉识别单元、巡检机器人监测单元；其后台加载相关软件和硬件装置支持其功能实现；

43、其四，鸟类识别模块2至少设置有4个终端单元，分别固定布置在变电站边界墙壁拐角处，以便于能够更方便地监测变电站内部是否有鸟类踪迹，也便于监测附近空域的鸟类活动踪迹；鸟类识别模块2能够主动监测附件空域鸟的存在与否，如果出现鸟的踪迹则进一步检测鸟的数量，鸟的所在方位；鸟类识别模块2的每个终端单元能够同时监测至少20个各自独立的鸟类活动目标，预测各个鸟的行动轨迹，并针对其具体种类和所在方位进行预防性的提前吓阻驱鸟；

44、鸟类识别模块2中的雷达模块是多目标监测雷达每个雷达可以检测各个独立的至少20个鸟类活动个体的踪迹，具体借鉴文献4-6的技术内容实现技术目的：[文献4]cn116338693a、[文献5]周嘉伟.濒危鸟类监测系统中的信号检测与测向技术研究[d].成都大学,2021.[文献6]刘林.具有多目标监测功能的安防雷达[p].江苏省：cn215728816u,2022-02-01.

45、鸟类识别模块2可以借鉴现有技术中，物联网中生态智能检测系统中的生物监测单元的具体构成形式；例如：具体可以借鉴鲁朗软件北京有限公司的生态智能感知和监测平台及其生物监测解决方案；鸟类识别模块2主要用以识别各种鸟类，以作驱鸟的技术准备；在识别鸟的种类、数量的基础上，根据具体的鸟的种类对应的特性，发出对应的效果最佳的激光进行驱鸟操作。

46、所述防鸟害方法还满足下述要求：

47、鸟类识别模块2后台设置有两种支持它的功能单元；其一，根据预设的鸟类活动数据库辅助进行鸟类识别，以便提高识别的准确率和快速性，并未针对性的个性化驱鸟奠定技术基础；预设的鸟类活动数据库主要记载本地鸟类活动情况、迁徙鸟类历史数据、偶然出现鸟类的记录数据库；其二，鸟类识别模块2会根据对周边鸟类的监测数据、人工辅助补充的数据等不断完善鸟类活动数据库；激光模块3基于鸟类数据库中记载的附近空域可能出现的鸟类数据；以便在准确识别鸟类种类和各种鸟类数量的基础上进行针对性的驱鸟操作；

48、对应地，对于极小概率出现的迁徙鸟类或者未记载在数据库中的鸟类，控制系统自动尝试不同的技术手段或其组合进行驱鸟操作，自动展开使用下述技术手段之一或其组合进行驱鸟：不同波长的激光、不同频段的超声波、噪声声场、烟雾/药物驱鸟、无人机；同时记录驱鸟过程，完善数据库和使用记录数据库。

49、所述防鸟害方法还满足下述要求：

50、所述基于雷达感知技术的变电站防鸟害装置中，鸟类识别模块2包含有下述构成单元之一或其组合：雷达模块、鸟类叫声识别单元、鸟类飞行姿态识别单元其功能类似于作用于人类的步态识别单元、基于高清摄像头的鸟类视觉识别单元、巡检机器人监测单元；其后台加载相关软件和硬件装置支持其功能实现；

51、鸟类识别模块2至少设置有4个终端单元，分别固定布置在变电站边界墙壁拐角处，以便于能够更方便地监测变电站内部是否有鸟类踪迹，也便于监测附近空域的鸟类活动踪迹；鸟类识别模块2能够主动监测附件空域鸟的存在与否，如果出现鸟的踪迹则进一步检测鸟的数量，鸟的所在方位；鸟类识别模块2的每个终端单元能够同时监测至少20个各自独立的鸟类活动目标，预测各个鸟的行动轨迹，并针对其具体种类和所在方位进行预防性的提前吓阻驱鸟；

52、鸟类识别模块2中的雷达模块是多目标监测雷达每个雷达可以检测各个独立的至少20个鸟类活动个体的踪迹，具体借鉴文献4-6的技术内容实现技术目的：[文献4]中国专利文献cn116338693a、[文献5]周嘉伟.濒危鸟类监测系统中的信号检测与测向技术研究[d].成都大学,2021.[文献6]刘林.具有多目标监测功能的安防雷达[p].江苏省：

53、cn215728816u,2022-02-01.

54、鸟类识别模块2可以借鉴现有技术中，物联网中生态智能检测系统中的生物监测单元的具体构成形式；例如：具体可以借鉴鲁朗软件北京有限公司的生态智能感知和监测平台及其生物监测解决方案；鸟类识别模块2主要用以识别各种鸟类，以作驱鸟的技术准备；在识别鸟的种类、数量的基础上，根据具体的鸟的种类对应的特性，发出对应的效果最佳的激光进行驱鸟操作。

55、所述防鸟害方法还满足下述要求：

56、其一，所述基于雷达感知技术的变电站防鸟害装置中还设置有下述构成单元之一或其组合：噪音声场驱鸟单元、烟雾/药物驱鸟单元、无人机驱鸟单元；

57、其二，当鸟类识别模块2检测到较多鸟类靠近变电站，例如大规模鸟群来袭时，可以满功率开启激光驱鸟+超声驱鸟+噪音声场驱鸟+烟雾/药物驱鸟+无人机驱鸟；以便尽可能达到最佳技术效果。

58、其三，所述基于雷达感知技术的变电站防鸟害装置中的变频超声模块6具体至少包含有2个超声波单元，其分别布置在四边形的变电站围墙的靠近两个对角拐角处的围墙上或者围墙内的靠近围墙处；超声波驱鸟单元借鉴文献7-8；[文献7]李鑫,张发祥,窦翔宇等.一种可监测的超声波闭环驱鸟装置及驱鸟方法[p].山东省：cn112237183b,2022-12-13.[文献8]宋耐超,赵新卫,魏乐等.一种基于超声波的驱鸟方法及驱鸟装置[p].北京市：

59、cn111513054b,2022-08-02.

60、驱鸟器在发出超声波时,指示灯状态按照“亮1.3秒→灭1秒→亮1.5秒→灭5秒”的方式循环工作；超声波频率是12khz～25khz；每1分钟为一个工作循环进行工作,前40秒钟是扫频工作,后20秒时针对优选出来的超声频率进行定频、定向发射；

61、其四，所述基于雷达感知技术的变电站防鸟害装置中的语音模块7具体为>115db的高分贝喇叭、双超声波、双强光灯闪；

62、其五，所述鸟类识别模块2中的雷达模块为广角红外雷达探测单元；广角红外探测单元的产品规格:长×宽×厚＝230mm×240mm×130mm(最大外形轮廓)；其供电系统为外部供电或电池供电；

63、护罩5为防鸟纱网护罩或电子护罩，若为防鸟纱网护罩则其能够整体覆盖整个变电站的上方进行物理防鸟；若护罩5为电子护罩，则在整个变电站附近的空域检测鸟类活动状况的基础上，一旦发现鸟类可能危及变电站安全，则开启电子护罩，以便人性化驱鸟；在保证变电站运行安全的前提下还不伤害鸟类，实现人类活动与鸟类的和谐共存和长久可持续发展。

64、本发明的有益效果为：

65、1.本发明在大量创造性试验和现有技术单元的基础上提出了针对变电产驱鸟的一整套产品系统和基于此产品系统的点前产驱鸟的具体实施方法；其具有适应性强，能自主升级完善数据库，记录驱鸟时间关键数据；并能结合单元模块硬件基础上现有技术已能实现的各类智能程序自行探索实验相关硬件基础上可以采取的各类驱鸟的具体方法或其组合应用方案，以便达成综合运用了最新研究成果。

66、2.本发明驱鸟系统能实现自我升级，其驱鸟适应性强，技术效果优良；能够在驱鸟的同时还兼顾对鸟类的保护。