用于输电线路鸟害防治的低功耗鸟类入侵轨迹检测模块及方法与流程

本发明属于电力系统安全运行，特别涉及一种用于输电线路鸟害防治的低功耗鸟类入侵轨迹检测模块及方法。

背景技术：

1、输电线路是电力系统中不可或缺的组成部分，负责将发电厂产生的电力通过输电线路传输到用户手中。然而，在输电线路周围的环境中经常有鸟类飞行，它们往往会因为不小心接触到输电线路而导致事故发生。随着生态环境的持续改善，鸟类数量显著增加，栖息和活动区域不断扩大，对电力系统安全运行的威胁与日俱增。为了解决这个问题，人们通常会采用驱鸟装置来将鸟类赶离输电线路，以确保电力系统的正常运行和安全。

2、然而，现有的驱鸟装置在鸟类检测过程中存在一些问题。例如，驱鸟装置没有主动检测鸟类靠近的手段，周期性驱鸟导致驱鸟装置工作低效；即使某些驱鸟装置有鸟类检测相关的手段，也往往存在着检测易受干扰、功耗过高等问题。因此需要寻找一种更加高效、精准的鸟类检测方法来解决这个问题。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于输电线路鸟害防治的低功耗鸟类入侵轨迹检测模块及方法，解决目前电力系统驱鸟装置鸟类检测手段缺乏、检测装置能耗高、易受干扰等问题。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、低功耗鸟类检测模块包括多个微波运动传感器、多个热释电运动传感器以及主控芯片；

4、所述多个微波运动传感器三个为一组，以相互垂直方式摆放于杆塔上，单个微波运动传感器有效检测距离为m米，微波运动传感器能够通过脉动供电方式工作于低功耗模式，且具有信号输出端，该信号输出一定频率的方波信号，该信号频率同鸟类相对传感器径向移动速度成正比例关系，输出幅度同鸟类相对传感器的距离的平方成反比例关系，设微波运动传感器信号端的方波信号频率为f'，方波信号幅度为am'，则鸟类相对于微波运动传感器的径向速度v为：

5、

6、其中：ff为鸟类相对微波运动传感器径向移动速度为vf时测试得到的方波频率，fs为鸟类相对微波运动传感器径向移动速度为vs时测试得到的方波频率，vf＞vs，

7、则鸟类相对于微波运动传感器的径向距离a为：

8、

9、其中：amf为鸟类相对微波运动传感器径向距离为m米时测试得到的方波幅度，amn为鸟类相对微波运动传感器径向距离为0米时测试得到的方波幅度，amn＞amf；

10、所述多个热释电运动传感器三个为一组，分别安装于微波运动传感器旁边，单个热释电运动传感器有效检测距离为n米，n＜m，热释电运动传感器具有信号输出端，该信号为电平信号，若检测到鸟类运动，则信号端拉高，否则保持低电平。

11、本发明的进一步改进在于：所述微波运动传感器工作于低功耗模式所需脉动信号由主控芯片提供，脉动信号的频率和占空比可调，根据实际工作场景以将微波运动传感器调整至最佳工作状态；所述微波运动传感器信号端连接至主控芯片，主控芯片通过对方波信号的频率和幅值进行检测以获取鸟类当前相对微波运动传感器的径向速度和径向位置；所述热释电运动传感器信号端连接至主控芯片，主控芯片通过检测电平高低以判断鸟类是否进入n米范围内，以矫正通过微波运动传感器获得的距离信息。

12、本发明的进一步改进在于：所述微波运动传感器和热释电运动传感器电源端通过ttl电平信号分别切断，高电平时微波运动传感器和热释电运动传感器通电，进入检测状态；低电平时微波运动传感器和热释电运动传感器掉电以降低能耗，该ttl电平信号由主控芯片给出。

13、本发明的进一步改进在于：所述主控芯片选用意法半导体的stm32系列主控芯片；ttl电平信号通过使mosfet开通关断的方式开启或关闭微波运动传感器和热释电运动传感器电源；

14、本发明的进一步改进在于：所述热释电运动传感器采用热释电元件re200b、biss0001芯片及其外围电路和360度球形菲涅尔透镜，360度球形菲涅尔透镜安装于热释电元件re200b上方，以扩大检测范围，biss0001芯片采用重复触发工作方式，检测到运动鸟类时信号端保持高电平。

15、本发明的进一步改进在于：所述主控芯片通过adc的方式计算方波幅度；主控芯片通过外部中断的方式判断热释电运动传感器是否拉高信号端。

16、本发明的进一步改进在于：所述鸟类检测方法具体步骤如下：

17、步骤1：主控芯片通过ttl高电平控制三个微波运动传感器上电，之后根据预先设定好的频率和占空比发出脉冲信号以控制微波运动传感器工作于低功耗模式；

18、步骤2：若步骤1中微波运动传感器开启后，若主控芯片收到同一组三个微波运动传感器同时发来的方波信号，就控制热释电运动传感器上电并计算获得飞鸟相对于第一微波运动传感器的径向位置ax，径向速度vx；相对于第二微波运动传感器的径向位置ay，径向速度vy；相对于第三微波运动传感器的径向位置az，径向速度vz；以三个微波传感器径向交点为坐标轴原点，则飞鸟空间坐标分别为m-ax，m-ay，m-az；该坐标相对x轴夹角α，相对y轴夹角β，相对z轴夹角γ如下式计算；

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20、

21、

22、步骤3：在步骤2中热释电运动传感器上电后，当主控芯片检测到某热释电运动传感器信号端第一次为高电平，则将对应方向的鸟类径向距离更新为n米，重新计算鸟类空间坐标；

23、步骤4：当主控芯片检测到三个微波运动传感器信号端不再发出方波信号同时三个热释电运动传感器信号端都拉低，则鸟类离开检测范围，主控芯片通过ttl电平切断微波运动传感器和热释电运动传感器供电，等待下一次检测。

24、和现有技术相比较，本发明具备如下优点：

25、本发明的方法，通过多个微波运动传感器和多个热释电运动传感器配合，实现输电线路入侵鸟类的轨迹跟踪；同时，通过采取脉动供电和条件触发的方式，实现了检测低功耗。

26、现有的输电线路驱鸟系统，大部分没有鸟类检测功能，在小部分具有鸟类检测功能的系统中，检测模块只具有检测鸟类有无功能，且功耗高，精度低。本发明使用多个微波运动传感器和多个热释电运动传感器，通过特定的摆放方式，获取到鸟类空间位置信息；通过设计鸟类空间位置定位算法，实现了鸟类空间位置的精确跟踪；通过采用脉动供电和条件触发的控制方式，实现了检测过程低功耗。

27、本发明检测模块及方法能够在低功耗的条件下准确跟踪趋近鸟类飞行轨迹，提高电力系统运行安全。

技术特征：

1.一种用于输电线路鸟害防治的低功耗鸟类入侵轨迹检测模块，其特征在于：低功耗鸟类入侵轨迹检测模块包括主控芯片，与主控芯片连接的多个微波运动传感器和多个热释电运动传感器；

2.根据权利要求1所述的一种用于输电线路鸟害防治的低功耗鸟类入侵轨迹检测模块，其特征在于：所述微波运动传感器工作于低功耗模式所需脉动信号由主控芯片提供，脉动信号的频率和占空比可调，根据实际工作场景以将微波运动传感器调整至最佳工作状态；所述微波运动传感器信号端连接至主控芯片，主控芯片通过对方波信号的频率和幅值进行检测以获取鸟类当前相对微波运动传感器的径向速度和径向位置；所述热释电运动传感器信号端连接至主控芯片，主控芯片通过检测电平高低以判断鸟类是否进入n米范围内，以矫正通过微波运动传感器获得的距离信息。

3.根据权利要求1所述的一种用于输电线路鸟害防治的低功耗鸟类入侵轨迹检测模块，其特征在于：所述微波运动传感器和热释电运动传感器电源端通过ttl电平信号分别切断，高电平时微波运动传感器和热释电运动传感器通电，进入检测状态；低电平时微波运动传感器和热释电运动传感器掉电以降低能耗，该ttl电平信号由主控芯片给出。

4.根据权利要求1所述的一种用于输电线路鸟害防治的低功耗鸟类入侵轨迹检测模块，其特征在于：所述主控芯片选用意法半导体的stm32系列主控芯片；ttl电平信号通过使mosfet开通关断的方式开启或关闭微波运动传感器和热释电运动传感器电源。

5.根据权利要求1所述的一种用于输电线路鸟害防治的低功耗鸟类入侵轨迹检测模块，其特征在于：所述热释电运动传感器采用热释电元件re200b、biss0001芯片及其外围电路和360度球形菲涅尔透镜，360度球形菲涅尔透镜安装于热释电元件re200b上方，以扩大检测范围，biss0001芯片采用重复触发工作方式，检测到运动鸟类时信号端保持高电平。

6.根据权利要求1所述的一种用于输电线路鸟害防治的低功耗鸟类入侵轨迹检测模块，其特征在于：所述主控芯片通过adc的方式计算方波幅度；主控芯片通过外部中断的方式判断热释电运动传感器是否拉高信号端。

7.权利要求1至6任一项所述的一种用于输电线路鸟害防治的低功耗鸟类入侵轨迹检测模块的检测方法，其特征在于：具体步骤如下：

技术总结
本发明公开了一种用于输电线路鸟害防治的低功耗鸟类入侵轨迹检测模块及方法，所述低功耗鸟类检测模块包括多个微波运动传感器、多个热释电运动传感器以及主控芯片，三个微波运动传感器为一组，热释电运动传感器分别安装于微波运动传感器旁；所述方法包括：主控芯片开启微波运动传感器并使其工作于低功耗模式；若主控芯片收到微波运动传感器发来的信号，则开启热释电运动传感器并计算鸟类空间坐标；若热释电运动传感器信号端为高电平，则修正鸟类空间坐标；若主控芯片未检测到微波运动传感器的信号以及热释电运动传感器的高电平，则判断鸟类已飞离；本发明融合微波运动传感器和热释电运动传感器，并采取低功耗控制策略，可以有效跟踪鸟类飞行轨迹。

技术研发人员：汤翰博,蒋旭,李海波,邹宏亮,王雪燕,李文辉,刘欢,虞越,王晓波,叶晗迪
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司台州供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13