變電站生態(tài)驅(qū)鳥(niǎo)標(biāo)本兼治措施簡(jiǎn)述

羅志豐 葉釗 何昌高 艾婞 張春程 余成

(1. 國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司黃山供電公司,安徽黃山 245000;2.武漢星杪科技有限公司,湖北武漢 430000)

變電站生態(tài)驅(qū)鳥(niǎo)標(biāo)本兼治措施簡(jiǎn)述

羅志豐1葉釗1何昌高1艾婞2張春程2余成2

(1. 國(guó)網(wǎng)安徽省電力公司黃山供電公司,安徽黃山 245000;2.武漢星杪科技有限公司,湖北武漢 430000)

安徽省黃山市因?yàn)橄碜u(yù)盛名的黃山而聞名天下。這里不僅是眾多旅游者趨之若鶩的圣地,也是鳥(niǎo)類(lèi)聚居的天堂。加之變電站的建設(shè)選址大多數(shù)都在遠(yuǎn)離市民居住密集地,更加容易成為鳥(niǎo)類(lèi)理想的生活區(qū)。在變電站里做好生態(tài)驅(qū)鳥(niǎo)是我們一直以來(lái)努力實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。我公司在生態(tài)驅(qū)鳥(niǎo)方面做過(guò)很多嘗試,但是存在很多明顯的不足。我們不僅經(jīng)常和兄弟單位交流防鳥(niǎo)經(jīng)驗(yàn),還努力從其他領(lǐng)域?qū)W習(xí)寶貴的驅(qū)鳥(niǎo)經(jīng)驗(yàn)。我們借鑒機(jī)場(chǎng)的驅(qū)鳥(niǎo)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合變電站的特點(diǎn),成功研制出適合變電站的激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置,真正實(shí)現(xiàn)從標(biāo)和本兩方面實(shí)現(xiàn)生態(tài)驅(qū)鳥(niǎo)。

變電站 鳥(niǎo)害 生態(tài)驅(qū)鳥(niǎo) 標(biāo)本兼治 激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置

1 引言

黃山市境內(nèi)地貌呈多樣化特點(diǎn)，主要表現(xiàn)為山地、丘陵、盆地、河谷等地貌并存。地型以中、低山地與丘陵為主，次為山間谷地。截至2000年，黃山市耕地面積已經(jīng)達(dá)到52342公頃，園地79544公頃，林地696104公頃，草地13905公頃，內(nèi)陸水域31866公頃。這種優(yōu)良的生態(tài)環(huán)境為鳥(niǎo)類(lèi)的生存提供了“溫床”。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，黃山市的鳥(niǎo)類(lèi)有二百一十多種，其中有很多是屬于國(guó)家級(jí)保護(hù)動(dòng)物，如:白頸長(zhǎng)尾雉、白鸛屬于國(guó)家一級(jí)保護(hù)動(dòng)物，黃山市是白鸛過(guò)冬的理想之地，但現(xiàn)在已經(jīng)基本上瀕臨滅絕；鴛鴦、白鷴、勺雞、鳶、赤腹鷹屬于國(guó)家二級(jí)保護(hù)動(dòng)物。除此之外，還有夜鷹、畫(huà)眉、鵪鶉等省級(jí)保護(hù)動(dòng)物也不在少數(shù)。這些鳥(niǎo)類(lèi)根據(jù)自身的需要，隨意在叢林或者變電站這樣的戶外環(huán)境中搭窩筑巢。如果漫步叢林能看到鳥(niǎo)兒自由自在地生活，那是一幅非常美麗的畫(huà)卷；如果在變電站里看到鳥(niǎo)兒棲息，那可能是危害電力安全運(yùn)行的重要因素。

2 生態(tài)驅(qū)鳥(niǎo)的意義及含義分析

鳥(niǎo)巢本身一般不會(huì)影響電力安全運(yùn)行。但是，鳥(niǎo)類(lèi)在鳥(niǎo)巢里的活動(dòng)或者鳥(niǎo)巢歷經(jīng)風(fēng)雨的摧毀就會(huì)產(chǎn)生巨大的安全隱患；鳥(niǎo)類(lèi)叼回諸如樹(shù)枝、鐵絲、塑料袋等筑巢，在天氣很好的情況下，不會(huì)發(fā)生事故，但遇惡劣天氣比如大風(fēng)、雨雪天氣，樹(shù)枝、鐵絲、塑料袋受潮接觸(或靠近)導(dǎo)線將發(fā)生接地事故，或者大風(fēng)將鐵絲吹落在導(dǎo)線上短路造成跳閘事故[1]；有的鳥(niǎo)巢把窩搭在桿塔上三相電線支點(diǎn)瓷瓶處，造成高壓對(duì)地絕緣破壞，引發(fā)放電及短路斷電故障，導(dǎo)致黃山市大面積停電，生產(chǎn)、生活會(huì)受到嚴(yán)重影響。與此同時(shí)，鳥(niǎo)類(lèi)的生命也存在很大的危險(xiǎn)。變電站里電壓高，感應(yīng)電強(qiáng)，如果鳥(niǎo)類(lèi)觸碰到導(dǎo)線肯定會(huì)被電死。因此，我們?cè)谶\(yùn)用專(zhuān)業(yè)知識(shí)保障電力安全運(yùn)行的同時(shí)必須做好驅(qū)鳥(niǎo)工作。

春秋季是鳥(niǎo)害的高發(fā)期，因?yàn)榇杭臼区B(niǎo)類(lèi)筑巢活動(dòng)的頻繁季節(jié)，夏季是雛鳥(niǎo)學(xué)飛階段，它的飛翔能力弱，感官不完備，容易在飛翔的過(guò)程中跌落。因此，我局每年春夏兩季，公司都會(huì)組織專(zhuān)門(mén)的隊(duì)伍開(kāi)展驅(qū)鳥(niǎo)工作。我們目前嘗試過(guò)的驅(qū)鳥(niǎo)方式有很多，但是存在很多不足，無(wú)法真正做到生態(tài)驅(qū)鳥(niǎo)。生態(tài)環(huán)境是指影響人類(lèi)生存與發(fā)展的水資源、土地資源、生物資源以及氣候資源數(shù)量與質(zhì)量的總稱，是關(guān)系到社會(huì)和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)環(huán)境問(wèn)題是指人類(lèi)為其自身生存和發(fā)展，在利用和改造自然的過(guò)程中，對(duì)自然環(huán)境破壞和污染所產(chǎn)生的危害人類(lèi)生存的各種負(fù)反饋效應(yīng)。從廣義上來(lái)說(shuō)，真正的生態(tài)驅(qū)鳥(niǎo)包含以下兩方面的含義。

表一

圖一

2.1 在保障電力安全運(yùn)行的同時(shí)為鳥(niǎo)類(lèi)的生存提供保護(hù)

我們?cè)?jīng)嘗試過(guò)人工拆除鳥(niǎo)巢。在拆除鳥(niǎo)巢的時(shí)候，我們會(huì)先看看鳥(niǎo)窩中是否有正在產(chǎn)卵的鳥(niǎo)或者幼鳥(niǎo)以及鳥(niǎo)蛋。如果有，我們會(huì)優(yōu)先拆除不存在以上情況的鳥(niǎo)巢，然后想辦法安全轉(zhuǎn)移這些幼鳥(niǎo)或者鳥(niǎo)蛋后再動(dòng)手拆除鳥(niǎo)巢。鳥(niǎo)類(lèi)的固執(zhí)是讓人類(lèi)非常頭疼的問(wèn)題，鳥(niǎo)巢拆除后，鳥(niǎo)類(lèi)又開(kāi)始在原地或者不遠(yuǎn)處重建鳥(niǎo)巢。這種方式雖然減少了對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的傷害，但是無(wú)法長(zhǎng)久有效地驅(qū)趕鳥(niǎo)類(lèi)，也就不可能真正做到保障電力安全運(yùn)行。一般而言，從爬塔到拆掉一個(gè)鳥(niǎo)巢，要花半個(gè)小時(shí)時(shí)間。驅(qū)鳥(niǎo)方法中如用槍殺和農(nóng)藥毒殺，雖可有效驅(qū)鳥(niǎo)，但是違反《中華人民共和國(guó)野生動(dòng)物保護(hù)法》，是限制使用的。

2.2 在驅(qū)鳥(niǎo)的同時(shí)應(yīng)該避免驅(qū)鳥(niǎo)方式對(duì)人類(lèi)生活環(huán)境的影響

驅(qū)鳥(niǎo)專(zhuān)用車(chē)及語(yǔ)音設(shè)備采用模仿鳥(niǎo)類(lèi)受驚嚇時(shí)的慘叫聲或猛意的嗚叫等聲音驅(qū)鳥(niǎo)，通常只能當(dāng)時(shí)嚇唬小鳥(niǎo)。煤氣炮和驅(qū)鳥(niǎo)彈的使用存在噪音擾民、成本高、污染空氣等缺點(diǎn)。鳥(niǎo)類(lèi)適應(yīng)性強(qiáng)，長(zhǎng)期使用驅(qū)鳥(niǎo)效果不佳。超聲波驅(qū)鳥(niǎo)器的聲波存在一定的規(guī)律，時(shí)間一長(zhǎng)，鳥(niǎo)類(lèi)已經(jīng)適應(yīng)了就不再懼怕。超聲波驅(qū)鳥(niǎo)器持續(xù)釋放出的刺耳聲音會(huì)對(duì)人類(lèi)的聽(tīng)力產(chǎn)生難以挽回的傷害。化學(xué)農(nóng)藥的大量使用則嚴(yán)重地污染了環(huán)境。所以，以上驅(qū)鳥(niǎo)方法人為破壞生態(tài)環(huán)境的不良后果。據(jù)IEEE1990年的一份調(diào)查中顯示，只有2%的用戶感覺(jué)有效果[2]。

3 生態(tài)驅(qū)鳥(niǎo)技術(shù)的研究以及生態(tài)驅(qū)鳥(niǎo)裝置的研制

3.1 經(jīng)驗(yàn)借鑒

我們?cè)隍?qū)鳥(niǎo)的道路上慢慢摸索，不僅從同行兄弟單位中積極學(xué)習(xí)方法，還從其他領(lǐng)域中借鑒寶貴經(jīng)驗(yàn)。我們發(fā)現(xiàn)，飛機(jī)最怕鳥(niǎo)。要知道，即使只是一只重500克的鳥(niǎo)(比如一只鴿子)和一架速度為370公里/小時(shí)的飛機(jī)相撞，也會(huì)產(chǎn)生高達(dá)三噸的沖擊力。對(duì)飛機(jī)來(lái)說(shuō)，幾乎和被一顆炮彈擊中差不多。因此，國(guó)際航空聯(lián)合會(huì)把鳥(niǎo)害定為“A”類(lèi)航空災(zāi)難[3]。因此，國(guó)際民航組織在《機(jī)場(chǎng)勤務(wù)手冊(cè)》中推薦，法國(guó)洛德工程公司成功研制了一種自動(dòng)激光驅(qū)鳥(niǎo)器，這是一種大型的激光驅(qū)鳥(niǎo)設(shè)備，是世界軍民用機(jī)場(chǎng)和航空領(lǐng)域的一次革命。經(jīng)驗(yàn)證，這種大型的自動(dòng)激光驅(qū)鳥(niǎo)方式能降低軍民用航空業(yè)42%的鳥(niǎo)類(lèi)危害。然而機(jī)場(chǎng)的激光驅(qū)鳥(niǎo)器并不完全適合電力系統(tǒng)的驅(qū)鳥(niǎo)需要，杭州蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)安裝試用激光驅(qū)鳥(niǎo)器。這種驅(qū)鳥(niǎo)器能發(fā)射長(zhǎng)1．5公里的綠色光束，可掃射180度[4]。我們根據(jù)鳥(niǎo)類(lèi)怕光，懼色的生物特征，在機(jī)場(chǎng)的激光驅(qū)鳥(niǎo)器的基礎(chǔ)上研制出適合變電站使用的智能激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置。

3.2 研制過(guò)程

3.2.1 機(jī)場(chǎng)激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置與變電站驅(qū)鳥(niǎo)需求點(diǎn)的分析(見(jiàn)表一)

3.2.2 變電站激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置研制方案的確立

根據(jù)研究?jī)?nèi)容，確定激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置由光源集成部分、云臺(tái)、控制系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等主要部分組成。我們根據(jù)各組成部分的不同要求，提出了各系統(tǒng)的技術(shù)要求和方案。

(1)光源集成部分設(shè)計(jì)方案。He－Ne激光和LD激光屬于紅光，光比較亮對(duì)視覺(jué)造成的影響大；而YGA激光和CO2激光屬于不可見(jiàn)光，對(duì)視覺(jué)的影響就小些。另外從安全的角度來(lái)看，可見(jiàn)的激光比不可見(jiàn)的激光使用更加安全。從對(duì)鳥(niǎo)眼睛造成的永久傷害來(lái)看，CO2激光傷害的是鳥(niǎo)的角膜，永久傷害更大。從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性來(lái)看，He－Ne激光器是最合適的。從理論上來(lái)說(shuō)，我們研制的激光驅(qū)鳥(niǎo)器應(yīng)該優(yōu)先選擇He－Ne激光器，波長(zhǎng)632．8nm紅光，功率5～10 mw，光束發(fā)射角0．3mrad。但是這種激光易與陽(yáng)光、霞光等大自然中紅色光線混淆，驅(qū)鳥(niǎo)無(wú)法達(dá)到最理想的效果。因此權(quán)衡之下選擇波長(zhǎng)為532nm的綠色激光為激光光源。這種激光光源既符合鳥(niǎo)類(lèi)的生理規(guī)律，也避免激光光源對(duì)鳥(niǎo)控人員眼睛的傷害。(2)云臺(tái)部分設(shè)計(jì)方案。鳥(niǎo)類(lèi)飛來(lái)的時(shí)候，并不一定是從同一方向。因此云臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度應(yīng)至少為360°，這樣可以將四面八方企圖靠近變電站的鳥(niǎo)類(lèi)有效驅(qū)逐。

3.2.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

鳥(niǎo)類(lèi)的活動(dòng)是存在一定規(guī)律的，如清晨和傍晚是鳥(niǎo)類(lèi)活動(dòng)最為頻繁的時(shí)間段。一是出于保護(hù)激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置、延長(zhǎng)裝置使用壽命的意圖，二是避免在鳥(niǎo)類(lèi)在非頻繁活動(dòng)時(shí)間段內(nèi)裝置供電系統(tǒng)中無(wú)謂的電量消耗，我們可以對(duì)裝置的工作時(shí)間進(jìn)行設(shè)定和控制。

3.2.4 研制成果

盡管從表面上看來(lái)，生態(tài)和驅(qū)鳥(niǎo)是互相矛盾的，但是我們還是憑借創(chuàng)造性地借鑒機(jī)場(chǎng)驅(qū)鳥(niǎo)的經(jīng)驗(yàn)，成功地在生態(tài)驅(qū)鳥(niǎo)這條路上跨出了第一步。適合變電站使用的激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置的問(wèn)世，無(wú)疑給既想保護(hù)生態(tài)環(huán)境又想保障電力安全運(yùn)行的我們注入了強(qiáng)大的動(dòng)力。我們?cè)O(shè)計(jì)的變電站激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置結(jié)構(gòu)如下圖一。

激光發(fā)射模塊:激光發(fā)射模塊包括激光激勵(lì)源、激光器及光學(xué)擴(kuò)束整形模塊，用于發(fā)射出鳥(niǎo)類(lèi)敏感的激光；二維掃描機(jī)構(gòu):二維掃描機(jī)構(gòu)包括俯仰電機(jī)、方位電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路以及電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于驅(qū)動(dòng)所述激光發(fā)射模塊轉(zhuǎn)動(dòng)；顯示控制模塊:用于顯示出變電站激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置的工作參數(shù)信息、告警信息，以及控制變電站激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置工作；電源模塊:用于接入市電并為所述裝置提供電源。光感控制模塊:用于根據(jù)環(huán)境光照強(qiáng)度向所述激光發(fā)射模塊輸出對(duì)應(yīng)的光功率調(diào)整信號(hào)，以使所述激光發(fā)射模塊調(diào)整激光輸出功率。時(shí)控單元:用于從所述顯示控制模塊接收時(shí)間設(shè)置指令，并對(duì)應(yīng)控制所述激光發(fā)射模塊、二維掃描機(jī)構(gòu)和光感控制模塊的工作時(shí)間。激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置由市電供電，所述二維掃描機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述激光發(fā)射模塊轉(zhuǎn)動(dòng)掃描，所述激光發(fā)射模塊在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，發(fā)射出鳥(niǎo)類(lèi)很敏感的激光，以實(shí)現(xiàn)驅(qū)鳥(niǎo)的目的，本裝置不僅解決了鳥(niǎo)類(lèi)對(duì)傳統(tǒng)驅(qū)鳥(niǎo)設(shè)備的適應(yīng)性，而且保護(hù)了鳥(niǎo)類(lèi)安全。

3.2.5 成果概述及特點(diǎn)分析

激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置采用的是波長(zhǎng)為532mm，功率為500mW的綠色激光來(lái)驅(qū)鳥(niǎo)，并且覆蓋的面積比較大特別適用于電力部門(mén)驅(qū)鳥(niǎo)工作的需要。電源是可以采用200V市電或者太陽(yáng)能、風(fēng)能、蓄電池，對(duì)設(shè)備進(jìn)行供電，安裝在變電站主控樓上可以覆蓋整個(gè)變電站，激光掃描的角度，可在地面遙控水平垂直調(diào)整和360度的旋轉(zhuǎn)，也可以設(shè)定后自動(dòng)掃描。安裝方法安全簡(jiǎn)單、無(wú)需停電，幾乎不用維護(hù)。

(1)視覺(jué)技術(shù)。對(duì)于鳥(niǎo)類(lèi)而言，視覺(jué)是最為敏感的，尤其是對(duì)于波長(zhǎng)為532nm的綠色激光。法國(guó)研制的自動(dòng)激光驅(qū)鳥(niǎo)器利用這一特性，工作時(shí)發(fā)出一束直徑152mm，波長(zhǎng)為532nm的“棒狀”綠色激光，模擬生物產(chǎn)生視覺(jué)反射的條件，綠色激光棒掃射過(guò)來(lái)時(shí)，鳥(niǎo)類(lèi)猶如看到一根綠色大棒，以此達(dá)到驅(qū)鳥(niǎo)效果。(2)安全性。激光驅(qū)鳥(niǎo)器發(fā)出的激光束的等級(jí)是二級(jí)激光，符合IEC 60825-1 Editional1．2的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)人類(lèi)眼睛100%無(wú)害。激光束可直射人的皮膚，不對(duì)皮膚造成傷害。驅(qū)鳥(niǎo)人員應(yīng)避免眼睛直視激光束，但直視激光束不對(duì)眼睛造成損傷。我們采用的激光對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)不會(huì)造成傷害。(3)耐受性。以往的驅(qū)鳥(niǎo)技術(shù)是采用聲音、鳥(niǎo)刺、超聲波等原理，這些裝置由于是固定在鐵塔上的，鳥(niǎo)類(lèi)容易產(chǎn)生耐受性，久而久之就習(xí)慣這些裝置，不再害怕，達(dá)不到防鳥(niǎo)效果。我們采用的激光新技術(shù)由于激光是無(wú)定向的掃射，在一定范圍內(nèi)掃射，是移動(dòng)的，對(duì)鳥(niǎo)產(chǎn)生威脅，形同一根長(zhǎng)棍子，在空氣中揮動(dòng)，鳥(niǎo)類(lèi)很難形成耐受性，能達(dá)到對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)較好的驅(qū)趕效果。鳥(niǎo)控人員可隨時(shí)遠(yuǎn)程更改激光束的掃描速度、角度及激光功率，讓鳥(niǎo)類(lèi)防不勝防，不留任何產(chǎn)生適應(yīng)性的機(jī)會(huì)。自動(dòng)激光驅(qū)鳥(niǎo)器可以不間斷的運(yùn)轉(zhuǎn)使得鳥(niǎo)類(lèi)逐漸產(chǎn)生恐懼心理，遠(yuǎn)離變電站，大幅度減少因鳥(niǎo)害帶來(lái)的事故。

4 結(jié)語(yǔ)

激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置雖然在價(jià)格方面相對(duì)其他驅(qū)鳥(niǎo)產(chǎn)品而言略微偏高，但是從標(biāo)本兼治的角度來(lái)說(shuō)，激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置應(yīng)該是供電部門(mén)做為驅(qū)鳥(niǎo)工具的首選，是值得大力推廣的驅(qū)鳥(niǎo)產(chǎn)品。智能激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置在我局進(jìn)行試點(diǎn)運(yùn)行以來(lái)，獲得了相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)以及一線防鳥(niǎo)工作人員的極大認(rèn)可。

[1] 魏敬宏,劉增良.《銅陵電網(wǎng)鳥(niǎo)害防范措施探討》銅陵職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2012(3)73.

[2] 郭偉躍.《美國(guó)輸電線路和變電站電氣設(shè)備防鳥(niǎo)害措施》.中國(guó)廣播電視塔動(dòng)力部 《中國(guó)電力》,第39卷,2006(8).

[3] 羅傳達(dá).《蕭山機(jī)場(chǎng)打算引進(jìn)激光驅(qū)鳥(niǎo)器》選自《都市快報(bào)》.

[4] 林云龍.《蕭山機(jī)場(chǎng)激光驅(qū)鳥(niǎo)》選自《浙江在線-浙江日?qǐng)?bào)》.