橫擔側(cè)全方位聲光控防鳥裝置

韓如月,樊雅文，李建國,李 博，劉 洋

(1.內(nèi)蒙古工業(yè)大學；2.內(nèi)蒙古蒙高電力發(fā)展有限公司,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010080；3.阿拉善電業(yè)局，內(nèi)蒙古 阿拉善 750306)

在內(nèi)蒙古地區(qū)，輸電線路發(fā)生鳥害通常為4月～11月，其中4月與11月屬于大量候鳥遷徙落腳時期，5月～10月屬于駐留候鳥，發(fā)生鳥害。

鳥類一般在黃昏時期開始選擇夜晚歇息地，由于北方風大，樹木在大風的擺動下，不停地蹂躪鳥巢，使鳥巢的維護工作量增大。所以，樹木不作為候鳥歇息之地，通常選擇堅固的鐵塔橫擔側(cè)相對平緩的環(huán)境筑巢。

1 輸電線路防鳥背景

1.1 鳥害措施

內(nèi)蒙古電力管轄超高壓輸電線路8 000余公里，曾多次發(fā)生線路鳥害跳閘，因此，內(nèi)蒙古電力下大力氣進行了治理，每基塔上安裝針式防鳥器13支、自能式防鳥器4支、風動旋轉(zhuǎn)式防鳥器4支，每基塔共計21支防鳥設(shè)施，鳥害區(qū)域裝設(shè)更多。在這種情況下，從2011年以后，超高壓輸電線路共發(fā)生鳥害跳閘28次。而20支防鳥器布滿了橫擔側(cè)經(jīng)常檢修作業(yè)的地點，給登塔人員作業(yè)帶來不便，曾有作業(yè)人員多次受到防鳥針傷害。

1.2 防鳥器種類

防鳥器的種類很多，但多數(shù)供電部門采用了針式、自能式、風動旋轉(zhuǎn)式、擋板式，均屬于局部防鳥設(shè)施，內(nèi)蒙古超高壓供電局曾安裝超聲波防鳥器，但缺點較多，主要原因是鳥類適應(yīng)性很強。內(nèi)蒙古超高壓供電局曾研制過紅外線防鳥器，但也因其鳥類適應(yīng)了單一的紅外線光譜而失敗。經(jīng)過多方論證與實踐，利用爆炸聲或其他恐懼聲防鳥器，同時伴有警示燈輔助，有助于降低跳閘率發(fā)生。

1.3 國內(nèi)外研究概況

現(xiàn)國內(nèi)外形形色色的防鳥設(shè)施種類繁多，但大部分為局部防鳥，所以防鳥依舊使用老式的針式、自能式、旋轉(zhuǎn)式等，在橫擔側(cè)布滿了防鳥刺，檢修人員多次受到傷害，帶來諸多不便。

2 鳥害故障發(fā)生的特征

2.1 鳥害故障發(fā)生的特征

鳥害引起故障的地形地貌經(jīng)觀察，多在靠近河流、水庫、低洼潮濕地帶；有較大樹木和一些村莊少、僻靜開闊的莊稼地帶等。

2.2 鳥類造成故障時的時間及季節(jié)特征

鳥類造成500kV輸電線路故障多數(shù)為凌晨2∶00以后，超高壓輸電線路白天在雷雨時也易發(fā)生鳥害，220kV及以下輸電線路白天發(fā)生鳥害的概率也較大，鳥害一年四季均有發(fā)生，但內(nèi)蒙古地區(qū)頻發(fā)在7月份、8月份與3月、10月底鳥類遷徙時途徑路過時期。

2.3 鳥害造成閃絡(luò)的特征

鳥落在桿塔橫擔上或在桿塔橫擔側(cè)時，其排泄物呈流體狀并且部分橋接了導體與桿塔之間的絕緣而導致閃絡(luò)。鳥害造成閃絡(luò)多數(shù)沿絕緣子串約占70%，沿空氣閃絡(luò)約占30%。沿絕緣子串閃絡(luò)是由于鳥類糞便順著絕緣子串造成的單相接地，沿空氣閃絡(luò)多數(shù)是由于風吹鳥糞，使鳥糞對引流線或?qū)M擔與帶電體放電閃絡(luò)。另外，當鳥糞積累到一定數(shù)量后，在潮濕或雨水的情況下也會發(fā)生閃絡(luò)。

3 輸電線路橫擔側(cè)全方位防鳥裝置的研制

3.1 語音模塊選擇

如圖1所示，采用串口式USB播放板JRF930語音模塊，利用電腦制作MP3爆炸音或狗叫音等，此模塊支持MP3和WAV格式音頻播放，支持標準串口控制，支持寬電壓9V～35V輸入，采用開關(guān)電源降壓、功耗低，支持外接12V警燈，播放聲音同時警燈閃爍，支持外接紅外感應(yīng)模塊、聲控模塊、超聲波感應(yīng)開關(guān)等。再加上后置功放電路，使爆炸或其他聲音放大，使鳥類恐懼而逃。

2013年8月到2017年2月選擇在我院進行診治的結(jié)腸癌合并腸梗阻患者144例，納入標準：臨床資料收集完整；患者知情同意本研究；病理結(jié)果確診為結(jié)腸癌合并腸梗阻；無手術(shù)禁忌癥；研究得到醫(yī)院倫理委員會的批準。排除標準：妊娠與哺乳期婦女；神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤、間質(zhì)瘤、惡性黑色素瘤患者；急診病例患者。其中男性80例，女性64例；年齡39～84歲，平均年齡(56.22±4.19)歲；臨床分期：Ⅰ期80例，Ⅱ期40例，Ⅲ期24例。

3.2 感應(yīng)模塊選擇

3.2.1 超聲波感應(yīng)開關(guān)。如圖2所示，超聲波接近開關(guān)，可檢測到10m內(nèi)的任何物體。超聲波接近開關(guān)用于檢測不同材料、外形、顏色或濃度的物體，具有極佳的精確性、靈活性和可靠性。其應(yīng)用范圍非常廣泛，不管是液位測量還是高度測量，不管是距離測量還是裝瓶計數(shù)，不管是2.5cm還是10m，各種不同特性的物體都可檢測。并且可以是固體、液體、粉末，甚至是透明物體。檢測與表面的性質(zhì)無關(guān)，表面可以粗糙或平滑、清潔或臟污、潮濕或干燥。超聲波接近開關(guān)傳感器結(jié)構(gòu)非常堅固，其缺點對臟污、環(huán)境光線或噪聲不敏感，而且價格較高。

圖2 超聲波感應(yīng)開關(guān)

3.2.2 微波感應(yīng)開關(guān)。若為了成本降低的情況下，可使用其他接近開關(guān)，如圖3所示，微波感應(yīng)開關(guān)是根據(jù)多普勒效應(yīng)原理而生產(chǎn)的感應(yīng)開關(guān)，感應(yīng)距離為6m～8m，角度廣，無死角，能穿透玻璃或薄木板，不受環(huán)境、溫度、灰塵等影響，感應(yīng)距離不會縮短。當有移動物體時，開關(guān)導通；移動物體離開后，斷開電源。

圖3 微波感應(yīng)開關(guān)

在實際測試中，8m內(nèi)的一個微小動作，開關(guān)都能感應(yīng)到，適合本裝置研制使用。微波感應(yīng)開關(guān)在輸電線路使用中，應(yīng)采用金屬屏蔽封裝式，此種封裝可避免感應(yīng)電傷害與誤報現(xiàn)象發(fā)生。

3.3 接線原理圖

不論是采用超聲波感應(yīng)開關(guān)或微波感應(yīng)開關(guān)，其接線原理相同，接線如圖4所示，負載接JRF930語音模塊，超聲波感應(yīng)開關(guān)按各自不同型號說明書進行接線。

圖4 微波感應(yīng)開關(guān)接線

其中，BUSY接爆閃警燈，BUSY屬于忙信號輸出，當微波感應(yīng)開關(guān)接收到外界干擾時，JRF930語音模塊播放MP3爆炸聲或狗叫聲，同時爆閃燈開始閃爍；MP3聲音可從電腦網(wǎng)絡(luò)里查找，利用串口拷貝至語音模塊內(nèi)。

3.4 裝置供電與封裝

裝置本身工作電壓為12V，而工作電流較小，只有在外界干擾時會產(chǎn)生500mA的電流，所以，供電仍采用太陽能電池板與蓄電池供電。

而候鳥在白天和黃昏時分為活動時間，故太陽能電池板經(jīng)常在工作，而蓄電池工作機會較小，若裝置采用智能充電，采用優(yōu)質(zhì)蓄電池，3a～5a內(nèi)不用更換蓄電池。

裝置在封裝時，應(yīng)充分考慮高溫與低溫狀態(tài)下運行以及考慮防雨、防塵等措施。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

微波感應(yīng)開關(guān)(或超聲波感應(yīng)開關(guān))有效監(jiān)測范圍通常在6m～8m，而500kV輸電線路橫擔側(cè)如圖5所示，通常為21m左右，建議現(xiàn)場實際使用時并聯(lián)2～3個或更多感應(yīng)開關(guān)，分別平均布置在橫擔側(cè)，使全橫擔達到無死角。

圖5 輸電線路直線塔

當候鳥飛入橫擔側(cè)感應(yīng)開關(guān)6m～8m范圍時，感應(yīng)開關(guān)閉合，裝置啟動，發(fā)出巨大的爆炸聲或狗叫聲，同時裝置警示燈開始閃爍，候鳥判斷出聲音與光閃的方向后，從而反方向逃空。

為了保護作業(yè)人員在登塔過程中受驚嚇，裝置的前置部分安裝遙控開關(guān)，現(xiàn)市場上遙控開關(guān)種類較多，只要距離達到50m且供電范圍與裝置匹配就可以應(yīng)用在裝置中。

作業(yè)人員在登塔前，監(jiān)護人員按下遙控按鈕停止其裝置工作，作業(yè)人員檢修完畢，監(jiān)護人員再次按下啟動按鈕即可更換另一種其他恐懼音，本模塊可存放多種聲音。

輸電線路巡視工作每月進行，當運行人員每月巡視到塔位時，可按下遙控器更換下一種聲音，使鳥類無法適應(yīng)，從而保證鳥類遠離鐵塔。

5 結(jié)束語

利用功率較大語音模塊與感應(yīng)開關(guān)相結(jié)合，有效地預(yù)防了鳥害發(fā)生。為了檢修人員的安全工作，在安裝此裝置的塔位，工作負責人應(yīng)在工作前利用遙控器將此裝置暫時關(guān)閉，待工作結(jié)束后按下遙控器啟動按鈕，恢復原有狀態(tài)，即可繼續(xù)防鳥狀態(tài)。遙控器還具有設(shè)置其他聲音功能，運行人員到達巡視塔位后，改變其聲音，使適應(yīng)原聲的鳥類，聽其聲再次進入恐怖狀態(tài)。此裝置既不傷害鳥類，又使線路安全運行，為生態(tài)平衡做了貢獻。但裝置在靠近村莊或住戶時受到影響，所以建議裝置安裝在遠離有人居住的地區(qū)為宜。