架空輸電線路雷射驅鳥裝置及驅鳥方法
2023-04-30 12:54:36 1
架空輸電線路雷射驅鳥裝置及驅鳥方法
【專利摘要】架空輸電線路雷射驅鳥裝置及驅鳥方法，涉及輸電線路驅鳥【技術領域】，由工作主體和電源提供組成，工作主體包括雷射管陣列單元、雷射管驅動電源組和測控單元；雷射管陣列單元發出空心圓環狀光束，由環形基座以及置於環形基座內部呈環形陣列布置的若干個雷射管構成；雷射管驅動電源組提供雷射管點亮電源；測控單元發送指令控制雷射管驅動電源組啟動。本發明採用小功率單管雷射管，以環形陣列的方式安裝，形成空心的光柱，使得鳥類在飛行或停留過程中，可非常明顯的看到一個光棒向其襲擊，掃描的光柱使得鳥類避開需要保護的區域。而低功率的雷射無需擴束到很大的光柱直徑，組合安裝後能達到需要的光柱直徑，可以實現高功率雷射形成光柱的效果。
【專利說明】架空輸電線路雷射驅鳥裝置及驅鳥方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及輸電線路驅鳥【技術領域】，具體是涉及一種架空輸電線路雷射驅鳥裝置 及驅鳥方法。
【背景技術】
[0002] 鳥類是人類的朋友，然而人們的生產生活也直接影響了鳥類的棲息活動場所。因 此，鳥類也會製造一些麻煩，如，清潔問題、機場安全問題、輸電線路及變電場送電安全問 題。
[0003] 野外架空輸電線路和杆塔常常成為鳥類停留，棲息的場地，鳥類的築巢行為、糞便 以及較大體型鳥類的活動等會造成線路跳閘，帶來巨大的損失。從鳥害事故分析看，一般 有鳥巢短接絕緣子造成跳閘，因鳥在靠橫擔與絕緣子連接部位築巢，由叼來的鐵絲和長的 青樹枝短接瓷瓶，在雨天或霧天常引起線路跳閘；另外，也有鳥類造成閃絡跳閘，一種是鳥 類在排洩糞便時，糞便流柱造成閃絡，另一種是糞便汙染了瓷瓶，造成絕緣強度下降，在雷 電或潮溼氣候條件下造成閃絡跳閘。尤其在黎明和黃昏時是鳥類外出覓食和歸巢嬉戲的時 亥IJ，此時，電線尤其是杆塔是其重要的活動範圍，其大量行為均在此刻發生，因此將其從輸 電線路和杆塔周圍驅離，不讓鳥類在此區域停留，則可避免鳥類的築巢、嬉戲、棲息等行為， 也就可保障線路等電力設施的安全。
[0004] 人們開始研宄驅鳥的方法，儘管已經使用了聲、電、閃光、化學等方法驅鳥，但在短 時不適後，鳥類很快適應並恢復原先活動，這些驅鳥措施常常在初裝時會起到作用，時間稍 常則沒有效果。因此，需要設計新的驅鳥方法及裝置。
[0005] 由於鳥類的眼睛對光非常敏感且無適應性，所以在光碟機鳥的方法上開展了較多的 研宄。主要有閃光燈法和雷射驅鳥法。閃光燈法以一定的閃光頻率使鳥受到驚嚇，但存在兩 個問題，一是鳥在停止休息時，光閃只能使其閉眼；另一方面閃光燈的閃光作用距離很短， 對輸電線路來說不合適。
[0006] 目前雷射驅鳥法是最為有效的方法，國內外均開展過類似工作，如法國羅德公司 在2006年開始了雷射驅鳥試驗，形成產品T0M500驅鳥雷射系統。可以晝夜不間斷工作，且 鳥對其沒有適應性。而國內也有公司開展類似的實驗工作。其實現原理一般是採用高功率 雷射，擴束為一根光束，為達到一定的光束直徑，必須對光束進行直徑擴展即擴束處理，使 得光束通過主鏡後完全均勻充滿鏡面，這一過程明顯會降低光的單位功率密度，尤其需要 具備一定的口徑時，如從雷射口的不足1毫米的直徑擴為100毫米的光斑，這將需要雷射有 較大的功率才可保證遠距離的效果。由於採取了大功率的雷射器作為光源，同時為保證儀 器的穩定性和提升室外環境的適應性，系統比較龐大（一般重達100千克）且造價高（市 場價格在80萬以上），因此限制了其應用，尤其在輸電線路上鮮有使用。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的之一在於提供一種架空輸電線路雷射驅鳥裝置，其具有低成本、高 效、連續運行不傷害鳥類且無不適應性等特點。為實現上述目的，本發明採用了以下技術方 案：
[0008] -種架空輸電線路雷射驅鳥裝置，由工作主體和電源提供組成，所述工作主體包 括雷射管陣列單元、雷射管驅動電源組和測控單元；
[0009] 所述雷射管陣列單元發出空心圓環狀光束，由環形基座以及置於環形基座內部呈 環形陣列布置的若干個雷射管構成；
[0010] 所述雷射管驅動電源組提供雷射管點亮電源；
[0011] 所述測控單元發送指令控制雷射管驅動電源組啟動。
[0012] 優選的，所述雷射管陣列單元還包括置於雷射管的雷射出射方向端的若干個準直 鏡組，所述準直鏡組與雷射管呈一一對應布置。
[0013] 優選的，所述工作主體還包括掃描鏡單元，所述掃描鏡單元包括鍍有高反膜的反 射鏡以及旋轉機構，所述反射鏡通過旋轉機構控制實現空心圓環狀光束的光路指向，所述 旋轉機構通過測控單元控制。
[0014] 優選的，所述工作主體還包括控制調節雷射管工作溫度的雷射熱控單元，所述激 光熱控單元由風扇散熱機構和半導體電熱控制機構組成。
[0015] 優選的，所述電源提供設為太陽能風力二合一電源單元。
[0016] 優選的，所述雷射管的波長為520nm，功率為30mW。
[0017] 本發明的目的之二在於提供一種架空輸電線路雷射驅鳥裝置的驅鳥方法，其具有 高效、實用、低成本等特點。為實現上述目的，本發明採用了以下技術方案：
[0018] 測控單元發送指令到雷射管驅動電源組，使其點亮雷射管陣列單元的雷射管，通 過準直鏡組實現光束的擴張和發散角的控制，形成空心圓環狀光束，再通過掃描鏡單元將 空心圓環狀光束沿輸電線路反射，對處於輸電線路上的鳥類的眼睛形成刺激，以達到驅除 輸電線路上鳥類的目的。
[0019] 研宄表明，鳥類的眼睛對於雷射非常敏感，尤其是雷射形成光柱後，像一根大棒， 鳥會因為本能躲避光棒和閉眼而躲避雷射，並且對於雷射，鳥不會有適應性。依據這個特點 需要研宄採用雷射驅鳥的方法，實現低成本，高效，連續運行不傷害鳥類且無不適應性的驅 鳥方法。需要解決光源，雷射系統結構和運行方式，最終實現高效實用化低成本的線路雷射 驅鳥裝置。
[0020] 本發明採取單雷射管環形陣列構成空心光柱的雷射驅鳥裝置及方法。即採用小功 率單管雷射管，以環形陣列的方式安裝，形成空心的光柱，使得鳥類在飛行或停留過程中， 可非常明顯的看到一個光棒向其襲擊，掃描的光柱使得鳥類避開需要保護的區域。而低功 率的雷射無需擴束到很大的光柱直徑，組合安裝後能達到需要的光柱直徑，可以實現高功 率雷射形成光柱的效果。這樣的目的是在減小體積、功耗的同時不僅保證使用效果，也大幅 降低造價，適合於輸電線路的廣泛使用。
[0021] 與現有技術相比，本發明的有益效果表現在：
[0022] 1)、採用陣列雷射管的方式，空心光柱驅鳥。
[0023] 2)、光柱直徑可以不受雷射限制，增大或縮減，在驅逐不同體型的鳥類時可任意調 整。
[0024] 3)、在需要作用距離需要增大的條件下，可直接增大單管功率，甚至連準直鏡組都 不用更換，直接調整為準直光即可。
[0025] 4)、實現輸電線路上使用的低成本、低功耗、小體積雷射驅鳥方法。
[0026] 5)、鳥類對光沒有適應性，且雷射的單位功率密度足夠使鳥類驚嚇但不會使其受 傷，可以反覆長期使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發明的架空輸電線路雷射驅鳥裝置的功能示意框圖。
[0028] 圖2為掃描鏡單元的結構示意圖。
[0029] 圖3為雷射管陣列單元的結構示意圖。
[0030] 圖4為雷射管與準直鏡組之間的安裝配合關係示意圖。
[0031] 圖5為空心圓環狀光束的示意圖。
【具體實施方式】
[0032] 下面結合附圖對本發明的優選方式作進一步詳細的描述。
[0033] 請參閱圖1，架空輸電線路雷射驅鳥裝置，由工作主體6和電源提供1組成，工作主 體6由雷射管陣列單元3、雷射管驅動電源組4、測控單元5、雷射熱控單元7和掃描鏡單元 2構成。為方便架設，電源提供1採用太陽能風力發電一體化的儲電方式。
[0034] 請參閱圖3,雷射管陣列單元3由環形基座11以及置於環形基座11內部呈環形陣 列布置的若干個雷射管12構成。雷射是驅鳥裝置的主要工作介質，其發散角，波長，功率等 參數與最佳的驅鳥效果直接相關，基座11按照需要的尺寸設計，而雷射管12個數則由基座 11尺寸和單雷射管尺寸決定，基座的外徑一般設計為100mm。
[0035] 單個雷射管由於其發散角較大，在大氣中會很快發散而無法實現遠距離（1?2千 米量級）的傳輸，因此，為達到在1?2千米還是相同效果的狀況，將單管（單個雷射管） 通過準直鏡組40實現光束的擴張和發散角的控制，光束由單管出光直徑小於2毫米擴張為 20毫米，同時實現發散角到幾十微弧度，接近平行光束（如圖4所示）。單個雷射管與準直 鏡組是唯一匹配的，準直鏡組各鏡片是可調的，這可確保每一個單管都能達到準直平行光， 且更換維修時只需將總體換下即可。
[0036] 按照基座的位置，將每個單管放入固定，最終光環效果如圖5所示，為一空心圓環 狀光束30,從側面看仍然是一個光棒，這對鳥類來說，仍然是一個可以看得見的大棒，使其 驚嚇。
[0037] 根據鳥類的眼睛對光譜的敏感性和目前市場成熟的單管雷射管，波長選擇為 520nm，功率為30mW。該種雷射管價格較低，壽命長，電路總體功耗小，適於野外長期使用。
[0038] 請參閱圖2,掃描鏡單元2包括反射鏡20以及旋轉機構，反射鏡20通過旋轉機構 控制實現空心圓環狀光束30的光路指向，旋轉機構通過測控單元5控制。光束在掃描時， 只有該反射鏡轉動，其它部件不跟隨反射鏡轉動。主要目的是減輕旋轉機構的負載，減少電 功耗。掃描機構轉子與反射鏡固定在一起，反射鏡採用光學鏡片，鍍對應波長高反膜。而掃 描機構的轉子與環形光陣列所在機構固定，確保光路的穩定性，系統在安裝時，按照需要掃 描的區域可水平掃也可垂直掃描，也即系統安裝時工作主體位置可安需求安裝。
[0039] 測控單元5發送指令控制雷射管驅動電源組4啟動，並實現如下功能：
[0040] I)、可以設置開關系統時間，尤其是凌晨和黃昏時分。夜間可以停止工作。
[0041] 2)、控制掃描速度，白天、黑夜不同的掃描速度功能。
[0042] 3)、按照系統工作需要，啟動或關閉熱控。
[0043] 4)、有系統自檢和工作狀態記錄單元，可實現掃描監控、光斑監控等。
[0044] 5)、帶有數據傳輸功能，可通過通訊設備將儀器工作狀態發送到總監控室。
[0045] 雷射管的散熱較多，雖然選用較小功耗的雷射管，但，在工作一段時間尤其是不長 時間工作後，需要幫助散射，以延長使用壽命。本發明通過設計雷射熱控單元7調節雷射管 12的工作溫度，其為兩道熱控系統，一個是純散射的風扇散射；另一是半導體電熱控制，可 以在溫度過高時直接電製冷，也可以在使用環境溫度過低時加熱系統，確保能正常工作。
[0046] 實際工作中，測控單元5發送指令到雷射管驅動電源組4,使其點亮雷射管陣列單 元3的雷射管12,通過準直鏡組40實現光束的擴張和發散角的控制，形成空心圓環狀光束 30,再通過掃描鏡單元2將空心圓環狀光束30沿輸電線路反射，對處於輸電線路上的鳥類 的眼睛形成刺激，以達到驅除輸電線路上鳥類的目的。
[0047] 本發明的架空輸電線路雷射驅鳥裝置，其系統主要參數為：
[0048]
【權利要求】
1. 一種架空輸電線路雷射驅鳥裝置，由工作主體（6)和電源提供（1)組成，其特徵在 於：所述工作主體（6)包括雷射管陣列單元（3)、雷射管驅動電源組（4)和測控單元（5); 所述雷射管陣列單元（3)發出空心圓環狀光束（30)，由環形基座（11)以及置於環形基 座（11)內部呈環形陣列布置的若干個雷射管（12)構成； 所述雷射管驅動電源組（4)提供雷射管（12)點亮電源； 所述測控單元（5)發送指令控制雷射管驅動電源組（4)啟動。
2. 根據權利要求1所述的架空輸電線路雷射驅鳥裝置，其特徵在於：所述雷射管陣列 單元（3)還包括置於雷射管（12)的雷射出射方向端的若干個準直鏡組（40)，所述準直鏡組 (40)與雷射管（12)呈一一對應布置。
3. 根據權利要求1所述的架空輸電線路雷射驅鳥裝置，其特徵在於：所述工作主體（6) 還包括掃描鏡單元（2)，所述掃描鏡單元（2)包括鍍有高反膜的反射鏡（20)以及旋轉機構， 所述反射鏡（20)通過旋轉機構控制實現空心圓環狀光束（30)的光路指向，所述旋轉機構 通過測控單元（5)控制。
4. 根據權利要求1所述的架空輸電線路雷射驅鳥裝置，其特徵在於：所述工作主體（6) 還包括控制調節雷射管（12)工作溫度的雷射熱控單元（7)，所述雷射熱控單元（7)由風扇 散熱機構和半導體電熱控制機構組成。
5. 根據權利要求1所述的架空輸電線路雷射驅鳥裝置，其特徵在於：所述電源提供（1) 設為太陽能風力二合一電源單元。
6. 根據權利要求1?5任一項所述的架空輸電線路雷射驅鳥裝置，其特徵在於：所述 雷射管（12)的波長為520nm，功率為30mW〇
7. 利用如權利要求1?6任一項所述架空輸電線路雷射驅鳥裝置進行驅鳥的方法，其 特徵在於：測控單元（5)發送指令到雷射管驅動電源組（4)，使其點亮雷射管陣列單元（3) 的雷射管（12)，通過準直鏡組（40)實現光束的擴張和發散角的控制，形成空心圓環狀光束 (30)，再通過掃描鏡單元（2)將空心圓環狀光束（30)沿輸電線路反射，對處於輸電線路上 的鳥類的眼睛形成刺激，以達到驅除輸電線路上鳥類的目的。
【文檔編號】A01M29/10GK104509527SQ201510015314
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2015年1月12日 優先權日:2015年1月12日
【發明者】孫雪清, 程琳, 汪邦銀, 王曉波, 王鋅桐 申請人:國家電網公司, 國網安徽省電力公司培訓中心, 安徽電氣工程職業技術學院