综合防护措施防止鸟类在高压输电线路杆塔上筑巢

综合防护措施防止鸟类在高压输电线路杆塔上筑巢
发表时间：2018-06-11T11:54:58.173Z 来源：《电力设备》2018年第1期作者：史一然1 彭晔2 马文亮2 高鹏2 [导读] 摘要：综合防护措施防止鸟类在高压输电线路杆塔上筑巢，首先介绍综合防治的思路，驱鸟器的原理，其中包括：声音干扰、超声干扰、光反射、化学气味干扰、天敌气味干扰等。

（1.身份证号码：11010819920314xxxx 北京市 100000 2.国网江苏省电力有限公司检修分公司江苏扬州 225000）
摘要：综合防护措施防止鸟类在高压输电线路杆塔上筑巢，首先介绍综合防治的思路，驱鸟器的原理，其中包括：声音干扰、超声干扰、光反射、化学气味干扰、天敌气味干扰等。

关键词：输电线路鸟害；驱鸟器；设计 1综合防治思路
2输电线路的鸟害
电力系统的鸟害事故严重影响国家电网的安全运行以及高压架空输电线路的正常运作。

总结因鸟类引起的输电线路事故主要发生在以下几个方面：
1）鸟的筑巢：鸟类易在输电杆塔顶筑巢，筑巢的材料主要是树枝、植物茎杆，甚至有遗留在杆塔附近的金属丝，当在一定的气候条件下，如阴雨天气、大风，引起受潮的树枝或大风吹落的金属丝接触电线造成接地短路。

2）鸟的粪便：鸟排在绝缘子串上的粪便污秽是一种导电混合体，排在绝缘子串上方的稀粪直接沿瓷裙表面下滑，当稀粪便短路4片以上绝缘子串时，即引起单向接地事故。

附着在绝缘子串上的粪便污秽形成的电膜在空气的湿度过高和雨雪天气也会造成污闪事故。

3）鸟类嘴罩掀着的筑巢材料在线路上空或导线之间穿越飞行，可能造成接地和相间短路。

4）鸟成队列起飞引起横担或相间短路。

本文主要探讨如何防止鸟类在高压输电线路杆塔上筑巢的防护措施 3驱鸟器的原理
设置驱鸟器的主要目的是为防止鸟类靠近高压输电线路，避免鸟害事故的发生，通过多方位干扰的手段，以达到防止鸟类越过高压线或在高压输电线路杆塔上筑巢的目的。

总结国内文献所涉及的驱鸟器装置设计，除安装防鸟刺、阻隔版和驱鸟风车外，还包括声音干扰、超声干扰、光反射、化学气味干扰等多方面干扰方式。

但目前已有的驱鸟器或驱鸟装置均存在结构不稳定、干扰手段单一、长期干扰后出现鸟类适应的不足之处，所以为防止长期干扰后鸟类出现适应性的现象，本文所设计的驱鸟器装置将综合声音干扰、超声干扰、光反射、气味干扰四种干扰方式，设计成多种干扰一体式驱鸟器装置。

具体原理如下： 3.1声音干扰：
目前已使用、并有良好驱鸟效果的声音干扰类型包括：爆破声、天敌动物叫声、鸟类惊恐叫声和生物合成音。

野外生存的鸟类对城市施工噪音、汽车行驶噪音和人类大声说话声有明显的不适应表现。

以鹳科鸟类和鹭科鸟类为例，这类鸟类筑巢偏向于距地面高度高且枝叶部茂密的树木筑巢，因为这两类鸟类的体形较大，飞离或飞入巢穴时需要更大的空间，而在高处筑巢可以有效的避免地面天敌动物对蛋或幼鸟的捕食。

换句话说，根据这两类鸟类的筑巢特点，他们最有可能选择在高压输电线路杆塔上筑巢，并且他们在繁殖期对声音高度敏感。

一方面鸟类对城市噪音和突如其来的噪音表示敏感，另一方面鸟类对天敌动物的叫声产生排斥。

有研究利用鸟类的天敌动物如黄鼠狼、鹰等动物发出的声音作为驱鸟器中的声音源，结果显示敌动物声音对鸟类驱逐有显著作用。

但是，长期单一的声音干扰鸟类会对其产生适应，驱鸟效果下降,所以在音频设置是应采用多组合声音音频。

组合方式可参考宋利民等（2006）语音软件设计的思路，其主程序流程图如图1所示，程序用汇编语言和C语言编写，软件系统中功能模块主要包括四个：语音压缩模块、语音存储模块、定时模块和声音播放模块。

1）语音压缩与解码：该部分将采集的数字音源压缩后存储到语音芯片中，解码后将数字语音恢复到恢复到相应的PCM格式，为使声音具有较高信噪比，在这个模块加入数字滤波程序。

2）数据存储模块：该项目为实现驱鸟声音多样化的目的，建立了语音资源库，通过数据存储模块，把压缩编码后的语音资料存储在外扩的大容量闪速存储芯片中，可以方便地通过程序控制进行有选择地播放。

3）定时模块：定制声音播放的长短和间隔，模块中编制多个定时程序可以通过调用灵活控制驱鸟声音的播放方式。

4）声音播放模块：声音播放模块主要功能是决定对存储在语音芯片中的驱鸟声音的调用方式，并调用定时模块进行间隔播放和随机播放。

高速和高精度保证了转换后的信号的质量和平滑性，如果在功放前加入模拟低通滤波器，声音质量会更好，但是原驱鸟器电路板较小，所以滤波器没能实现。

图1 主程序流程图
图2 实地测试现象 3.2超声干扰：
有研究测量了超声波作用在鸟类鼓膜时引起鼓膜振动的幅度，确定了对于鸟类而言的超声范围（胡庆, 2011），结果表明鸟类鼓膜对超声波具有振动响应，频率范围在20KHz—80KHz之间，当超声波频率大于80KHz的时候，才是鸟类真正的“超声波”。

所以，一般使用20KHz—80KHz的超声干扰即可达到对鸟类的驱逐效果。

另一篇文章，详细记录了利用不同波段的超声波对麻雀进行干扰的效果（陶君如, 2011），如图2所示。

数据结果显示，对麻雀而言超声波频率在65kHz以上的驱鸟效果明显。

3.3光反射：
鸟类对生物警戒色红光和黄光的反应较为明显，强反射白光对鸟类飞行也产生一定的影响。

但目前利用光反射对鸟类干扰的方法研究较少，主要是因为对鸟类飞行方向和距离无法做出精确判断，而不能精确的对鸟类个体实施光反射干扰。

但是利用灯光闪烁的驱鸟方式已有先例。

陆龙生等（2010）设计在机场使用的三维梯度式驱鸟器中涉及到了光学驱逐的方式。

该设计光学驱逐单元称为“恐怖眼”（图3），恐怖眼单元是从奇怪造型物体内发射闪烁的灯光，通过强烈的光线刺激使鸟类眼睛感到不适应，从而吓走鸟类。

该设计采用半导体发光技术,节能环保,且光效强、色度纯、响应快,适合作为闪烁灯光。

其文中根据鸟类的视觉刺激对颜色的敏感程度,选用黄光。

图3 “恐怖眼”示意图 3.4化学气味干扰：
在农业驱鸟的应用中，驱避剂也是一种常用的方法，目前已经登记注册的化学驱避剂有几十种之多（郑光美，2012）。

在研究几种经驱避剂处理过的稻种对红翅拟椋鸟的趋避作用结果显示，Kocide® SD（含30%氢氧化铜）的驱避效果作用最大。

虽然高浓度的情况下可能会引起鸟类的死亡，但低浓度可以有效地防止鸟类取食新播种的稻种。

化学驱逐剂在使用时，首先要确定的是不会引起环境公害并具有驱逐效力。

除此之外，陆龙生等（2010）驱鸟器设置的火炮装置有明显的驱鸟效果，除剧烈响声的惊吓外爆炸产生的浓烈火药味对鸟类的驱逐效果明显（图4）。

图4 不同驱鸟方式的驱鸟效果
3.5天敌气味干扰：
在啮齿动物的研究中，鼠类对天敌动物气味有明显的回避反应，这是一种动物的反捕食行为。

天敌动物的气味来源可以是皮毛、尿液、粪便以及肛腺分泌物（杨国荣，2013）。

目前天敌动物气味对鸟类的行为影响研究并不多，其原因可能是和哺乳动物相比鸟类的嗅觉灵敏度较低，但一些鸟类如鹤形目和鴷形目中的个别物种表现对气味高度灵敏。

除此之外，研究发现某些鸟类能够通过嗅觉感知配偶尾脂腺的信息素。

综上所述，利用天敌气味对鸟类实施驱赶也可以成为一个新思路。

4驱鸟器的设计
4.1三道防线
根据各种干扰方式的有效防护距离可以将其设计成三道防线（图5），在不同范围活动的鸟类实施特定防线的干扰措施。

其中参照其他实验结果声音和超声的干扰距离可达200米以上，光学干扰距离可达100米，气味干扰距离较大大约在40米范围内。

图5 驱鸟器个防线设计
4.2感应装置
设置感应装置的目的是为了能够在一定范围内识别鸟类，鸟类靠近时驱鸟器装置开始工作，当鸟类在第一防线范围内开启声音及超声干扰模式，当鸟类进入第二防线时加入光学干扰模式，当鸟类突破第一、第二防线进入到第三防线范围内可感应开启气味干扰模式。

4.3声音模块
录制鸟类天敌叫声、鸟类惊恐叫声、爆破声、汽笛声和电子混合音，通过软件设计将这几种声音在种类、播放间隔和播放次数上进行组合，播放时定期更换组合样式，使避免鸟类的适应。

4.4超声波模块
使用60kHz-99kHz的超声波段连续播放，循环时间一分钟。

在鸟类数量较多或接近驱鸟期时，可采取加强80kHz-99kHz的播放时间以达到驱鸟效果。

4.5光学干扰模块
在驱鸟器上设计类似警车警示灯的红、黄光闪烁灯，当鸟类靠近时开始闪烁，再配合声音和超声模块的干扰，达到进一步的驱鸟效果。

另一种光学干扰方式可以采用强白光准确照射飞来的鸟类，干扰其视线、阻碍飞行，以达到驱鸟的效果。

4.6气味干扰模块
在驱鸟器中设置气味源储存装置，当鸟类靠近时释放气味源。

平时要注意气味源的密封性和防潮性，确保其气味效果。

5注意事项
1）电源：可采用太阳能电池板对驱鸟器设备的持续供电，但还应考虑阴雨天驱鸟器的持续供电问题。

2）夜间驱鸟：设置感应器即可在白天感受到鸟类的靠近，也可在夜晚感受到鸟类的靠近，避免鸟类利用日落之后或夜间在电缆上筑巢。

3）气味源更换：气味具有挥发性，为保证气味源的有效性，需定期更换气味源。

4）适应周期：参照他人实验结果，鸟类对单一的驱鸟方式适应时间大概为3个月，所以我们应当根据本设计实际驱鸟的效果，定期更新声音和超声模块的内容或组合。

5）前期实验：在驱鸟器实际使用之前，应先利用活体试验和野外试验检测驱鸟器的驱鸟效果。

6）其他。

参考文献：
[1]胡庆.激光散斑法研究超声波驱鸟机理及光电感应式驱鸟器设计[D].华侨大学,2011.
[2]陆龙生,唐彪,白鹏飞.三维梯度式机场驱鸟系统[J].华南理工大学学报(自然科学版),2010,(01):134-138.
[3]宋利民,马宝山,王曰承,李富民,刘世明.16位单片机在机场驱鸟器系统中的应用[J].大连海事大学学报,2006,(03):78-80.
[4]陶君茹.一种语音与超声波一体的智能无线驱鸟器设计与实现[D].大连海事大学,2011.
[5]杨国荣,徐吉伟,张灵菲,范旭东,杨寅,张卫国.天敌气味对啮齿动物行为的影响[J]. 草业科学,2014,(03):526-530.
[6]郑光美.鸟类学[M]第2版.北京师范大学出版社,2012:104-111.。