基于2.4G通信网络的智能全天候驱鸟系统

基于2.4G通信网络的智能全天候驱鸟系统

崔小龙林林储亚男吉斌

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江苏省电力公司海安县供电公司226600

【摘要】针对野外电力设施容易遭受鸟类侵扰的情况，我们从鸟类的生活习性出发，针对当前现有驱鸟器的仅有单一驱鸟措施的情况，设计了一种多功能、全天候，基于Zigbee通信协议的自动控制驱鸟系统。

【关键词】电力设施；驱鸟；2.4G通信网络

引言

由于近年来自然生态环境的改变，鸟类数量逐步增多，鸟类找不到大树筑巢，有的甚至把巢筑到铁塔、电线杆上[1]。鸟类筑巢的潮湿树枝枯藤、铁丝等易导电材料，容易造成线路短路；鸟类排放的大量粪便，会污染瓷瓶导致线路跳闸；鸟类钻进变压器空隙间易引起瞬间断电故障，这些都严重威胁着电网的安全运行，给电力部门和人们的生产生活带来了重大经济损失[2]。

鸟害故障的防治技术措施可分为驱鸟型、隔离型和引导型3类[3、8]。驱鸟型措施是设法让鸟类远离架空线路设施，如安装防鸟刺、风车式驱鸟器等；隔离型措施是将鸟类活动与线路带电的关键部位分隔开，如安装绝缘防鸟隔板等；引导型措施是主动为鸟类提供栖息场所，使鸟类避开线路设施。当前行业使用的驱鸟器多采用单一驱鸟方式。主要包括闪光驱鸟，超声波驱鸟，电磁驱鸟，红外驱鸟[4]。当前主要驱鸟方式比较如下：

表一：各种驱鸟方式对比

图1系统硬件设计

考虑成本因素，本系统设计包含主节点与子节点。子节点相对于主节点缺少检测系统。在同一区域布设一个主节点以及6个子节点，成驱鸟器阵列。主节点通过测量当前光照以及风速，并根据经验设定值，向子节点发送控制指令，控制驱鸟系统工作模式。这样同时满足根据环境灵活选择去鸟方式，以及大范围驱鸟效果。

控制系统设计

控制系统采用德州仪器（TexasInstruments）的MSP430F149作为控制芯片。该芯片是一款16位超低功耗MCU，具有60kB闪存、2048BRAM、12位ADC、双DAC、2个USART、I2C、HW乘法器和DMA。非常适合野外长时间不间断工作。该芯片工作电路如下：

通信系统设计

通信系统采用2.4G无线通信协议，采用NRF24L01作为通信模块。具有可配置性好，电流消耗极低，传播距离远的特点。通信采用广播模式。在一个驱鸟器群组里，由主机发送控制命令，从机接受主机信息并转发指令。

图3供电电路图

系统软件设计

系统软件分为主机控制软件以及从机控制软件。主机控制软件完成现场环境变量测量，和数据发送功能。从机接收来自主机控制信息，并对驱鸟系统完成操作。程序流程图如下：

结构设计

驱鸟器设计为满足野外工作条件，需要满足防水，防晒，防火以及防电击穿的条件。驱鸟器控制器采用塑料外壳设计，防止导电，内部设计防水密封条，外部接口采用航空插头，提高连接件稳定性。

结论

本系统是一个基于2.4G无线网络的自动控制驱鸟阵列。满足大范围，全体候，不受天气影响的智能驱鸟系统，经过测试，整套系统能在野外运行一个月而不需要人工维护。提高和保障电力系统输电线路运行的安全可靠性，避免由于鸟类筑巢引起电力事故。

参考文献：

[1]李晓辉，杨天泉，鲍晓明，等.电网鸟害研究及驱鸟器设计[J].黑龙江科技信息，2013（32）.

[2]王少华，叶自强.架空输电线路鸟害故障及其防治技术措施[J].高压电器，2011，47（2）：61-67.

[3]朱济林，王欢，华大鹏.一种新型的驱鸟装置——电磁驱鸟器[J].河南电力，2009（2）：48-49.

[4]杨荣，李远征，吴爱权，等.机场Claws驱鸟器的效能评价[J].安徽师范大学学报：自然科学版，2009，32（1）：60-63.

[5]张东阳，朱瑞刚，谢强，等.多普勒探鸟与多方式驱鸟相结合的智能驱鸟器[J].电力科学与工程，2010，26（5）：38-41.

[6]王轶，彭周华，刘迈.基于AT89C2051单片机的驱鸟器设计[J].自动化信息，2007（10）：66-67.

[7]赵军.高速铁路驱鸟方法研究及驱鸟器的使用[J][J].城市建设理论研究（创新科技），2011，4.

[8]韩吉芳.介绍两款新型驱鸟器[J].农村百事通，2013（11）：57-57.

[9]闵拥军.220kV输电线路红外驱鸟器的研制[J].贵州电力技术，2005，8（4）：52-53.李功新.输电线路驱鸟器的研制[J][J].电网技术，2006，30（3）：94-97.