多功能综合驱鸟器的研制

汪泽州，徐光年，顾卫华，干晓明

(1.国网浙江海盐县供电公司，海盐 314300；2.浙江涵普电力科技有限公司，海盐 314300）

多功能综合驱鸟器的研制

汪泽州1，徐光年1，顾卫华1，干晓明2

(1.国网浙江海盐县供电公司，海盐 314300；2.浙江涵普电力科技有限公司，海盐 314300）

鸟害会影响电力系统输电线路的安全运行，本文设计一种以32位ARM处理器STM32F103VBT6为核心，通过雷达探测、超声波和语音技术的多功能驱鸟器来实现智能驱鸟。

ARM处理器；雷达探测；超声波驱鸟；语音驱鸟

输电线路是电网的重要组成部分，输电线路担负着高电压远距离输送的任务，因此输电线路的安全直接影响着用户的供电可靠性和供电企业的经济效益。影响输电线路安全运行的一大隐患就是鸟害事故，每年电力系统25%左右的故障是由鸟害引起的。本文介绍了一种以32位ARM处理器STM32F103VBT6为核心，通过雷达探测、超声波和语音技术的多功能驱鸟器，设计结构合理、使用方便、驱鸟效果好、使用性能可靠、处理速度快、精度高。

1 传统的驱鸟方法及缺陷

传统的驱鸟器存在安装繁琐、检修困难、探测距离短、无法精确快速检测到鸟类等缺陷。传统的驱鸟方法如安装金属防鸟刺，给线路检修带来诸多麻烦；人工拆鸟巢费时费力费钱；现有电子驱鸟器主要依靠发射超声波或语音等手段来驱赶鸟类，但是不管是否有鸟类接近，它们都会定时释放超声波、爆破音，这样不仅产生噪音污染，而且鸟类会逐渐适应驱鸟器的声音，传统的51单片机处理器容量小、精度不高、速度慢，使得驱鸟器的探测距离短、反应慢、驱赶效果降低。

2 多功能综合驱鸟器的设计原理和功能

多功能综合驱鸟器以32位ARM处理器STM32F103 VBT6为核心，通过雷达探测、超声波和语音技术的多功能驱鸟器来实现智能驱鸟。主要由电源模块、处理器、雷达探测模块、超声波模块及语音模组成。能够精确快速地探测到鸟类的活动，利用超声波和语音驱鸟器技术进行智能驱鸟。如图1所示。

图1 整体框图

2.1 电源模块

电源模块由220V电压经过变压器、整流桥堆及稳压芯片（LM7805，LD1117AG33A）等转换成32位ARM处理器以及其他模块的供电电源。如图2、图3所示。

图2 电源模块图

图3 ARM处理器电源模块图

2.2 处理器

图4 处理器STM32F103VBT6原理图

驱鸟器的处理器是以32位ARM处理器STM32 F103VBT6为核心，最高72MHz的工作频率，处理速度快。128K字节的闪存存储器和高达20K的SRAM，单周期的乘法和硬件除法，功能强大。如图4所示。

2.3 雷达探测模块

雷达探测模块包括微波震荡源、滤波器、发送天线、接收天线、混频器及检波器。发射天线通过滤波器与微波震荡器相连并可向外定向发射震荡微波信号，发射天线配套有可接收反射波的接收天线与一混频器相连，该混频器还通过滤波器接收震荡波，反射波与震荡波通过与混频器相连的检波器混合检波后形成一能够反应物体移动的低频信号，并将该低频信号传输至相连的32位ARM处理器STM32F103VBT6。如图5所示。

图5 雷达探测模块原理框图

2.4 超声波模块

超声波电路主要是由反相器74LS04和超声波发射换能器T1构成的，使用32位ARM处理器STM32F103VBT6内部的PWM定时计数器TIM2输出的16-25kHz方波信号。一路经一级反相器（U1C与U1E并联组成一级）后送到超声波发射换能器的一个电极（T1的1脚）；另一路经两级反相器（U1D为第一级，U1B和U1A组成第二级）后送到超声波换能器的另一个电极（T1的2脚）。用这种推换形式将方波信号加到超声波换能器的两端，可以提高超声波的发射强度。输出端采两个反相器并联，以提高驱动能力。上位电阻R1，R2一方面可以提高反相器74LS04输出高电平的驱动能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果。如图6所示。

在超声波驱鸟改变以往超声波发声器件的低效、声压分贝低、作用范围小等缺点，采取了超强型超声波发声器件，在驱鸟效果上有了进一步提高。鸟的听觉系统非常发达，对超声波非常敏感，能在黑暗中判断声音的来源。鸟类的听觉系统是在200-90000Hz，人的听觉范围在16-20kHz，超声波驱鸟的频率一般在22-55kHz。超声波驱鸟利用一种超声波脉冲干扰刺激和破坏鸟类神经系统、生理系统，使其紊乱，已达到驱鸟的目的。

图6 超声波模块原理框图

2.5 语音模块

采用ARM 32位的处理器STM32F103VBT6的定时器TIM3作语音驱鸟部分的PWM发生信号，频率和占空比可以任意调节来满足控制需求。选取了具有一定爆破音响效果的声源，并将其采集并固化在ARM处理器的存储器中，所存储的声音信息还可以通过重新烧写程序的方式更新，以保证驱鸟效果更加明显。通过ARM 32位的处理器STM32F103VBT6的定时器TIM3的PWM方式输出音频信号，通过音频放大器（PAM8006）进行功率放大，得到声音信号完整并不失真的送到扬声器中进行播放。如图7所示。

图7 语音模块原理框图

多功能综合驱鸟器采用箱体结构，体积小便于安装。雷达探测模块箱体顶部两侧，便于侦测鸟类的活动。内部侧板装有多个多个音频放大器以及超声波音频转换器，用于超声波和语音驱鸟。

3 结束语

多功能综合驱鸟器以32位ARM处理器STM32 F103VBT6为核心，主要是利用多普勒雷达传感器和甄别电路，专门用于侦测鸟类的活动，当侦测并分析到在驱鸟范围内有鸟时，触发语音电路产生具有爆破性的声音，以驱赶鸟类离开；同时，利用超声波电路产生脉冲干扰信息，刺激和破坏鸟类神经系统、生理系统，使其紊乱，达到驱鸟。实现了雷达探测、音频和超声波两种驱鸟方式集合驱鸟的目的，它具有结构合理、使用方便、驱鸟效果好、响应快、精度高等特点。

[1] 卢月胜，于莲芝，崔彦岭．基于多普勒检测技术的智能驱鸟器[J]．现代电子技术，2011(24):174-176,180

[2] 伟利国，张小超，范智，周立明．声场聚焦在数字语音驱鸟器阵列中的应用[J]．应用声学，2010,29(24):252-255

[3] 刘望来，王天昊，施慧．声光电子驱鸟器的研制[J]．科技通报，2014(9)

[4] 李晓辉，杨天泉，鲍晓明，王宇红．电网鸟害研究及驱鸟器设计[J]．黑龙江科技信息，2013(32):134-134

[5] 丁月明，高超飞，杜生辉，杨杰，杜善慧．一种基于单片机的新型智能语音驱鸟器[J]．价值工程，2012,21(25):206-207

[6] 马鹏飞，奚东升．输电线路鸟粪污闪事故分析及防范措施[J]．价值工程，2011,30(33):32-33

[7] 王铁，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

[8] 李功新．电力输电线路驱鸟器的研制[J]．电网技术，2006,30(3):94-97

[9] 曹永兴，丁登伟．智能识别和主动驱赶的防鸟害装置研究[J]．四川电力技术，2013(9):78-80

[10] 孙书鹰，陈志佳，寇超．新一代嵌入式微处理器STM32F103开发与应用[J]．微计算机应用，2010,31(12)

Development of Multifunction Comprehensive Driving Birds Equipment

Wang Zezhou1, Xu Guangnian1, Gu Weihua1, Gan Xiaoming2
(1. State Grid Corporation of China, Zhejiang Haiyan Power Supply Company, Haiyan, 314300; 2.Zhejiang Hanpu Power Technology Co., Ltd., Haiyan, 314300 )

the endanger factor of the birds Will affect the safe operation of power system transmission lines. Design a 32-bit ARM processor which STM32F103VBT6 acted as the core. By radar, ultrasonic and voice technology of multi-function drive birds equipment to implement intelligent drive the birds.

ARM processors; radar; drive the birds by ultrasonic and voice

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.01.009

TM72，S764.1，P412.25，Q681文献标示码：A

1672-7274（2017）01-0034-03

汪泽州，男，工程师，调度技师，国网浙江海盐县供电公司，主要研究方向为电网调度运行、供电可靠性。

干晓明，男，工程师，学士，浙江涵普电力科技有限公司，主要从事电能表耐压试验装置研究设计，电测产品设计。