本发明涉及一种超声波驱鸟效果评价方法，尤其是涉及一种基于概率统计的超声波驱鸟效果评价方法。
背景技术：
由于自然环境的改善，鸟类的数量急剧增多，在杆塔上筑巢、飞行的现象屡见不鲜，为输配电线路的安全运行带来极大的危害。为达到驱赶鸟类，保护输配电线路的目的，相关领域的研究人员已开发出了超声波驱鸟器，不同频率段的超声波对鸟类的影响是不同的，达到了驱鸟的效果；而驱鸟后，其有效的评价方法对后续输配电线路的驱鸟会带来进一步的改进；然而，目前超声波驱鸟器的驱鸟效果评价却少有人研究。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于概率统计的超声波驱鸟效果评价方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于概率统计的超声波驱鸟效果评价方法，包括以下步骤：
步骤一、利用超声波驱鸟器对输配电线路上的鸟类进行驱赶，获取不同频率段模式下的超声波驱鸟时间数据；
步骤二、对不同频率段模式下的超声波驱鸟时间数据进行初步定性比较，选取驱鸟时间相对较少的两种或三种模式，并将其对应的驱鸟时间作为评价数据；
步骤三、获取评价数据的概率密度分布直方图，并进行不同函数的拟合，选取出与评价数据的概率密度分布直方图最接近的函数；
步骤四、将最接近的函数作为用以评价驱鸟效果的概率函数，对驱鸟效果进行评价。
优选地，所述的步骤二的具体内容为：获取不同频率段模式下的超声波驱鸟时间数据的折线图，对各个频率段折线图的谷值进行比较，定性甄选出驱鸟时间较少的两种或三种模式，作为评价数据。
优选地，所述的步骤三具体包括以下步骤：
301)获取评价数据的概率密度直方图；
302)提取概率密度直方图中各个分布段的中点，对各个中点进行不同函数的概率密度分布拟合，获取不同函数拟合后的拟合指标并对比，选取用于评价的概率函数。
优选地，所述的拟合指标包括残差平方和及相关系数，所述的残差平方和的值越接近于0、相关系数的值越接近于1，则将其对应的函数选取为用于评价的概率函数。
优选地，所述的步骤四的具体内容为：对选取的用于评价的概率函数，计算其概率密度函数分布中面积最大的概率，并获取不同频率段模式下的超声波驱鸟时间达到最大概率的评价区间，根据评价区间的大小评价不同频率段的驱鸟效果。
优选地，当被驱赶对象为麻雀时，驱鸟操作优选的频率段模式为随机变频超声波，当被驱赶对象为白头鹎时，驱鸟操作优选的频率段模式为随机变频超声波。
与现有技术相比，本发明将超声波对鸟类的驱鸟时间进行了初步定性比较，甄选了驱鸟时间较少的几种模式后，对上述模式下的驱鸟时间进行了不同函数的拟合，通过拟合指标残差平方和相对系数的比较，选定了最终用于评价的概率函数，由此函数的概率密度的特性，计算了不同频率的评价区间用于驱鸟效果评价；本发明方法解决了目前超声波驱鸟器的驱鸟效果无法有效评判的问题，可为后续不同鸟类所选取不同频率段提供理论依据，进一步提高超声波驱鸟器的驱鸟效果。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为本发明实施例麻雀实验中七种频率段模式下的驱鸟时间定性曲线对比图；
图3为本发明实施例麻雀实验中评价数据的驱鸟时间直方图及三种函数概率密度拟合图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，本发明涉及一种基于概率统计的超声波驱鸟效果评价方法，包括以下步骤：
(一)利用超声波驱鸟器对输配电线路上的鸟类进行驱赶，获取并记录不同频率段模式下的超声波驱鸟时间数据，将发出超声波至鸟类飞离的这段时间量定义为驱鸟时间。
(二)对不同频率段模式下的超声波驱鸟时间数据进行初步定性比较，选出驱鸟效果较少的模式；
利用matlab或excel工具对各个频率段模式下的超声波驱鸟时间数据作折线图，对各个频率段模式所对应的折线进行谷值比较，定性甄选出驱鸟时间较少的两种或三种模式作为评价数据。
(三)获取评价数据的概率密度分布直方图，并对其进行不同函数的拟合，选取出与评价数据的概率密度分布直方图最接近的函数；具体内容包括：
301)利用matlab中的dfittool工具箱，对评价数据进行概率密度直方图制作；
302)提取概率密度直方图中各个分布段的中点，利用matlab中的curvefittingtool工具箱对各个点进行不同函数的概率密度分布拟合，并获取不同函数拟合后的拟合指标残差平方和sse和相关系数r；残差平方和sse表示实际值和误差值的平方和，其值越接近0，表示拟合效果越好；r是衡量各变量之间相关程度的复相关系数，其值越接近1，说明拟合效果越好，以sse和r两种拟合指标判断出最接近的拟合函数。
(四)将选取的最接近的拟合函数作为评价函数，计算其概率密度函数分布中面积最大的概率，并获取不同频率段的驱鸟时间达到最大概率的评价区间，根据评价区间的大小评价不同频率段的驱鸟效果。
为证明本发明方法的有效性，本实施例以实际实验进行说明。本实施例对某郊区某段输配电线路上的麻雀进行了驱赶实验，通过超声波驱鸟器分别进了无干扰、23khz超声波、26khz超声波、30khz超声波、34khz超声波、38khz超声波和变频超声波下七组驱赶实验，并分别记录了七种模式下的驱鸟时间。
按照本发明方法，首先对上述七种模式下的驱鸟时间进行了初步定性比较，如图2所示，七种模式下的驱鸟时间中，30khz超声波和随机变频超声波的驱鸟时间折线图的谷值明显低于其他频率段，因此将此两种频率段模式初步判定为驱鸟效果最好，即选取随机变频超声波和30khz超声波下的驱鸟时间作为评价数据。
随后，利用matlab中的dfittool工具箱，对评价数据进行概率密度直方图制作，并利用matlab中的tool工具箱对概率密度直方图的中点分别进行了gaussian(高斯)、weibull(韦布尔)、fourier(傅利叶)三种函数的拟合，如图3所示。各函数拟合后的sse值和r值如表1所示。
表1各个函数拟合的评价指标
由图2和表1可得，驱鸟时间概率密度函数更接近于高斯拟合函数，则将评价函数选定为高斯分布函数，高斯分布概率密度函数为：
式中，μ是随机变量的均值，δ是随机变量的标准差。
根据高斯函数面积计算公式，横轴区间(μ-σ，μ+σ)内的面积为68.3％。
根据高斯分布概率密度函数对无干扰情况、30khz超声波及随机变频超声波下的驱鸟效果进行评价，其评价结果如表2所示。
表2麻雀驱赶实验的驱鸟效果评价结果
如表2所示，变频超声波下的驱鸟时间的期望值和概率区间的分布数值远小于无干扰情况，因此随机变频超声波具有较好的驱鸟效果；随机变频超声波下的驱鸟时间的期望值和概率区间的分布数值小于30khz超声波的定频的驱鸟情况，因此判定随机变频超声波的驱鸟效果优于30khz超声波的驱鸟效果。此外，在随机变频超声波的驱赶情况下，麻雀在6.93s～13.6s之间飞走的概率为68.3％，相比于30khz超声波在概率为68.3％的区间值更小，表示麻雀的停留时间更短，即超声波在该种频率模式下的驱鸟效果越好。
此外，本实施例还对某郊区某段输配电线路上的白头鹎进行了驱赶实验，该实验所设置的频率段模式与麻雀实验一致。按照本发明提供的评价方法，经过初步定性比较选取出30khz超声波下的驱鸟时间和随机变频超声波下的驱鸟时间作为评价数据。随后，利用matlab中的dfittool工具箱，对评价数据进行概率密度直方图制作，并通过matlab中的tool工具箱对概率密度直方图的中点分别进行了高斯、韦布尔、傅利叶三种函数的拟合，根据拟合效果，选取高斯函数作为评价函数。
最后，利用高斯分布概率密度函数对无干扰情况、30khz超声波及随机变频超声波下的驱鸟效果进行评价，其评价结果如表3所示。
表3白头鹎驱赶实验的驱鸟效果评价结果
由表3可知，在随机变频超声波的驱赶情况下，白头鹎在19.4s～29.72s之间飞走的概率为68.3％，相比于30khz超声波的21.9-35.3的概率区间值更小，表示白头鹎的停留时间更短，即超声波在该种频率模式下的驱鸟效果越好。
通过表2、表3可以获知，变频超声波下的驱鸟时间期望值和概率区间分布数值远小于无干扰情况，因此随机变频超声波具有较好的驱鸟效果；此外，随机变频超声波下的驱鸟时间期望值和概率区间分布数值小于30khz定频率驱鸟情况，因此判定随机变频超声波驱鸟效果优于30khz定频率驱鸟效果，即对麻雀及白头鹎具有最佳的驱鸟效果。因此，本发明可对超声波驱鸟器的驱鸟效果进行有效的评价，并可通过评价方法获取的结果对不同鸟类的驱赶提供参考。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。