一种基于雷达和三色激光驱鸟器融合的输电线路驱鸟装置的制作方法

本发明涉及输电线路及变电站驱鸟装置技术领域，特指一种基于雷达和三色激光驱鸟器融合的输电线路驱鸟装置。

背景技术：

近几年来，随着配电线路和变电站的不断增多和生态环境的逐步改善，鸟害造成的事故呈上升趋势，由此造成的损失也越来越大，鸟害对我国配电线路和变电站电力设备的安全运行是一个严重问题。目前国内已广泛采取了多项防鸟措施，但效果不理想，鸟类适应性特别强，很多措施无法持续作用，研究一种持续作用且效果明显的驱鸟措施显得尤为重要。

鸟类在繁殖季节喜欢在铁塔上筑巢，其筑巢材料有树枝、枯藤、废棉线，甚至还有铁丝。这些材料下落可能短接几片瓷瓶，从而引起线路跳闸。各种大鸟觅食后喜欢落在铁塔中线横担上。歇息时大量排放粪便，会污染瓷瓶，降低瓷瓶串外绝缘强度，而引起线路跳闸。线路上鸟害故障点全部在带拉线或钢性铁塔上，绝大部分在直线铁塔中线瓷瓶串和耐张中线跳线悬垂绝缘子串上。水泥单杆一般无鸟害故障发生。变电站主要是鸟类经常钻进变压器或交流滤波器的空隙中导致瞬间故障。

针对鸟害事故频发线路开发使用激光驱鸟系统装置，分析激光驱鸟装置现场使用效果，提高配电线路驱鸟效率，减少鸟害引起的线路故障，可避免对用户的频繁停电。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供一种基于雷达和三色激光驱鸟器融合的输电线路驱鸟装置，旨在解决现有产品鸟类适应性强，无法起到长期驱鸟效果的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于雷达和三色激光驱鸟器融合的输电线路驱鸟装置，包括入侵探测雷达、高清相机、智能分析单元、三色激光驱鸟器和可转动载重云台，入侵探测雷达和高清相机的输出端分别连接于智能分析单元，智能分析单元的输出端分别连接于三色激光驱鸟器和可转动载重云台。

进一步而言，所述智能分析单元包括依次串接的目标检测模块、目标分类过滤模块、目标坐标提取模块与分析控制模块，入侵探测雷达和高清相机的输出端分别连接于智能分析单元的目标检测模块，智能分析单元的分析控制模块分别连接于三色激光驱鸟器和可转动载重云台。

进一步而言，所述高清相机为像素高于300万的数码相机，高清相机上设有视频入侵报警装置。

进一步而言，所述三色激光驱鸟器包括颜色控制模块与功率控制模块。

进一步而言，所述入侵探测雷达与高清相机固定安装于可转动载重云台上，可转动载重云台与智能分析单元输出端相连。

本发明有益效果：

本发明通过入侵探测雷达探测物体，可以全天候工作，同时智能分析单元接收雷达数据采集，通过移动目标检测、目标分类过滤等智能算法识别出飞鸟，然后通过分析控制模块控制三色激光驱鸟器和转动云台跟踪驱鸟，从而实现驱鸟效果。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明所形成的空间立体驱鸟区域示意图；

图3是雷达探测坐标系；

图4是激光发射坐标系；

图5是目标雷达坐标；

图6是激光发射角度；

图7是激光发射示意图；

图8是激光器发射角度转换示意图。

1.入侵探测雷达；2.高清相机；3.智能分析单元；4.三色激光驱鸟器；5.可转动载重云台；6.输出电路；7.激光束；30.目标检测模块；31.目标分类过滤模块；32.目标坐标提取模块；33.分析控制模块。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。

如图1所示，本发明所述一种基于雷达和三色激光驱鸟器融合的输电线路驱鸟装置，包括入侵探测雷达1、高清相机2、智能分析单元3、三色激光驱鸟器4和可转动载重云台5，入侵探测雷达1和高清相机2的输出端分别连接于智能分析单元3，智能分析单元3的输出端分别连接于三色激光驱鸟器4和可转动载重云台5。以上所述构成本发明基本结构。

本发明采用这样的结构设置，其中入侵探测雷达1的作用在于对防护区域目标进行探测，将探测到的飞鸟目标或低小慢运动物体空间位置信息传递给智能分析单元3，高清相机2的作用在于对防护区域进行视频监控，并与智能分析单元3相连，在接收到智能分析单元3发来的拍照、录像控制信息时，执行折照、录像动作。其工作原理：通过入侵探测雷达1探测物体，可以全天候工作，同时智能分析单元3接收雷达数据采集，并通过智能算法识别出飞鸟，然后通过智能分析单元3的分析控制模块控制三色激光驱鸟器4和可转动载重云台5跟踪驱鸟，从而实现驱鸟效果。

更具体而言，所述智能分析单元3包括依次串接的目标检测模块30、目标分类过滤模块31、目标坐标提取模块32与分析控制模块33，入侵探测雷达1和高清相机2的输出端分别连接于智能分析单元3的目标检测模块30，智能分析单元3的分析控制模块33分别连接于三色激光驱鸟器4和可转动载重云台5。采用这样的结构设置，其中目标检测模块30的作用在于对雷达采集信号逐帧进行检测，判别是否有目标进入警戒区，目标分类过滤模块31的作用在于对检测的目标进行分类过滤，过滤删除非低小慢目标信息，将低、小、慢目标信号送入目标坐标提取模块，目标坐标提取模块32的作用在于将雷达检测目标位置信息传送给分析控制模块33，分析控制模块33的作用在于得到运动目标位置信息后，立即向三色激光驱鸟器4和可转动载重云台5发送控制指令，并控制高清相机2进行抓拍和录像。

更具体而言，所述高清相机2为像素高于300万的数码相机，高清相机2上设有视频入侵报警装置。采用这样的结构设置，视频入侵报警装置需预先开启，当目标检测模块30检测飞鸟目标时与视频入侵做对比，入侵探测雷达1和高清相机2同时得到目标信息时，则判定为有目标进入。

更具体而言，所述三色激光驱鸟器4包括颜色控制模块与功率控制模块。采用这样的结构设置，在接收到智能分析单元3发来的控制指令后，颜色控制模块根据控制信息发射相应的颜色激光，功率控制模块根据控制信息控制激光器的发射功率。

更具体而言，所述入侵探测雷达1与高清相机2固定安装于可转动载重云台5上，可转动载重云台5与智能分析单元3输出端相连。采用这样的结构设置，在接收到智能分析单元3发来的控制指令后，根据控制指令执行转动云台5的转动，可形成360度全方位的保护区。将入侵探测雷达1与高清相机2安装在转动云台5的护罩里，可保证安装的三色激光驱鸟器4光轴和入侵探测雷达1的中心轴线平行，选取雷达探测点为坐标原点，建立激光发射点坐标系和入侵探测雷达1的雷达坐标系之间的映射关系，实现雷达与激光器的融合，将雷达采集坐标信息转换到激光器发射坐标，实现准确的激光扫射驱鸟。

如图2所示，三色激光驱鸟器4光轴和雷达面的中心轴线平行，形成本发明所述的空间立体驱鸟防护区域，6为输出电路，7为激光束。

如图3所示，雷达探测后输出飞鸟目标的三维坐标，我们建立雷达坐标系x,y,z轴，分别代表雷达探测区域的长、宽、高方向。

如图4所示，为本发明所述的激光器发射坐标系，激光器的发射坐标需要转换成激光器的水平和俯仰的发射角度，如图6所示。

如图7所示，为本发明激光发射示意图。

在空间坐标系中，三色激光驱鸟器、雷达、输电线路、飞鸟都有自己的绝对坐标。由于雷达坐标系也是三维坐标，都代表空间物体的位置，我们将图5所示的空间坐标系代替为雷达的坐标系，选取雷达发射点为坐标原点。将飞鸟的空间坐标转换成激光器的发射坐标，如图6，∠α代表水平角度，∠β代表俯仰角度。

本例实施中，如图5所示，进入探测区域的飞鸟a、b、c；雷达探测后输出的坐标为a(x1,y1,z1)、b(x2,y2,z2)、c(x3,y3,z3),如图6所示，相对激光器的发射坐标分别为a’(x1’,y1’,z1’)、b’(x2’,y2’,z2’)、c’(x3’,y3’,z3’)。我们需要将a、b、c在激光器发射坐标系中的位置和雷达坐标系的a’(x1’,y1’,z1’)、b’(x2’,y2’,z2’)、c’(x3’,y3’,z3’)做映射运算，使得每一个图像坐标系中的目标都一个对应的雷达坐标，并将发射坐标转换为水平和发射角度。首先我们将雷达发射点做为空间坐标原点，此时激光器坐标系的原点的相对空间坐标为(a,b,c),则图6中三只飞鸟的相对空间坐标则为

a’(x1’,y1’,z1’)＝(x1-a,y1-b,z1-c)

b’(x2’,y2’,z2’)＝(x2-a,y2-b,z2-c)

c’(x3’,y3’,z3’)＝(x3-a,y3-b,z3-c)

则完成雷达与三色激光驱鸟器的融合，使得每一个飞鸟目标的雷达坐标与激光器的发射坐标一一对应起来。融合之后每一个移动坐标都有一个发射角度；我们就可以计算出发射角度。

如图8所示，激光器的发射坐标飞鸟的空间坐标为a(x1,y1,z1)，转换的激光发射角度为：水平∠α，俯仰∠β：

∠α＝arctan(x/z)；

∠β＝arctan(y/x)；

本例实施中，当有飞鸟进入时，智能分析单元3通过高速处理板来实现，包括目标检测模块30、目标分类过滤模块31、目标坐标提取模块32和分析控制模块33，用来完成雷达与激光器的融合，进行驱鸟；步骤如下：

步骤一、目标检测模块30对雷达采集信号逐帧进行检测，判别是否有目标进入警戒区；并检测视频中是否有入侵报警，若视频有入侵报警同时雷达有目标信息，则将雷达数据传入目标分类过滤模块31，转步骤2；否则继续监测；

步骤二、目标分类过滤模块31对检测的目标分类过滤，过滤删除非低小慢目标信息，并将低小慢(飞鸟)目标信号送入目标坐标提取模块32，过滤干扰信息，传递目标信息；

步骤三、目标坐标提取模块32解析雷达数据包，提取目标坐标信息，并将目标坐标信息传送给分析控制模块33；

步骤四、分析控制模块33得到运动目标位置信息后，将飞鸟坐标转换成激光发射角度信息(水平∠α，俯仰∠β)，一方面将发射角度发送给可转动载重云台5进行跟踪，另一方面控制三色激光驱鸟器4的发射功率和颜色；同时控制高清相机2进行抓拍和录像；

步骤五、转回到步骤一，继续监测。

其中，上述步骤四中激光发射角度的转换水平∠α，俯仰∠β的计算，参见上文，具体如示意图8所示。

其中，上述步骤4中分析控制模块33控制三色激光驱鸟器4的发射功率和颜色，是通过控制3路dac的输出0—5v，来控制三色激光驱鸟器4的发射颜色和功率。激光具备红、绿、蓝三种颜色，激光发射功率0-500mw可调。系统采用激光颜色多样化，功率可调，形成风格多变的驱鸟系统，变化多端，出其不意，使鸟类难以适应，达到长期驱鸟的目的。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。