關(guān)于驅(qū)鳥(niǎo)用激光器的探究

羅倩雯 劉暢 殷一帆

摘 要 隨著鳥(niǎo)類(lèi)在機(jī)場(chǎng)、輸電塔等地的活動(dòng)，鳥(niǎo)害對(duì)人類(lèi)的威脅日益明顯。本文對(duì)目前市場(chǎng)上主要的驅(qū)鳥(niǎo)方式進(jìn)行分析與總結(jié)，并在此基礎(chǔ)上對(duì)當(dāng)下最有效也是最有發(fā)展前景的激光驅(qū)鳥(niǎo)進(jìn)行了著重分析并研究其作用機(jī)理。同時(shí)對(duì)激光驅(qū)鳥(niǎo)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，明確驅(qū)鳥(niǎo)用激光器將朝可控性、自動(dòng)化、多功能和強(qiáng)適應(yīng)性等方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞 驅(qū)鳥(niǎo);激光器;多功能

引言

近年來(lái)，由于人類(lèi)活動(dòng)的影響，大量鳥(niǎo)類(lèi)開(kāi)始在空曠開(kāi)闊、生物豐富的機(jī)場(chǎng)、變電站等地生存和繁衍，造成了以航空、電力為代表的各行業(yè)極大的安全隱患和損失[1]。鳥(niǎo)類(lèi)在機(jī)場(chǎng)附近的活動(dòng)與飛行路線沖突容易造成鳥(niǎo)撞事故，且鳥(niǎo)類(lèi)在輸電線路附近的筑巢、飛行、捕食等活動(dòng)，會(huì)對(duì)線路造成不同程度的損害。由于鳥(niǎo)害給人類(lèi)造成嚴(yán)重的安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失不斷增加，隨著驅(qū)鳥(niǎo)設(shè)備的不斷改良，既能夠做到有效驅(qū)鳥(niǎo)又不傷害鳥(niǎo)類(lèi)的驅(qū)鳥(niǎo)設(shè)施越來(lái)越成為人們的需求。在國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的驅(qū)鳥(niǎo)方法中，由于激光驅(qū)鳥(niǎo)的驅(qū)鳥(niǎo)效果顯著，鳥(niǎo)類(lèi)對(duì)其適應(yīng)性較低，對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)的危害較小且經(jīng)濟(jì)環(huán)保，激光驅(qū)鳥(niǎo)相關(guān)儀器在近些年取得了快速的發(fā)展。

1國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有驅(qū)鳥(niǎo)器研究現(xiàn)況

1.1 國(guó)內(nèi)外幾種常用驅(qū)鳥(niǎo)方式分析

（1）煤氣炮驅(qū)鳥(niǎo)（聽(tīng)覺(jué)）

在聽(tīng)覺(jué)驅(qū)鳥(niǎo)方式中，煤氣炮主要靠煤氣炮爆炸時(shí)產(chǎn)生的聲音來(lái)驅(qū)趕附近的鳥(niǎo)類(lèi)，多用于機(jī)場(chǎng)驅(qū)鳥(niǎo)。但是，由于爆炸的聲音分貝不能變化，如果鳥(niǎo)類(lèi)長(zhǎng)期間處于這種聲音的環(huán)境下，鳥(niǎo)類(lèi)就會(huì)習(xí)慣于煤氣炮爆炸的聲音甚至?xí)a(chǎn)生耐受性，進(jìn)而會(huì)影響到驅(qū)鳥(niǎo)效果。

（2）激光驅(qū)鳥(niǎo)（視覺(jué)）

在目前所有的驅(qū)鳥(niǎo)方式中，激光驅(qū)鳥(niǎo)是最安全、最環(huán)保、最有效的方式，根據(jù)仿生學(xué)原理，通過(guò)激光驅(qū)鳥(niǎo)器發(fā)出的激光對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)起到恐嚇和驅(qū)趕的目的。此方式也是現(xiàn)存驅(qū)鳥(niǎo)方式中對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)傷害最小的驅(qū)鳥(niǎo)方式，并且鳥(niǎo)類(lèi)對(duì)其不會(huì)產(chǎn)生適應(yīng)性。

（3）藥物驅(qū)鳥(niǎo)（化學(xué)）

藥物驅(qū)鳥(niǎo)是指通過(guò)利用藥物的氣味影響鳥(niǎo)類(lèi)神經(jīng)系統(tǒng)和呼吸系統(tǒng)從而起到驅(qū)鳥(niǎo)的效果的驅(qū)鳥(niǎo)方式。但是藥物驅(qū)鳥(niǎo)對(duì)鳥(niǎo)的作用時(shí)間有限，且只對(duì)部分鳥(niǎo)類(lèi)有效。

（4）生態(tài)驅(qū)鳥(niǎo)

生態(tài)驅(qū)鳥(niǎo)是指干擾食物鏈，使食物鏈中某成分缺失，導(dǎo)致鳥(niǎo)類(lèi)食物缺失無(wú)法生存，目前常見(jiàn)的手段有割草、殺蟲(chóng)。通過(guò)割草減少鳥(niǎo)類(lèi)在治鳥(niǎo)區(qū)域的棲息場(chǎng)所，或通過(guò)噴灑農(nóng)藥來(lái)消除草地里的昆蟲(chóng)或減少抑制植物的生長(zhǎng)，減少鳥(niǎo)類(lèi)的食物來(lái)源[2]。但這兩種方式都會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成一定的損害。

（5）防鳥(niǎo)刺（占位）

通過(guò)在輸變電線路的上方等需要防鳥(niǎo)的地方安裝防鳥(niǎo)刺，能夠有效抑制鳥(niǎo)類(lèi)在導(dǎo)線上方的活動(dòng)以維持線路的正常使用，減少鳥(niǎo)類(lèi)對(duì)輸電線路的損壞。但對(duì)適用環(huán)境有較大的限制，只適合于電力電信等部門(mén)，而不適用于機(jī)場(chǎng)或農(nóng)業(yè)部門(mén)。

（6）探鳥(niǎo)雷達(dá)（雷達(dá)）

利用雷達(dá)探鳥(niǎo)能夠準(zhǔn)確高效地探測(cè)機(jī)場(chǎng)周?chē)镍B(niǎo)情，對(duì)飛行器起到預(yù)警作用，并有利于驅(qū)鳥(niǎo)設(shè)備有針對(duì)性地驅(qū)散鳥(niǎo)群。使用探鳥(niǎo)雷達(dá)可以全天候、全方位地對(duì)一定區(qū)域內(nèi)的鳥(niǎo)情進(jìn)行監(jiān)控識(shí)別，節(jié)省了一定的人力物力，且受空氣能見(jiàn)度和惡劣天氣的影響較小。但是探鳥(niǎo)雷達(dá)只能起到探測(cè)和預(yù)警的作用，要達(dá)到驅(qū)鳥(niǎo)的目的還需要結(jié)合其他的驅(qū)鳥(niǎo)設(shè)備。

1.2 國(guó)內(nèi)外激光驅(qū)鳥(niǎo)器研究現(xiàn)狀

國(guó)際上關(guān)于激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置的研究于20 世紀(jì)80年代后期逐漸開(kāi)始，國(guó)際專(zhuān)利年申請(qǐng)量基本呈上升趨勢(shì)。2005 年中國(guó)的第一件關(guān)于激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置專(zhuān)利的申請(qǐng) CN2812589Y 是基于激光視覺(jué)驅(qū)鳥(niǎo)的原理，設(shè)計(jì)的一種激光驅(qū)鳥(niǎo)燈。這種激光驅(qū)鳥(niǎo)燈的驅(qū)鳥(niǎo)效果顯著、作用范圍較大且無(wú)噪音污染[1]。隨后該領(lǐng)域的專(zhuān)利研發(fā)數(shù)量明顯加快，截至2020年4月8日的公開(kāi)數(shù)據(jù)，國(guó)內(nèi)有關(guān)激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置的專(zhuān)利達(dá)到163件。由此可見(jiàn)，隨著對(duì)機(jī)場(chǎng)、電力設(shè)施等場(chǎng)所開(kāi)發(fā)利用的增加，對(duì)既能夠起到驅(qū)鳥(niǎo)效果又不影響鳥(niǎo)類(lèi)生存，環(huán)保高效的驅(qū)鳥(niǎo)技術(shù)的需求也在不斷增加。

2新型驅(qū)鳥(niǎo)用激光器的研究機(jī)理

通過(guò)對(duì)比不同波長(zhǎng)的激光與鳥(niǎo)眼睛的光譜特性（包括明暗感覺(jué)和感色功能）、感光靈敏度，及其產(chǎn)生的視覺(jué)行為和生理行為，比較發(fā)現(xiàn)，532 nm的綠光激光器驅(qū)鳥(niǎo)效果最佳。出于鳥(niǎo)類(lèi)對(duì)532nm的綠色激光明顯的視覺(jué)敏感性，當(dāng)激光發(fā)射器發(fā)出來(lái)的綠色光束對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)進(jìn)行掃射時(shí)，基于仿生學(xué)原理，激光束就如同一根綠色棍棒向鳥(niǎo)類(lèi)撲打而來(lái)，對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)產(chǎn)生巨大的威懾力，以此驅(qū)離鳥(niǎo)類(lèi)，且不會(huì)對(duì)鳥(niǎo)類(lèi)造成傷害。

通過(guò)比較激光光斑大小和形狀變化對(duì)鳥(niǎo)眼的方向靈敏性、感受視野、圖形的鑒別特性（包括錯(cuò)視現(xiàn)象）的影響，調(diào)整激光光束運(yùn)動(dòng)的方式和速度、激光閃爍頻率的變化，研究鳥(niǎo)眼視力特性、時(shí)空信息視覺(jué)特性和顯示條件（尤其是顯示面的周?chē)鷹l件），以及所產(chǎn)生的鳥(niǎo)類(lèi)視覺(jué)行為和生理行為，不斷完善激光驅(qū)鳥(niǎo)機(jī)理，探索驅(qū)鳥(niǎo)新方法和新技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)不同天氣不同環(huán)境下有效驅(qū)鳥(niǎo)、高效驅(qū)鳥(niǎo)。

波長(zhǎng)為532 nm的綠光激光器除了驅(qū)鳥(niǎo)效果最好，且價(jià)格較便宜，技術(shù)相對(duì)成熟，光束質(zhì)量較好。

3國(guó)內(nèi)驅(qū)鳥(niǎo)激光器技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

由于激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置在發(fā)射角度上有一定的局限，這就使驅(qū)鳥(niǎo)過(guò)程的角度和高度受到一定的影響，大大降低了驅(qū)鳥(niǎo)效果。因此，激光驅(qū)鳥(niǎo)裝置從照射角度和激光性質(zhì)等方面進(jìn)行調(diào)整，擴(kuò)大驅(qū)鳥(niǎo)器的作用范圍，自動(dòng)改變照射位置，使驅(qū)鳥(niǎo)裝置向可控化發(fā)展。

傳統(tǒng)的激光驅(qū)鳥(niǎo)器消耗大量人力物力，且瞄準(zhǔn)精度低，驅(qū)鳥(niǎo)效率低、效果差。通過(guò)開(kāi)發(fā)圖像識(shí)別系統(tǒng)，設(shè)計(jì)自動(dòng)瞄準(zhǔn)跟蹤裝置、遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)z像頭、自感應(yīng)智能裝置等提高驅(qū)鳥(niǎo)設(shè)備的自動(dòng)化能力，減少人員勞動(dòng)力的投入，可以遠(yuǎn)程隨時(shí)對(duì)激光掃描的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，從而提高激光驅(qū)鳥(niǎo)的精確度。

此外，隨著對(duì)驅(qū)鳥(niǎo)需求的不斷提高，驅(qū)鳥(niǎo)器的作用機(jī)理也在由單一形式轉(zhuǎn)變?yōu)槎喙δ茯?qū)鳥(niǎo)。結(jié)合激光驅(qū)鳥(niǎo)與其他驅(qū)鳥(niǎo)方式，從聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)等多個(gè)角度同時(shí)控制的方法，設(shè)計(jì)出適合多種環(huán)境條件的驅(qū)鳥(niǎo)器，滿足更復(fù)雜環(huán)境下的驅(qū)鳥(niǎo)目的。

由于驅(qū)鳥(niǎo)器多在地廣人稀的野外環(huán)境使用，對(duì)驅(qū)鳥(niǎo)器的使用情況不能做到及時(shí)了解，其使用壽命會(huì)受到使用環(huán)境的影響。于是一些驅(qū)鳥(niǎo)器的專(zhuān)利趨向于增加防護(hù)裝置，使其在遇到惡劣天氣或受到碰撞時(shí)可以保護(hù)驅(qū)鳥(niǎo)器的激光發(fā)射零件不受損壞，從而延長(zhǎng)其使用壽命。

參考文獻(xiàn)

[1] 熊晶.激光驅(qū)鳥(niǎo)專(zhuān)利技術(shù)現(xiàn)狀分析[J].黑龍江電力，2016，38（1）：53-55，60.

[2] 本刊編輯.驅(qū)鳥(niǎo)方法綜述[J].西北園藝（果樹(shù)專(zhuān)刊），2013，（5）：4-5.