无线遥控钛镭驱鸟炮的研究与开发
驱鸟设备原理一角
设备原理一角1、遥控多管煤氧排炮遥控多管煤氧气排炮是根据气体燃烧的原理，利用变频脉冲式高压包带动火花塞点火，使炮管内的氧气和液化气燃爆，发出声响，单管发出的炮响声音等级可达130分贝以上，使用12V蓄电池作为电源，产品内置小型控制板，可遥控或手动控制设备发射。
该设备可根据各场站的实际情况进行固定或移动式使用，可单发或连发进行驱鸟。
性能参数：●质量：300kg●尺寸：1950mm×900mm×1700mm●遥控距离：不小于20m●无线频率：315MHZ●爆响声压：10.5V~12.6V●炮管仰角：75°~90°2、QN/MQP型遥控驱鸟煤气炮新一代QN/MQP型太阳能无线遥控/程控式驱鸟煤气炮。
该炮具有体积小、重量轻、威力大、控制距离远、可实现无人看守等优点，控制部分全部采用大规模集成电路，稳定可靠，故障率低。
程控设备可自由设定开关机时间和自动发炮时间，输入参数后煤气炮可自行工作。
遥控设备的范围可辐射整个飞行区，发射频率对机场和航班的通讯无任何影响。
煤气炮采用不锈钢结构，控制部分的防护等级达到IP65，适合在恶劣气象条件下长期使用。
供电电源采用12V免维护蓄电池储电，太阳能电池板充电的方式免去了铺设电缆的高额成本，并可保证连续30个阴雨天气下使用。
安装和维护十分方便。
性能参数：●外形尺寸：1110×420×960（长×宽×高）●燃气类型：普通家用液化石油气（标准型气瓶）●燃气消耗：10公斤液化石油可供发炮月20,000次●发炮间隔：可调整●发炮声压：120dB/10m；（±10%）●发射范围：半径0.8公里（单台组网为0.8公里；多台组网使用中继器，遥控距离可以无限拓展）●供电方式：12VDC免维护型蓄电池●充电方式：12VDC太阳能电池板对蓄电池充电，可保证连续30个阴雨天气下使用3、一键式驱鸟系统-钛雷炮性能特点：a)遥控距离：不小于3km；b) 钛雷炮控制系统主要由CPU、无线通信系统、点火储能单元、安全控制电路、点火控制电路、炮弹检测单元、蓄电池检测单元、供电模块组成。
关于驱鸟用激光器的探究
（下转第84页）
*[创业项目] 国家级大学生创新创业训练计划，项目编号：201910475058。
82 科学与信息化2020年3月中
工业与信息化
2 新型驱鸟用激光器的研究机理 通过对比不同波长的激光与鸟眼睛的光谱特性（包括明
暗感觉和感色功能）、感光灵敏度，及其产生的视觉行为和生 理行为，比较发现，532 nm的绿光激光器驱鸟效果最佳。出于 鸟类对532nm的绿色激光明显的视觉敏感性，当激光发射器发 出来的绿色光束对鸟类进行扫射时，基于仿生学原理，激光束 就如同一根绿色棍棒向鸟类扑打而来，对鸟类产生巨大的威慑 力，以此驱离鸟类，且不会对鸟类造成伤害。
工业与信息化
TECHNOLOGY AND INFORMATION
关于驱鸟用激光器的探究*
罗倩雯 刘畅 殷一帆 河南大学 国际教育学院 河南 开封 475000
摘 要 随着鸟类在机场、输电塔等地的活动，鸟害对人类的威胁日益明显。本文对目前市场上主要的驱鸟方式进 行分析与总结，并在此基础上对当下最有效也是最有发展前景的激光驱鸟进行了着重分析并研究其作用机理。同时 对激光驱鸟的发展趋势进行了预测，明确驱鸟用激光器将朝可控性、自动化、多功能和强适应性等方向发展。 关键词 驱鸟；激光器；多功能
行器起到预警作用，并有利于驱鸟设备有针对性地驱散鸟群。 使用探鸟雷达可以全天候、全方位地对一定区域内的鸟情进行 监控识别，节省了一定的人力物力，且受空气能见度和恶劣天 气的影响较小。但是探鸟雷达只能起到探测和预警的作用，要 达到驱鸟的目的还需要结合其他的驱鸟设备。
无线驱鸟炮系统设计与实现
随着航运事业的发展 ， 飞机数量、 航 线增多 ， 同时随着 人类 活动 范围 的扩大 ， 使适合鸟类生 活、 栖息 、 繁衍 的 自然环境大幅度减少 ， 机场成为鸟类生 活、 栖息 、 繁衍 的理想场所。 随之而来的就 是飞鸟撞 机的几率 大大增加 。 目前各飞机场 采取的都 是比较传统 的驱 鸟方 法， 如猎枪捕 杀、 捕鸟网、 驱鸟专用车等手段 ， 效果却往往 不尽 人意 。 本文设计了一种基于无线 网络控制的驱鸟炮系统 ， 实现 了对传统驱 鸟 方 法 的 改进 。
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技 术
设计 开发
无线驱鸟炮系统设计与实现
王 琦 周 立 青
上 一
（ 武 汉大 学 电子信 息 学院 湖 北武 汉 ４ ３ ０ ０ ７ ２ ）
摘 要： 针 对机场 鸟害 日 趋 严重 以及传统驱 鸟手段 效果 不佳 的现状 ， 设 计 了一种 无线驱 鸟炮 系统。 系统上 位机 由Ｐ Ｃ 机和数传 电 台组成， 用来向下位 机发 出指令 和读 取下位 机反馈 的信 息 。 下位机 以单片， ￣Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ 为核 心， 用来控制 煤 气炮的点 火， 同时配合压 力 变送 器、 振 动传 感器等传 感装置检 测 下位 机 的状 态。 并将 这些 状态信 息反馈 回上位机 。 该 系统灵 活地 实现 了远程 单炮 点 火、 一 组或全部 炮按设 计时序放 炮 以及现 场点 炮等 多种 不规律 点
机场钛镭驱鸟炮的研究
机场钛镭驱鸟炮的研究作者：舒云武来源：《中国科技博览》2018年第33期[摘要]随着我国国民整体生活水平的提升，选择乘坐飞机外出工作旅游的人群逐年递增。
但是乘坐飞机的安全系数相对来说比其他交通工具要低一些，因为飞机在起降和飞行的过程中都需要相当高的环境条件来支持。
尤其是最近几年，飞机在机场因为撞到鸟类发生故障，导致飞机延误的事件屡见不鲜，鸟类动物在机场繁衍和生活对我国的航空事业产生了一系列不利因素，所以，采取措施将机场鸟类动物驱逐是保障飞机安全平稳运行非常重要的一个环节。
本文对最新研制的钛镭驱鸟炮的原理进行分析，根据实验结果来介绍钛镭驱鸟炮的优势，对钛镭驱鸟炮的各个装置进行分析，从实验结果对钛镭驱鸟炮的一些关键性参数进行适当改进，为该装置的发展提供实验数据支持。
[关键词]钛镭驱鸟炮，机场驱鸟，设备无线遥控中图分类号：V351.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）33-0143-01乘坐过飞机的乘客可能对飞机在起飞和降落过程中与飞行的鸟类相撞发生严重事故这一事件有所耳闻。
因为当飞机在起飞过程中，飞机虽然已经提前减速，但是飞机机头还是具有很大的俯冲向下速度，如果和正向飞过来的鸟类动物发生碰撞，就会引发巨大事故。
虽然鸟类的质量相对较小，但是由于速度过大，产生的动量就会上升一个量级。
飞机的起落架都有可能被撞坏的风险，所以我们要在飞机进行起飞或者降落的过程中，提前采用特殊设备将机场鸟类驱赶，尽量避免此类事故。
1机场传统的驱鸟设备1.1煤气炮无论是客运飞机还是货运飞机起飞降落都需要很长的跑道来进行提速和减速，另外客运飞机需要给乘机人员提供一个休息空间，货运则需要给货物一个仓储空间。
正因为如此，机场给鸟类聚集栖息提供了一个非常舒适的环境，也给飞机的运行造成了麻烦。
由于机场周边环境以草地为主，食物丰富吸引大量鸟类聚集，容易造成在机场附近发生鸟撞事故。
所以，在机场范围内安装驱鸟设备是防止鸟撞事故的有效途径。
新型防鸟装置的研制说明
新型防鸟装置的研制说明由于目前输电线路主要采取的6种防鸟措施（加装防鸟刺、加装挡鸟板、加装驱鸟器、加装防鸟拉线、加装绝缘护套、人工鸣炮主动驱鸟），随着输电线路运行时间的增加，一方面鸟类适应性增强；另一方便防鸟措施单一且损坏程度极高，长此以往，造成防鸟效果的失效。
为了有效解决输电线路长期遭受鸟害跳闸的现状，根据现场运行环境及防鸟经验，研制一套基于太阳能旋转综合性防鸟装置，目的是根本性的解决鸟害跳闸率居高不下的现状。
（2）技术方案及创新成果一、技术要求1.电机带动驱鸟杆转动。
2.鸟类靠近时电机作间歇运转。
3.驱鸟杆能与鸟刺完全对接。
4.太阳能板为蓄电池充电，有控制器防止电池过充。
5.蓄电池有防漏液措施。
6.设备能防电磁干扰。
7.整体设备相对封闭（防止雨水或异物渗入）。
8.材料稳定性高，需要经受长期恶劣环境。
9.结构整体简单美观实用。
10.使用寿命尽量长久（5-10年以上）。
二、运用的理论、技术及方法1.倡导绿色能源的原则，运用太阳能光伏板作为防鸟装置的动力源，为不用功能的元器件提供源源不断的动力。
2.运用物理学的能量转换定律，将源源不断的太阳能通过光伏板传递至电机，驱动电机旋转转换为动能。
3.运用鸟类不同神经系统的反射条件原理，通过LED爆闪灯及超声波装置不断刺激鸟类神经系统，达到一定的驱赶鸟类的目的。
三、关键技术1.装置的研发中，因之前没有加装红外探头时风力反光镜可以随风自由转动，但是考虑到因太阳照射会使反光镜和驱鸟杆发热，就会干扰红外探头的检测，所以研发时又加入了驱鸟杆及电机转动时红外探头不作检测的功能，将风力反光镜固定在中心转轴上，通过感应设置不让其随风自由转动即可。
2.在鸟类靠近时，怎么实现智能控制，辨别现场情况，达到控制防鸟装置不同功能的启动，信号检测的准确度，将不同功能的智能控制利用写入程序导入主控制模块实现全天候智能防鸟的目的。
四、取得成果1.在主程序中写入延迟识别的程序，通过采用防干扰红外测温元器件，可有效排除驱鸟杆转动时的干扰作用；2.主程序写入时，设定阈值，控制装置的启停功能，通过串口模式实现信号的精准输出，达到不同功能的有效控制。
无线远程控制智能驱鸟系统研究
无线远程控制智能驱鸟系统研究王晓坤;魏思东;王宏峰;刘晓峰【摘要】This paper analyzes the current status of military airport bird control and designs an one-to-many intelligent wireless remote control bird repellent system based on STM32F407A and nRF2401. The overall design of the system and hardware designs have been done in this paper. The system meets the requirements by laboratory testing and field testing and can realize effective bird repellent within the three dimensional airport airspace.%分析了当前军用机场鸟害防治的现状,设计了基于STM32F407A和nRF2401的驱鸟车和驱鸟器"一对多"无线远程控制智能系统,阐述了系统的整体设计和硬件设计方案.该系统可靠性好、易于扩展和更新、升级,能实现机场空域三维空间内有效驱鸟.【期刊名称】《长春理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(038)006【总页数】6页(P163-167,171)【关键词】nRF24L01;STM32F407A;无线通信【作者】王晓坤;魏思东;王宏峰;刘晓峰【作者单位】空军航空大学,长春 130022;空军航空大学,长春 130022;空军航空大学,长春 130022;空军航空大学,长春 130022【正文语种】中文【中图分类】TP23目前，国际航空联合会已把鸟害升级为“A”类航空灾难。
针对钛雷炮炸膛现象的数值模拟及优化
针对钛雷炮炸膛现象的数值模拟及优化饶刚;郭强舟;曾越;张登辉【摘要】针对钛雷驱鸟炮的炸膛现象,依据Chapman-Jouguet理论进行数学建模并做出理论计算.同时对钛镭炮筒及相关部件进行实地测绘,建立钛雷炮筒的有限元分析模型,利用ALE流固耦合算法搭载有限元分析软件Ls-dyna对炸膛现象进行数值模拟并提取相关数据.将模拟结果与理论计算所得数据相比较,两者结果接近.以模拟结果为依据对钛雷炮及其相关紧固件进行结构优化处理.对优化后的零部件进行生产与重新装配,并进行模拟炸膛的相关实验,实验发现在炸膛现象发生时钛雷炮筒以及相关紧固件未发生大的结构损坏.从而证明以此分析方法为基础的优化设计能够大大降低因钛雷炮的炸膛现象引起的危害.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2018(000)008【总页数】4页(P98-101)【关键词】钛雷炮;炸膛;Chapman-Jouguet理论;流固耦合【作者】饶刚;郭强舟;曾越;张登辉【作者单位】武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉 430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉 430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉 430081【正文语种】中文【中图分类】TH161 引言钛雷驱鸟炮因其结构简单，环保且使用效率高的特性而在无伤驱鸟领域慢慢普及。
钛镭炮在工作过程中主要由控制系统通过电子雷管进行引爆，在钛雷炮管中完成对炮弹的推送，炮弹抵达高空后发生二次爆炸，利用爆炸的声波来达到高空驱鸟的目的。
据使用者观察，在钛雷炮的使用过程当中时常发生炮弹推送受阻导致的二次爆炸发生在炮筒内的炸膛现象。
炸膛现象发生容易诱发不同层级的事故，轻则导致设备产生结构性的损坏，影响设备使用寿命，提高投入成本，降低工作效率，重则造成操作人员受伤。
观察发现，产生炸膛现象的诱因复杂，包括炮弹保管不善出现涨壳，炮筒连发过多炮管变软，炮筒内出现异物，炮膛磨损过大等都会导致炸膛的发生，故难以彻底杜绝炸膛的现象。
智能化驱鸟器的研发及应用
具体 目标 ： 一是 灵敏度高 。只要 鸟类靠 近横担或者 电 跌 落 的 问 题 。 杆顶部就能立 即启动驱鸟措施 ； 二是 实用性强 。驱 鸟器通
过 自动发 出刺 耳的鸣叫声 ，把鸟惊飞 ，使之不敢靠近 ； 三 比 横 担 略 窄 ，重量 约 １ ５ ０ ０ ｇ ， 小 巧轻 便 。为 了便 于 维 护 、 是持 久性 强。驱 鸟器 日常运 转尤 其是 自动 启动蜂 鸣器 的 检修 ，在 侧面 特别设置 了侧 门。 能源供给要 充足、持久 ，不能采用 经常更换电池的方法 ，
ｌ ３ ０多天 的 观 测 发 现 ，效 果 很 好 。
每 次跳 闸 从停 电 到恢 复送 电至 少 ３ ０ ｍｉ ｎ ，平 均 在
４０ ～ ５ ０ ｒ ｕｉ ｎ。
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于是， Ｑ ｃ小组决定选择这种最佳／ ｊ － 案。
ｌ ４制 订 对 策 及 实 施
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１ 现 状调查
国网冀 北迁安 市供 电公司城 关供 电二 所整 个供 电辖 区，含水 利专供 线路在 内共有 ０ ． ４ ／ １ ０ ｋ Ｖ线路 ３ ５ ０ ｋ ｍ、 杆塔 ３ ８ ０ ０基 。２ ０ １ １ —２ ０ １ ４年 使用 “ 风轮 式驱鸟 器” 。在
其 次 ，解决 声控 系统 的智 能化 启动 问题 。通过 远红
“ 便 携 式移 动 电源” ，输 出 功 率 为 ２ Ａ， 容 量 为
以减少工 作量 ； 四是经济性 。因杆塔 数量众多 ，造价 不能 ２ ０ ０ ０ ０ ｍＡ，充 电 一 次 可 以 使 用 ３～ ４天 。 即 使 在 多 云 的 太高 ，必须 经济实用 ； 五是使用寿命长 。不能刚使用半年 天气 ，也 能吸储太阳能 ，只是速 度慢效率低 。
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无线遥控钛镭驱鸟炮的研究与开发
作者：王雨田跃孙明明邹新敏
来源：《电子技术与软件工程》2013年第22期
摘要针对中高空驱鸟的世界性难题，采用嵌入式技术、无线通讯技术、电控云台开发了一种新的遥控驱鸟装置，可有效满足机场的中高空驱鸟需求。
介绍该系统的系统结构及工作原理，讨论电机驱动，炮弹发射的安全监测，无线通讯等关键技术。
经过实地检验，证明该装置对机场高空驱鸟的适用性。
【关键词】中高空驱鸟机场驱鸟设备无线遥控
1 前言
在飞机起飞降落及飞行过程中，由于高速运动的飞机具有巨大的冲击力，如果与飞行者的鸟类发生相撞，可能对飞机造成致命的伤害，业内称为“鸟撞事故”，是一种多发性、危险性事件，有可能造成重大经济损失及人员伤亡，影响民航或部队的正常飞行或训练备战任务。
目前，全世界每年约发生1万例此类事故，国际航空联合会已把鸟害升级为“A”类航空灾难。
由于机场周边环境以草地为主，食物丰富吸引大量鸟类聚集，造成容易在机场附近发生鸟撞。
所以，在机场范围内安装驱鸟设备是防止鸟撞事故的有效途径。
机场驱鸟设备可分为两大类，一类以长期性的驱逐鸟类为目的减少机场及其周围鸟类生存数量，目前以激光驱鸟器为主要代表；另一类则是在飞机起飞着陆等易发事故阶段进行实时驱鸟，以直接减少鸟撞事故的发生为目的，目前以靠声音驱鸟的驱鸟设备为主。
传统的实时驱鸟设备主要通过定向声波、超声波、电子爆破音、煤气炮等方法驱鸟，以上手段比较容易被鸟类适应，同时有固定安装有驱鸟范围限制以及高空驱鸟效果随高度上升而衰减等缺点。
所以研发一种可以有效满足机场高空驱鸟要求，同时能对抗鸟类适应性的驱鸟设备对机场安全非常必要。
2 关于钛镭遥控驱鸟炮
钛镭弹是一种适于飞机场驱鸟的专用驱鸟弹，电控击发、腾空炸响、具有声、光[3]、振动、气浪冲击。
具有良好的驱鸟效果。
通过发射钛雷弹的方式驱鸟，由于快速可控追踪鸟群腾空爆炸，释放点距鸟群很近，使得鸟群对钛雷弹爆炸发出的声音、闪光和物理冲击影响效果较佳，鸟群受惊后可以在相对较长时间远离空中爆炸位置，在跑道上空达到较好的驱鸟效果。
钛雷弹发射高度可达100-150m，可以有效满足机场高空驱鸟需求。
无线遥控驱鸟炮，利用重载电控云台原理，通过平面转动、俯
仰角转动传感器采集发射位置信号，使炮管可在水平360°、俯仰30到80°的范围内转动。
通过遥控控制驱鸟炮，达到安全易于发射的目的。
无线遥控鈦镭驱鸟炮由可控重载云台、电子点火鈦镭弹发射炮管、无线通讯控制系统、手持无线控制器、电源系统构成。
无线遥控钛镭驱鸟炮包括：钛镭弹发射炮管和点火装置，电控平面与俯仰转动控制云台和无线遥控管理、发射与显示手持控制器的整套系统。
发现鸟群后，通过遥控器发出转动信号，快速转动炮口，调整好角度后，通过遥控器发出点火信号，发射钛雷弹驱逐鸟群，达到实时驱鸟目的。
2.1 驱鸟炮的设计方案及实现
驱鸟炮功能为迅速转动炮口，发射钛雷弹达到驱鸟目的。
驱鸟炮包括电控云台，炮弹发射装置，控制盒。
其中电控云台用来控制炮口水平及俯仰角度，包括机械装置及两个绝对位置角度传感器，角度传感器采用北京天海科科技发展有限公司的数字量输出磁敏绝对位置传感器，有良好的环境适应性。
炮弹发射装置包括电点火系统，以及炮弹发射状态的监测装置；控制盒主要包括通信模块，控制核心，云台控制模块，点火控制模块，掉电保护模块。
为防止突然掉电造成的角度误差，采用外加铁电存储器的方法进行角度信息的掉电保护：将角度信息存储到外加铁电存储器里，每次系统启动时从存储器里读取角度信息。
通过这种方法能有效进行角度信息的掉电保护。
为了保障鈦镭驱鸟炮发射安全，本系统特意设计了点火自动检测系统。
通过对瞬间电子点火通电电流监测，在遥控器得到发射炮管编号变色显示，使操控人员方便掌握是否发射鈦镭弹的显示。
所以需要添加点火监测，通过对点火过程的监测监控炮弹状态，增加安全性。
点火命令执行过后，将点火监测信息发射到遥控器，便于监测。
通过对点火回路的电流进行监测达到点火监测的目的。
云台控制模块通过H桥电路控制电机转动，通过绝对位置角度传感器确定角度，达到控制炮口角度的目的。
H桥控制电路如图2所示。
2.2 遥控器的设计方案与实现
遥控器的主要功能为接收驱鸟炮发出的信号，其中包括驱鸟炮俯仰及水平角度信息和炮弹放射状态；对驱鸟炮进行控制，主要为电控云台的水平及俯仰角度控制和点火控制；可以通过一部遥控器操控多台驱鸟炮。
遥控器主要包括单片机（MCU）、接收模块与天线、显示屏（功能：平面转角、俯仰角、驱鸟炮位选项、发射炮管选项、是否成功发射安全性显示）各种功能按键等。
图2为遥控器工作流程图。
系统的控制核心为单片微控制器，用来控制显示屏，按键系统以及无线通讯模块。
通过编程实现三个控制界面炮位选择、炮管选择及角度控制的自由切换。
通过炮位选择界面可以实现对多台驱鸟炮的控制；通过炮管选择界面可以实现炮弹发射控制及炮弹发射状态监测；通过角度界面控制驱鸟炮水平俯仰角度。
系统通过无线模块接收驱鸟炮发射的角度及发射信息，通过单片机在OLED显示屏上显示，通过按键系统向单片机输入控制信息，再通过无线模块向驱鸟炮发送控制及点火信号。
3 结论
为满足机场中高空驱鸟的实际需求，针对现存机场实时驱鸟设备的不足，开发设计了无线遥控鈦镭驱鸟炮。
可实现炮口转动；遥控控制；遥控发射；采用OLED显示屏，可有效显示角度、炮管、炮位、发射状态等信息；具有掉电保护，炮弹发射安全监测等功能。
达到了以下要求：无线遥控鈦镭驱鸟炮发射角度可以实现平面360°转动，俯仰30～85°转动；炮口转动速度15 秒/圈；无线遥控可以为近距离150m，远距离2000米两种型号；无线遥控可以实现对多炮身遴选逐一控制，给出炮身相应平面与俯仰即时角度显示；无线遥控每个炮管炮管电击发及发射是否完成状态监测。
经过在东北三省十余机场的实地试验，以及首都机场的试用，可实现80-150m范围的中高空驱鸟区域进行有效驱鸟，且鸟类对此类驱鸟方式的适应性明显降低，满足了机场中高空驱鸟的实际需求，克服了现存机场实时驱鸟设备的不足，达到了预期设计目的。
参考文献
[1]L Y D， L C J， M E R. Hazing and movements of Canada geese near Elmendorf Air Force Base in Anchorage [J]International Biodeterioration and Biodegradation，2000.
[2]郝锡联，易国栋.机场驱鸟方法的探究[J].吉林师范大学学报（自然科学版），2005（02）.
[3]江超，程愿应，王又青，et al.一种新型激光驱鸟器的研究[J].激光杂志，2002（04）.
[4]高东林.单片机系统可靠掉电保护的实现[J].测控技术，2002（01）.
[5]黄锡珉.有源矩阵OLED[J].液晶与显示，2003（03）.
作者单位
北京科技大学北京天海科科技发展有限公司北京市 100083。