【文章內(nèi)容簡介】 been installed in lots of military airport . The system operates stably in birdwork, plays a significant role and achieves good bird linkage device gets high affirmand appraise of the bird staff in the airport, and receives the military leaders’praise.Key Words: bird impact 。 Linkage bird equipment 。 Birds collection equipment。 FM radioClassification: TN921第一章 緒論 引言鳥撞是指高速運行在空中或者地面的飛機(jī)與空氣中的鳥類碰撞造成的事故。在撞擊的過程當(dāng)中，由于鳥類運動狀態(tài)的巨大改變超出了鳥類身體的承受程度，造成鳥類死亡，肢體分裂，因此鳥撞更類似軟體碰撞[1]。鳥撞具有突發(fā)性和多變性的特點，由鳥撞造成的飛行事故不僅帶來經(jīng)濟(jì)損失，同時帶來更大的生命安全隱患，時刻威脅著乘客和空勤人員的人身安全，輕微鳥撞導(dǎo)致飛機(jī)部件損壞，嚴(yán)重鳥撞則會引發(fā)機(jī)毀人亡[24]。鳥撞是威脅飛行安全的一個重要因素，也嚴(yán)重影響了空軍的飛行訓(xùn)練和航空業(yè)的正常運營。大致統(tǒng)計結(jié)果顯示，從 20 世紀(jì) 60 年代以來，全球范圍內(nèi)鳥撞已導(dǎo)致 80 架民用航空飛機(jī)、250 架軍用戰(zhàn)斗機(jī)型損毀；在我國由于鳥撞原因造成的事故征候也已占事故征候總數(shù)的 1/3。鳥撞問題現(xiàn)今已經(jīng)被航空界確定為最為嚴(yán)重的“A”類航空安全災(zāi)難[5]。隨著綠化質(zhì)量越來越高，機(jī)場以及周邊的環(huán)境成為適合鳥類棲息的場所，在堅持生態(tài)平衡的原則下和不傷害鳥類的前提下避免鳥撞飛機(jī)事故的發(fā)生，在人與自然和諧相處的情況下將鳥類驅(qū)趕出特定區(qū)域，確保飛機(jī)的安全起飛和降落[67]。對于航空業(yè)而言，低空區(qū)域是鳥類經(jīng)?；顒拥膮^(qū)域，隨著飛機(jī)的速度越來越快，聲音越來越小，飛機(jī)在起飛和降落階段發(fā)生鳥撞的可能性大大增加，鳥撞事故對航空業(yè)帶來了巨大的財產(chǎn)損失和人員傷亡。世界各國相關(guān)行業(yè)的專家都在努力尋求一種有效的方法避免鳥撞飛機(jī)事故的發(fā)生，所以對機(jī)場區(qū)域的鳥情信息采集、長期的分析處理，對航空業(yè)的發(fā)展有著長遠(yuǎn)的意義，同時將驅(qū)鳥設(shè)備和機(jī)場的鳥情信息緊密聯(lián)系起來，實現(xiàn)了驅(qū)鳥工作的高效準(zhǔn)確性，避免了驅(qū)鳥設(shè)備盲目動作，降低了機(jī)場驅(qū)鳥設(shè)備長期單調(diào)重復(fù)動作的可能性，應(yīng)對了鳥類對驅(qū)鳥設(shè)備的耐受性問題。 課題的來源和意義本課題來源于山東省科技發(fā)展項目，是山東師范大學(xué)和空軍某部的合作項目。本文所研究的基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)場智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)是根據(jù)軍方對機(jī)場驅(qū)鳥工作的長期研究所提出的需求，經(jīng)過雙方長期對多個機(jī)場驅(qū)鳥工作和設(shè)備的長期考察和調(diào)研，對機(jī)場區(qū)域的鳥情隱患的調(diào)查，驅(qū)鳥現(xiàn)狀的探討和發(fā)展趨勢的探討，實現(xiàn)機(jī)場驅(qū)鳥工作的科學(xué)智能化，將計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器等技術(shù)與機(jī)場驅(qū)鳥工作結(jié)合，提升機(jī)場驅(qū)鳥的自動化和智能化。本系統(tǒng)中的埋地式聲驅(qū)炮已經(jīng)申請發(fā)明專利并取得證書，智能驅(qū)鳥機(jī)器人也已經(jīng)申請發(fā)明專利，正在審批中。本課題所研制的基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)場智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)對機(jī)場驅(qū)鳥工作的開展有著重大2的推動作用。過去機(jī)場鳥情信息的管理存在多個問題，鳥情信息通過手寫記錄的方式將機(jī)場區(qū)域的鳥情信息記錄下來，飛行結(jié)束后進(jìn)行統(tǒng)一整理，存在著鳥情資料規(guī)范性差、實時性差等問題，采用鳥情信息采集系統(tǒng)可以實時通過鳥情采集設(shè)備和無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)將鳥情信息快速準(zhǔn)確采集并通過鳥情信息數(shù)據(jù)庫管理分析，在鳥情信息采集工作中大大節(jié)省了人力。機(jī)場舊的驅(qū)鳥設(shè)備破舊落后，驅(qū)鳥無效，本文所研究的聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備將驅(qū)鳥設(shè)備的動作和鳥情信息緊密聯(lián)系，根據(jù)鳥情信息制定有針對性的驅(qū)鳥命令，開啟特定的驅(qū)鳥設(shè)備，避免了驅(qū)鳥設(shè)備的盲目啟動，應(yīng)對了鳥類對驅(qū)鳥設(shè)備的適應(yīng)性，改善了驅(qū)鳥設(shè)備的效果。該系統(tǒng)在多個軍用機(jī)場穩(wěn)定運行，大大改善了機(jī)場飛機(jī)起飛和降落環(huán)境，為航空安全做出了貢獻(xiàn)，該系統(tǒng)中的聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備受到了機(jī)場驅(qū)鳥工作人員的贊賞，大大節(jié)省了機(jī)場驅(qū)鳥人力和財力支出。 國內(nèi)外驅(qū)鳥和相關(guān)技術(shù)的研究現(xiàn)狀和趨勢機(jī)場驅(qū)鳥是機(jī)場飛行保障工作中的一項重要工作，國內(nèi)外各個機(jī)場的飛行保障人員中都配備了專業(yè)的驅(qū)鳥隊伍，為保障飛行安全，避免鳥撞飛機(jī)事故的發(fā)生，機(jī)場驅(qū)鳥隊員采用各種方法與鳥兒拉起了對抗戰(zhàn)，世界各國的專家都在借助各種力量研究新的有效的驅(qū)鳥手段。 國內(nèi)外驅(qū)鳥的現(xiàn)狀以及問題為了達(dá)到機(jī)場飛行的凈空標(biāo)準(zhǔn)，國內(nèi)外機(jī)場采用了各種方式驅(qū)鳥，目前各個機(jī)場已經(jīng)配備了一些比較常見的基本驅(qū)鳥設(shè)施，這些設(shè)備主要以恐嚇的方式進(jìn)行驅(qū)鳥，但是這些設(shè)備在起初安裝的時間內(nèi)對鳥類具有一定的驅(qū)趕效果，時間長了，鳥兒對這些設(shè)備具有一定的適應(yīng)性，設(shè)備失去了驅(qū)鳥價值。目前機(jī)場上常見的驅(qū)鳥方法有：（1）視覺驅(qū)鳥[8]，良好的視覺使鳥類能夠及時發(fā)現(xiàn)天敵的存在，形象驅(qū)趕就是利用鳥類的這一特性。形象驅(qū)趕的經(jīng)典方法主要有豎立稻草人或在旗幟上畫上鳥類天敵的恐怖圖案，對鳥類起到視覺上的恐嚇驅(qū)趕，在氣球上繪制鷹眼、在飛機(jī)上畫圖案來驅(qū)趕鳥類，在機(jī)場上安裝彩帶、反光風(fēng)輪、閃光帶等，利用光線發(fā)射來對鳥類眼睛進(jìn)行刺激性驅(qū)趕。（2）聽覺驅(qū)鳥，機(jī)場上現(xiàn)在一般配置的聲音驅(qū)鳥設(shè)備主要包括煤氣壓縮炮、音頻驅(qū)鳥器、驅(qū)鳥車等設(shè)備。煤氣炮驅(qū)鳥[9]，模仿槍支的實際聲光效果，在不殺害鳥類的前提下起到驅(qū)逐的作用；音頻驅(qū)鳥器主要是通過大功率功放機(jī)和低音號角播放鳥類天敵的聲音或者鳥類慘遭殺害的慘叫聲；驅(qū)鳥車屬于機(jī)場驅(qū)鳥工作的基本配置，驅(qū)鳥車能夠選擇性播放多種鳥類害怕的聲音進(jìn)行恐嚇性驅(qū)鳥，機(jī)場驅(qū)鳥人員通過敲打鑼鼓和燃放鞭炮的方式對鳥類進(jìn)行聲音性驅(qū)鳥。（3）物理驅(qū)鳥，物理方法主要包括驅(qū)鳥刺、引導(dǎo)式驅(qū)鳥[10]和網(wǎng)捕獵殺等。鳥刺是在一個圓形底座上設(shè)置許多針體，導(dǎo)致鳥類無法停落在機(jī)場區(qū)域，避免了鳥害的產(chǎn)生。在合適3的位置為鳥類“筑巢”，安裝有一定容量的籃、盆，引導(dǎo)鳥類在固定的位置安家，變堵為疏。網(wǎng)捕和獵殺的方式長期進(jìn)行具有明顯的效果，但是槍殺的方式破壞了生態(tài)平衡。（4）化學(xué)驅(qū)鳥[11]，化學(xué)驅(qū)鳥是指使用特殊的化學(xué)藥品，在機(jī)場上的重要區(qū)域進(jìn)行噴灑，刺激驅(qū)趕鳥類。還可以在機(jī)場放置各種猛禽的糞便，鳥類聞到這種猛禽的特殊氣味會逃離機(jī)場，在機(jī)場草坪區(qū)域噴灑農(nóng)藥，減少鳥類食物的數(shù)量，切斷食物鏈的方法來降低機(jī)場鳥類數(shù)量。（5）生態(tài)驅(qū)鳥，生態(tài)驅(qū)鳥主要是種綠引鳥，在不影響飛機(jī)航行的區(qū)域建立適合鳥類生活的環(huán)境，同時整治機(jī)場周圍的生態(tài)環(huán)境，減少鳥類的數(shù)量[12]，鳥類的生存離不開三個方面：水、食物、巢。水是生命之源，除了能滿足鳥類對水的生理需要外，還有微小生物，各種昆蟲和水生動植物是鳥賴以生存的基礎(chǔ)，而這些小生物又是鳥的食物，所以有水的地方，鳥類的活動頻繁。除微小生物外，植物的果實也是鳥類的主要食物之一，植物果實多的地區(qū)鳥類活動就猖獗。因此必須清除機(jī)場周圍的水源，將跑道周圍的草控制在適當(dāng)?shù)母叨?，不讓其開花結(jié)果。以上種種驅(qū)鳥方式中在剛使用的短時間內(nèi)都有明顯效果[13]，但是長時間下來鳥類的耐受性使這些驅(qū)鳥設(shè)備失去了效果。機(jī)場上的很多充氣氣球都被鳥類啄爛，甚至有鳥類在煤氣炮、音頻驅(qū)鳥器上拉屎，有和驅(qū)鳥人員挑釁的意味；化學(xué)驅(qū)鳥方式長期使用積累對環(huán)境產(chǎn)生了很大的破壞；網(wǎng)捕獵殺的方式具有明顯的效果，但是破壞了生態(tài)平衡，違背了驅(qū)鳥不傷鳥的原則；生態(tài)驅(qū)鳥是一項長久的工作，無法短期內(nèi)有效的降低機(jī)場上的鳥類數(shù)量。 國內(nèi)外驅(qū)鳥的研究趨勢國內(nèi)外現(xiàn)在使用的驅(qū)鳥方式雖然成熟穩(wěn)定，但是隨著使用時間的增加，這些驅(qū)鳥設(shè)備基本落伍，造成舊設(shè)備無法驅(qū)趕新鳥的局面。因此當(dāng)今的驅(qū)鳥工作成為全世界的難題，世界各國都在尋求一種有效的驅(qū)鳥方式來保證機(jī)場飛行的安全，降低航空業(yè)的損失。目前國內(nèi)外驅(qū)鳥的研究趨勢是尋求的驅(qū)鳥方法正在一步一步的和高科技結(jié)合，采用高科技的手段智能化驅(qū)鳥。美國正在研制雷達(dá)探鳥系統(tǒng)，變被動驅(qū)鳥為主動驅(qū)鳥。激光驅(qū)鳥、超聲波驅(qū)鳥也正在投往機(jī)場驅(qū)鳥工作中，將來這些高端的驅(qū)鳥設(shè)備將成為機(jī)場驅(qū)鳥工作的有效基礎(chǔ)設(shè)施。同時各國都在積極研究鳥情資料，對機(jī)場區(qū)域的鳥情資料進(jìn)行長期的采集，采用人工智能、數(shù)據(jù)挖掘等方法對鳥情信息進(jìn)行分析處理，從機(jī)場驅(qū)鳥變成鳥情隱患的預(yù)警，避免鳥撞事故的發(fā)生。 本文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點通過對當(dāng)今國內(nèi)外機(jī)場驅(qū)鳥現(xiàn)狀資料的查閱和驅(qū)鳥工作研究趨勢的分析，并且對國內(nèi)多個機(jī)場的驅(qū)鳥工作進(jìn)行了長期的實地調(diào)研，總結(jié)了機(jī)場驅(qū)鳥工作的短處和需求。決定研制基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)場智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)來滿足機(jī)場驅(qū)鳥工作的需要，沿著國內(nèi)外機(jī)場驅(qū)鳥的4研究趨勢，借助計算機(jī)、嵌入式、電子通信、物聯(lián)網(wǎng)等高端新技術(shù)實現(xiàn)機(jī)場驅(qū)鳥的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化。 本文的主要研究內(nèi)容本文研制的基于物聯(lián)網(wǎng)的機(jī)場智能化驅(qū)鳥系統(tǒng)采用 Zigbee 技術(shù)、短波技術(shù)在機(jī)場組建無線鳥情指令傳輸網(wǎng)絡(luò)，利用嵌入式系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、GPS、調(diào)頻技術(shù)等研制鳥情采集設(shè)備和聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備，通過無線網(wǎng)絡(luò)將鳥情采集設(shè)備、聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備和數(shù)據(jù)庫管理平臺結(jié)合起來，實現(xiàn)了機(jī)場鳥情信息和聯(lián)動驅(qū)鳥緊密聯(lián)系，提高了驅(qū)鳥效果。本文所研究的主要內(nèi)容如下：（1）對一期項目鳥情信息采集系統(tǒng)中的無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了改造設(shè)計，增加了溫度報警保護(hù)、中繼站、主站狀態(tài)檢測管理系統(tǒng)，提高了無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，將網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)實時監(jiān)管。（2）根據(jù)機(jī)場驅(qū)鳥工作人員對機(jī)場驅(qū)鳥工作的需要，對鳥情信息采集設(shè)備進(jìn)行了升級研制，將嵌入式 Linux 操作系統(tǒng)應(yīng)用到鳥情信息采集設(shè)備中，實現(xiàn)了對機(jī)場鳥情信息位置、種類、數(shù)量、圖像的準(zhǔn)確采集，同時能夠通過鳥情信息采集設(shè)備緊急控制聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備。升級后的鳥情信息采集設(shè)備更符合機(jī)場驅(qū)鳥工作的需要，運行更加穩(wěn)定，操作更加方便。（3）總結(jié)了機(jī)場上現(xiàn)有驅(qū)鳥設(shè)備的弊端，研制出了聯(lián)動驅(qū)鳥機(jī)器人，智能驅(qū)鳥機(jī)器人集成了播音模塊、電磁炮模塊、轉(zhuǎn)動裝置、擺臂裝置等，完成了智能驅(qū)鳥機(jī)器人的硬件設(shè)計和嵌入式軟件開發(fā)。根據(jù)機(jī)場的實際鳥情隱患信息啟動聯(lián)動智能驅(qū)鳥機(jī)器人，解決了機(jī)場以前無鳥情設(shè)備動作，有鳥情設(shè)備不能及時動作的弊端。（4）根據(jù)生物學(xué)鳥類專家的建議，研制出了埋地式機(jī)場誘導(dǎo)式聲驅(qū)炮，有效應(yīng)對了機(jī)場鳥類對驅(qū)鳥設(shè)備的耐受性問題?？紤]到機(jī)場對跑道周圍環(huán)境的高度要求，將聲驅(qū)炮每個單體裝置設(shè)計成隱藏式產(chǎn)品，在不工作狀態(tài)下隱藏到地面以下，避免影響飛機(jī)的起飛和降落。 本文的創(chuàng)新點（1）采用無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)將機(jī)場鳥情信息和聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備緊密聯(lián)系起來，過去舊的驅(qū)鳥設(shè)備單調(diào)重復(fù)動作，應(yīng)對了鳥類對驅(qū)鳥設(shè)備的耐受性問題，同時驅(qū)鳥設(shè)備的在線管理可以實現(xiàn)驅(qū)鳥動作的多變性，實現(xiàn)了因地制宜、因時制宜。（2）制定加密協(xié)議將無線驅(qū)鳥網(wǎng)絡(luò)、鳥情信息采集設(shè)備和聯(lián)動驅(qū)鳥設(shè)備在線管理，確保網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備的正常工作，防止設(shè)備故障導(dǎo)致的鳥情隱患無法解除，導(dǎo)致鳥撞事故的發(fā)生。（3）國內(nèi)首次將計算機(jī)學(xué)、生物學(xué)、嵌入式開發(fā)和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)應(yīng)用到機(jī)場驅(qū)鳥工作中，實現(xiàn)了驅(qū)鳥設(shè)備的智能化，驅(qū)鳥工作正規(guī)標(biāo)準(zhǔn)化。5第二章 智能化機(jī)場驅(qū)鳥系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)和電信網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，將能夠查詢到的物理對象接入互聯(lián)網(wǎng)或者電信網(wǎng)絡(luò)中去，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是將傳感器技術(shù)、各種先進(jìn)算法相結(jié)合的新興技術(shù)。 物聯(lián)網(wǎng)概述物聯(lián)網(wǎng)[14]是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。它有兩層意思，第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，將傳統(tǒng)的用戶延展到任何的物體上，實現(xiàn)物體和物體之間的信息交互。主要體現(xiàn)了安全性、規(guī)模性和流動性的特點。 物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展1995 年比爾蓋茨首先提出了物聯(lián)網(wǎng)的概念[15]。2009 年 1 月 IBM 提出“互聯(lián)網(wǎng)+物聯(lián)網(wǎng)=智慧地球”的理念并做為振興經(jīng)濟(jì)的重要戰(zhàn)略。2009 年 8 月國家總理溫家寶“感知中國”的講話對我國物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展起了巨大的推動作用，帶領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)的開發(fā)和研究進(jìn)入一個新的高潮，截至 2010 年，發(fā)改委、工信部等商議了新一代信息技術(shù)研究，完善了一系列對新信息技術(shù)支持的新政策。 物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用隨著各項高新技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)進(jìn)入到各行各業(yè)中，廣泛應(yīng)用在第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)中，同時物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也推動了許多相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用類型主要分為四種類型，數(shù)據(jù)采集型、自動化控制型、日常生活型和定位跟蹤型[16]。（1）數(shù)據(jù)收集型數(shù)據(jù)收集，是利用特殊的裝置從系統(tǒng)的外部收集需要的數(shù)據(jù)并傳輸?shù)较到y(tǒng)內(nèi)部的特定的接口。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域。包括圖像、聲音的錄入工具。數(shù)據(jù)采集一般是為了獲得溫度、壓力等物理現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。（2）自動化控制型自動化控制主要是應(yīng)用在控制設(shè)備，從制造業(yè)等體力勞動中將人類解放出來，應(yīng)用在生活工作的各個方面，自動化水平已經(jīng)成為衡量國防科技和工農(nóng)業(yè)的重要指標(biāo)。（3）日常生活型6物聯(lián)網(wǎng)的目的就是為了實現(xiàn)物體與物體間的信息交換與通訊，最終改善人類的生活方式，提高人們的生活質(zhì)量。物聯(lián)網(wǎng)的生活型應(yīng)用主要表現(xiàn)在智能家居、客運物流、旅游、保險、資源再生與循環(huán)利用等方面。典型的例子有交通卡、智能家居、工業(yè)和樓宇自動化等。（4）定位跟蹤型基于物聯(lián)網(wǎng)的定位追蹤方式多種多樣，涉及到射頻技術(shù)、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和 GPS 定位技術(shù)，目前常見的定位系統(tǒng)中短距離的定位系統(tǒng)采用的是射頻技術(shù)和無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合，中長距離的定位系統(tǒng)采用的是無線網(wǎng)絡(luò)和 GPS 結(jié)合的定位系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使得全球物物相連，定位跟蹤也就成為物聯(lián)網(wǎng)一個重要的應(yīng)用。 物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)架由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成[17]，物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)架和人體結(jié)構(gòu)原理一致，感