用于威慑动物的方法和系统

摘要

一种动物威慑系统投射偏振光以威慑动物。该光可以是平面偏振光并且该偏振可以随着时间改变。该系统特别适合于威慑鸟，但是也可以应用于威慑其他的对光的偏振敏感的动物，例如蜜蜂和黄蜂。该系统可以在葡萄园或果园、或在机场周围、或在任何其他的出现鸟害问题的位置使用。

说明书

技术领域

本发明涉及用于威慑动物的系统和方法，具体地但是不排除地涉 及用于威慑鸟的系统和方法。

背景技术

众所周知，鸟对园林作物和一些其他的农作物的损害对于世界粮 食生产具有巨大的经济影响，导致每年总计数百亿美元的损失。这类 成本的主体由实际的作物损失组成，但是极大部分由与减轻这种损害 相关的成本组成。这对于例如樱桃和酒用葡萄的、贵重的和一般集中 种植的作物的种植者是特别地准确的。在生长了樱桃和葡萄两者的新 西兰中奥塔哥（Central Otago），种植者在保护它们的作物免受鸟害上 每年每公顷可以花费数千美元。

到目前为止，鸟类控制的最有效的形式是使作物完全包围在鸟网 内。这通过网的成本和安装以及此后移除该网需要的劳动成本而导致 成本增加。这导致降低的收益余额和/或增加消费者的成本。换句话说， 物理障碍至少某种程度地起作用，但是以极大的成本。另外，诸如网 的物理障碍常常是不好看的和令人厌恶的。

存在其他的形式的鸟类控制，但是没有一个像通过网包围一样有 效。这些其他形式的控制包括诸如由“气枪”或猎枪产生的大声的噪 音、通过扩音器网络播放的记录的鸟的痛苦叫声、不同设计的稻草人、 牵线风筝、和“驯化的”猎鹰。全部这些都具有它们的缺点，尤其是 环境适应的因素，因为鸟很快地习惯于噪音和稻草人。

在其他的环境中，诸如机场，鸟也会引起不期望的损害。所谓的 “鸟撞”导致对飞机的极大损害，尤其在起飞和着陆期间。修理对航 空器造成的物理损害是很昂贵的并且该损害可以使得飞机在相当长的 时间段不能飞行。

当在晚上游船被照亮时也将鸟吸引到游船。这对于乘客可以是使 人讨厌的并且产生每个早晨进行全面清扫工作的需要。

在城市中，污染公共空间并且侵扰人们享受那些空间的鸟（尤其 是鸽子）可以是不期望的。

在许多环境中（包括机场和城市），利用诸如网的物理障碍完全 包围是明显不可能的。另外，物理障碍可以被使用但是是昂贵的并且 是不好看的。

昆虫，尤其是蜜蜂和黄蜂，也导致葡萄园和果园中的极大的损害。 通过诸如鸟网的许多物理障碍对诸如蜜蜂和黄蜂的昆虫当然是完全无 效的。

本发明的目的是提供一种用于威慑动物的改进的系统和方法，或 至少向公众提供一种有用的选择。

发明内容

在本发明的第一方面中提供了一种动物威慑装置，该装置包括光 源和偏振器，该光源提供在目标动物可发觉的波长范围中的光，该系 统被配置为在要威慑动物的区域上投射偏振光。

优选地该偏振器是可变元件，该可变元件被配置为随着时间改变 投射光的偏振。

优选地该可变元件是旋转偏振滤波器(rotating polarisingfilter)。

优选地该滤波器是平面偏振滤波器(plane polarising filter)。

优选地该滤波器以范围在每分钟1至500周的速率旋转。优选地 该滤波器以范围在每分钟1至75周的速率旋转。

优选地随着时间改变该滤波器的旋转速率。优选地以随机的方式 改变该旋转速率。

优选地该目标动物是鸟。

该第一方面也包含动物威慑系统，该系统包括两个或更多个这种 装置。

在本发明的第二方面中提供了一种用于威慑动物的方法，该方法 包括：投射在目标动物可发觉的波长范围中的偏振光。

优选地随着时间改变投射光的偏振。

优选地该使用旋转偏振滤波器改变偏振。

优选地该滤波器是平面偏振滤波器。

优选地该滤波器以范围在每分钟1至500周的速率旋转。优选地 该滤波器以范围在每分钟1至75周的速率旋转。

优选地该方法包括随着时间改变该滤波器的旋转速率。优选地以 随机的方式改变该旋转速率。

优选地该目标动物是鸟。

附图说明

现在将参考附图而只通过示例的方式描述本发明，其中：

图1是根据一个实施例的动物威慑系统的示意图；

图2示出了根据进一步的实施例的系统；

图3示出了来自图2的系统的可变偏振器布置；

图4示出了来自图3的布置的滚轮；

图5示出了根据进一步的实施例的系统；以及

图6是申请人的系统的测试结果图。

具体实施方式

已知的是，许多鸟类可以发觉各种光学性质的光。相信鸟在导航 中使用了这种能力。

同样地已知的是一些糖可以对光的偏振产生效果。例如，众所周 知不同的糖（例如葡萄糖、蔗糖、果糖、麦芽糖）是右旋的并且其他 的是左旋的（例如乳糖）。这些糖将光向右（对于右旋糖）或向左（对 于左旋糖）旋转。

不受理论限制地，申请人相信通过在水果内的糖对光的偏振的作 用，鸟可以被成熟的水果吸引。例如，可能的是鸟可以在成熟浆果附 近看到光晕、光棘（spike）或其他视觉效应。该理论例如与鸟发觉和 消耗成熟葡萄，同时留下未触及的邻近的还没有完全成熟的葡萄的能 力是一致的。类似地，蜜蜂和黄蜂也在葡萄园和果园中导致极大的损 害，也在寻找成熟水果中的糖。再次不受理论限制地，申请人相信蜜 蜂和黄蜂也可以通过水果中的糖的偏振效果而被成熟的水果吸引。

申请人已经发明了一种用于基于鸟和/或其他动物对偏振光的敏 感性来威慑鸟和/或其他动物的方法和系统。

申请人的发明依靠在要威慑动物的区域上投射偏振光，以便迷惑 鸟和/或其他的动物，扰乱它们，使得它们不舒服或否则威慑它们。在 优选实施例中，本发明也涉及改变光的偏振，以便迷惑鸟和/或其他的 动物，扰乱它们，使得它们不舒服或否则威慑它们。

图1图示了根据一个实施例的威慑系统。系统1包括向光源3供 电的电源2。电源2可以是任何适当的源，包括主电力连接、电池、光 伏系统等。可以结合光传感器开关以在黑暗时间期间“关闭”系统。 光源3也可以是任何适当的现有的源，例如包括泛光灯。另外，当天 气适当时利用反射器使用日光也可以是可能的。

光源应当是使得光的波长可以由要威慑的动物发觉。可以使用宽 波长范围。一般来说，申请人相信鸟对于人类所谓可见光谱是敏感的。 申请人理解存在敏感性差异，尤其在该光谱的红外和紫外端。然而， 提供在可见光谱区中的宽波长范围一般将是适当的。

系统1也包括可变光学元件4，其在一个实施例中是被布置以旋 转的平面偏振滤波器。在使用中，光源产生由虚线6指示的光束。该 光束经过旋转平面偏振器4并且被投射在要威慑鸟的区域上。图1中 光束被投射在包括数行葡萄9的葡萄园8上。因此葡萄园上投射的光 束是具有旋转偏振面的平面偏振的。

该旋转滤波器可以以范围在每分钟1至500周、优选地每分钟1 至75周的速率旋转。对于不同的目标动物，适当的速率可以是不同的。 另外，为了减少动物变得习惯于变化偏振的风险，旋转的速率可以改 变，可能地以随机方式改变。

可以借助连接到可变速电动机的带传动等来驱动旋转滤波器。替 代地可以使用带有可变齿轮传动的电动机驱动。在一些应用中，无刷 DC12V或24V电动机可以是适当的。滤波器可以被安装在具有四个滚 轮的框架中，滚轮中的一个由适当直径的摩擦驱动滚轮驱动。替代地 旋转滤波器可以被可旋转地安装在轴上。在一些应用中可以在旋转滤 波器上提供一个或多个叶片使得通过风驱动旋转。

图2至4示出了进一步的实施例。该装置可以包括适于期望的应 用的支撑物10。例如，支撑物10可以是永久固定的柱或下端固定于可 移动基座（未示出）的金属管状柱。替代地，该装置可以被固定于建 筑物或其他结构的侧面。

可以是在上面讨论的任何源的电源2通过连接12向电力和控制单 元13供电。供应的电力优选地是干线电力（在新西兰是50Hz的230V AC，但在其他国家是其他的电压和频率）。

电力和控制单元13通过连接14优选地以干线电压向镇流器15供 应电力。镇流器15通过连接16连接到光源3。光源3可以支撑在光源 支撑物17上，该光源支撑物17被安装于在支撑物10上的平台18。可 以使用用于在支撑物10上支撑光源3的任何适当的布置。在示出的实 施例中，在光源支撑物15上支撑镇流器14，但是也可以在需要镇流器 的位置使用任何适当的支撑布置。光源3可以是例如120瓦的适当额 定功率的、一般发射白光的紧凑型荧光灯泡。申请人相信这种光源在 超过100米的范围上是有效的。其他的额定功率可以适于其他的应用。 例如，可以通过将小型旋转偏振器与低功率光源（例如，LED光源） 结合来制作小型家用单元。这种小尺寸设备可以用于保护小块草莓地 或果树等。

光源可以安装在泛光灯外壳等中以向前投射光。

电力和控制单元也可以通过连接21向驱动布置20提供电力。以 适当的电压为驱动电动机提供电力。在示出的实施例中，驱动布置优 选地包括24DC电动机，并且电力和控制单元包括将干线电源转换成 24V DC的适当的电路。技术人员充分地理解这种电路并且不需要进一 步地讨论。

在光源的前面放置了由驱动布置20驱动的可变偏振元件4。在图 3的前视图中更详细地示出了可变偏振元件4。框架30可以被安装于 平台18并且可以包括四个侧面部件31，该四个侧面部件31被布置为 形成正方形或菱形。

在框架30的每一个角部，使用正面和背面角部板35安装滚轮33、 34，在图3中只可以看到正面和背面角部板35中的正面角部板。在插 销36或其他的提供轴的部件上安装每一个滚轮33、34。这些滚轮33、 34支撑偏振滤波器38，该偏振滤波器38通常被形成为盘。如图4所 示的滚轮可以被形成在三个部分中以提供在两个具有较大直径的外部 区域40之间的凹进的中部区域39。偏振滤波器38的边缘将牢固地骑 乘在这些中部凹进中，保持滤波器38在框架30之内适当地对准。

角部中的三个具有形成有槽42的角部板35，该槽42允许插销36 的位置被调整以用于偏振滤波器38的插入、移除或调整。

滚轮中的一个或多个可以被驱动以用于偏振滤波器38的旋转。在 示出的实施例中驱动滚轮33。该滚轮安装于电动机20的轴。该滚轮的 被驱动的旋转使得自由地骑乘在其他滚轮34上的偏振滤波器38旋转。

可以使用轴承、间隔件等以任何适当的方式安装滚轮33、34，以 安装滚轮并且减少摩擦。滚轮可以由包括塑料材料的任何适当的材料 制成。对于一些应用尼龙可以是适当的。

控制和电力单元13可以对于特定应用而以任何期望的方式控制 电源向系统供电和偏振滤波器38的旋转。可以简单地以恒定速率驱动、 或以无规律的或随机的方式驱动偏振滤波器38的旋转。控制和电力单 元可以接收来自用户和来自传感器的输入。因而用户可以与用户输入 设备48交互以打开和关闭系统，或提供用于系统操作的时间表。传感 器49可以包括光传感器，用于在黄昏以后关闭单元和在拂晓时打开单 元。传感器49也可以包括例如温度传感器，使得在极冷条件下可以使 系统停止运转以防止移动部件的损坏。通常可以使用任何适于应用的 传感器。

控制功能可以与电源分离以创建分开的控制单元。

图5示出了较宽范围的实施例，其中多个照明单元50被供电并且 被控制。例如，可以在大规模的葡萄园或果园，或在机场采用这种系 统。

每一个照明单元包括光源和可变偏振元件，并且可以基本如参考 图2至图4所述地布置它们。

电力开关单元51接收来自电源2（优选地干线电源）的电力并且 通过电力线网络52向照明单元50分送电力。

控制单元54经由控制线55连接到每一个光源。可以使用任何适 当的控制线的网络。控制单元控制偏振变化的参数，诸如变化的速率 （例如，旋转的速率）。另外控制单元可以通过控制线57连接到电力 开关单元51。控制单元控制开关单元以打开或关闭对系统的电力供应。 优选地控制单元具有独立于开关单元51的、它自己的到电力供应2的 连接58。

控制单元可以接收来自多个源的输入。用户可以在用户输入设备 60处输入控制参数。控制单元可以从传感器61、62接收传感器数据。

虽然示出的实施例具有单一的开关单元以打开或关闭整个系统的 电力，但是在一些实施例中可以采用能够打开或关闭每一个照明单元， 或可能地打开或关闭小照明单元组的更复杂的系统。

图6是示出了在新西兰的中奥塔哥地区的葡萄园上的测试结果的 图。纵轴示出了采自每一个葡萄园的样本中的被损害的葡萄的数量的 百分比值。在六个区域（区域1、2、3、4、5和6）中进行了测试，如 下表所列：

区域1和2互相邻近，区域3和4、和区域5和6也是如此。以 每公顷大约1个灯的方式，将灯布置在每一个区域。所使用的灯的密 度将一般地取决于灯的功率、它们的光束宽度和对于应用的特定因素， 诸如障碍物、地理等。

结果示出由于使用申请人的系统在区域3（对比4）和5（对比6） 处的损害都极大地减少。

区域1对比区域2仍然出现了减少，但是不明显。相信这是由于 在区域2采用的其他威摄措施的范围，以及发现一部分区域1实际上 被从所使用的灯遮挡。

申请人的测试指出鸟害明显减少或鸟威慑措施的成本的明显减少 是可能的。

虽然上面讨论的实施例使用旋转滤波器，但是可以使用其他适当 的改变偏振的方法。例如，可以使用许多的光源，每一个光源具有不 同偏振的滤波器。然后光源可以被按顺序打开和关闭以投射改变偏振 的光。

相似地虽然优选的实施例需要偏振的变化，例如偏振面的旋转， 但是在一些应用中可以使用投射不变的偏振光或可以可能地以无规律 的方式打开和关闭不变的偏振光。然而，光学性质的变化是优选的， 因为动物将更不容易适应，从而减少威慑系统的有效性。

申请人的发明可以用于威慑鸟以防止鸟害。本发明可以用于保护 葡萄园、果园等、在机场、城市、船上或任何其他的鸟导致损害或另 外地不期望鸟的环境。申请人的发明也可以用于威慑其他对光的偏振 敏感的动物，尤其是导致损害的昆虫，诸如蜜蜂和黄蜂。可以在Horvath 和Varju的“Ploarized Light in Animal Vision（动物视觉中的偏振光）”， Springer-Verlag2003，ISBN:3540404570中，找到对偏振光敏感的动物 的记述，其内容通过引用包含在此。

申请人的发明将提供超过现有方法的显著成本优势，具体地因为 将避免安装和去除诸如网的物理障碍物的巨大劳动成本。另外和很多 已经招致了突然的引起争论的报道或具有丑陋的物理障碍的现有系统 相比，申请人的发明具有最小的环境影响并且是不引人注目的。

虽然通过本发明实施例的描述已经示出本发明，并且虽然已经详 细地描述了这些实施例，申请人的目的不是将附加权利要求的范围限 定或以任何方式限制于这样的细节。对于本领域的技术人员额外的优 点和修改将是显而易见的。因此，本发明在其更宽的方面不限于示出 的和描述的特定的细节、代表性的装置和方法、和示例性的示例。相 应地，可以偏离这些细节而不偏离申请人的一般发明概念的精神或范 围。