CN106577627A - 一种基于无线通讯的铁路接触网分布式驱鸟系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于无线通讯的铁路接触网分布式驱鸟系统，包括驱鸟系统监控主站、MODBUS无线通讯系统和驱鸟子站系统，无线通讯模块主机通过天线接口与无线通讯吸盘天线连接。相对现有技术，本发明避免了沿铁道布置通讯线的麻烦；驱鸟系统子站采用太阳能供电的方式简化了驱鸟系统的线路布置，子站可单独连续工作，不受其他供电设施的影响，提高整个系统的抗干扰性；驱鸟系统子站采用光电开关检测鸟类信息具有针对性，既能实现在鸟类停留时启动驱鸟单元发出驱赶报警信息，当没有鸟类经过时又可以及时关闭驱鸟单元工作，减少电量的损耗和噪声的污染；为驱鸟系统的使用提供很好的扩展性，具有极大的应用价值。

Description

一种基于无线通讯的铁路接触网分布式驱鸟系统及其控制 方法

技术领域

本发明涉及铁路接触网驱鸟技术领域，具体涉及一种基于无线通讯的铁路接触网分布式驱鸟系统及其控制方法。

背景技术

接触网是铁路建设中的重要组成部分。接触网鸟害问题一直以来困扰着电气化铁路的运营安全，部分接触网设备处所很适合鸟类搭窝筑巢，如格构式钢柱、硬横梁、隔离开关底座等位置，鸟类在这些地方筑巢很容易引起供电线路短路、跳闸等接触网线路故障，严重威胁着铁路的运输安全。

关于接触网鸟害防治方法还比较简单，大部分以人工驱赶、破坏鸟巢为主，这种方法增加了工作人员的工作时间和工作难度，尤其对于高速客运专线，由于天窗时间制约，很难开展全面巡视工作。近年人们也采用了多种新的驱鸟方法，主要包括驱赶、封堵和引鸟的鸟害防治思路：驱赶的方式主要包括在鸟容易出现的位置使用各种各样的风车式驱鸟器、超声波驱鸟器和声光驱鸟器；封堵的方式主要通过安装铁丝网、驱鸟针和化学驱鸟剂来阻止鸟靠近供电设施；引鸟的方式是防治鸟害的新思路，主要是通过人为的设立线杆供鸟类栖息和在安全的位置搭建人工鸟巢，但是由于这些装置安装位置分散，不便于管理和监测，驱鸟效果不理想，仍然需要进一步改进。在这种情况下，借助有效的驱鸟器装置、无线通讯技术和上位机软件技术，改变原有的鸟害防治模式，研制出一种更有效、结构稳定、操作方便、能够统计和管理和便于扩展的基于无线通讯的铁路接触网分布式驱鸟系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作便捷，功能性强的基于无线通讯的铁路接触网分布式驱鸟系统及其控制方法。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于无线通讯的铁路接触网分布式驱鸟系统，包括驱鸟系统监控主站、MODBUS无线通讯系统和驱鸟子站系统，驱鸟系统监控主站包括具有RS485串口通讯功能的上位机、无线通讯模块主机、无线通讯模块主机安装柜、无线通讯吸盘天线以及天线固定盖板，无线通讯模块主机安装柜内部装有无线通讯模块主机，无线通讯模块主机通过485总线与上位机进行连接，无线通讯模块主机通过天线接口与无线通讯吸盘天线连接，MODBUS无线通讯系统包括以MODBUS通讯协议进行无线通讯的无线模块主机和若干个无线模块从机，驱鸟子站系统包括子站控制柜和驱鸟单元，子站控制柜包括太阳能板、铅酸蓄电池、控制器、无线通讯模块从机、继电器和若干个端子片，子站控制柜上设有防雷器，太阳能板连接太阳能板安装板，太阳能板安装板与子站控制柜连接，驱鸟单元包括驱鸟单元控制柜、红外单元、语音驱鸟装置、超声波驱鸟装置、闪光灯装置以及驱鸟单元控制线路安装板，驱鸟单元控制线路安装板固定在驱鸟单元控制柜内部，红外单元和闪光灯装置安装在驱鸟单元控制柜外侧，驱鸟单元控制柜一侧设有通风口，驱鸟单元控制柜内侧安装超声波驱鸟装置和语音驱鸟装置；红外单元包括红外光电开关接收端和红外光电开关发射端。

作为上述技术的进一步改进，所述铅酸蓄电池通过卡槽和压条固定在子站控制柜内部，无线通讯模块主机安装柜安装在室外墙壁上，无线通讯模块主机安装柜上设有接线孔，接线孔设有防水接头，通讯吸盘天线通过天线固定盖板固定在监控室屋顶。

作为上述技术的进一步改进，所述太阳能板通过铆钉与太阳能板安装板连接，控制器、无线通讯模块从机、继电器和端子片通过导轨和螺柱固定在电路安装板上，电路安装板设于子站控制柜内部，子站控制柜侧面设有吸盘天线支撑板和通孔，通孔处安装有防水接头，子站控制柜底部设有安装脚，上位机内设有上位机监控软件。

作为上述技术的进一步改进，所述无线通讯模块主机选用DTD433MC无线数据通讯终端主机，无线通讯模块从机选用DTD433H无线开关量测试终端从机。

作为上述技术的进一步改进，所述DTD433H无线开关量测试终端从机包括DTD433HA无线开关量测试终端从机和DTD433HC无线开关量测试终端从机，无线通讯模块主机、无线通讯模块从机和无线通讯吸盘天线之间均设有防雷器。

一种基于无线通讯的铁路接触网分布式驱鸟系统的控制方法，包括如下步骤：

(1)搜集驱鸟子站系统的运行状态信息并传递给上位机监控软件，上位机监控软件设置命令传送至驱鸟子站系统上的DTD433HC无线开关量测试终端；

(2)上位机监控软件显示驱鸟系统监控主站的运行信息和对驱鸟子站系统的监测结果，并将相应的报警结果以红色显示来提醒工作人员；

(3)在上位机监控软件中显示驱鸟子站系统的运行信息和监测记录，并将报警信息的时间和次数存入数据库中，在报警时长一栏显示驱鸟报警持续时间，用户查询报警记录对驱鸟子站系统的历史报警信息进行统计，并对鸟类出现的位置和频率进行估计；

(4)启动上位机监控软件，显示自动运行界面，自动打开各个驱鸟子站系统的光电开关电源，开始检测，当检测到有鸟类停留时，启动驱鸟单元发出驱鸟报警信息，同时将报警信息上传到控制主站，上位机监控软件发出报警指示，记录并判断报警时长，当报警时间大于5分钟，判断为出现异常；

(5)手动查询驱鸟子站系统的各个无线模块的输入状态和输出状态，读取查询命令的返回值，手动设置各个子站无线模块的输入信息和输出状态并显示，当驱鸟子站系统出现意外故障时，上位机监控软件通过记录报警时长作出判断，并显示故障信号，上位机监控软件切断光电开关电源，停止检测和驱鸟报警，并显示故障站号信息通知工作人员检查原因，通知工作人员到现场查看。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：在易发生鸟害的位置安装驱鸟子站，利用光电开关检测是否有鸟停留，选择发出驱赶信号，同时子站的无线模块通过MODBUS协议上传信息给主站，主站上位机软件检测到信息并发出报警指示，方便工作人员监控，实现自动检测主动驱鸟，减少人员的工作量。将驱鸟系统监控主站安装在室内便于工作人员观测子站报警情况和查询鸟害历史记录，减少铁路鸟巢情况巡检时的人力的投入；无线通讯模块和通讯天线使子站与主站的通讯更加方便和稳定，避免了沿铁道布置通讯线的麻烦；驱鸟系统子站采用太阳能供电的方式简化了驱鸟系统的线路布置，子站可单独连续工作，不受其他供电设施的影响，提高整个系统的抗干扰性；驱鸟系统子站采用光电开关检测鸟类信息具有针对性，既能实现在鸟类停留时启动驱鸟单元发出驱赶报警信息，当没有鸟类经过时又可以及时关闭驱鸟单元工作，减少电量的损耗和噪声的污染；驱鸟系统监控主站最多可管理247个驱鸟系统子站，为驱鸟系统的使用提供很好的扩展性，具有极大的应用价值。

附图说明

图1为上位机的线路连接示意图；

图2为上位机监控软件的功能框图；

图3为驱鸟单元控制柜的右视图；

图4为驱鸟单元控制柜的主视图；

图5为驱鸟单元控制柜的左视图；

图6为驱鸟单元控制柜的俯视图；

图7为太阳能板安装板的正视图；

图8为太阳能板安装板的侧视图；

图9为子站控制柜的右视图；

图10为子站控制柜的主视图；

图11为子站控制柜的左视图；

图12为子站控制柜的俯视图；

图13为子站控制柜的内部结构示意图；

图14为本发明的线路连接原理图；

图15为驱鸟子站系统的结构框图；

图16为本发明的工作流程图；

图17为本发明的整体结构框图。

图中：1-驱鸟单元控制柜、2-太阳能板安装板、3-子站控制柜、4-端子片、5-继电器、6-无线通讯模块从机、7-防雷器、8-控制器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

请参阅附图，一种基于无线通讯的铁路接触网分布式驱鸟系统，包括驱鸟系统监控主站、MODBUS无线通讯系统和驱鸟子站系统，驱鸟系统监控主站包括具有RS485串口通讯功能的上位机、上位机、无线通讯模块主机、无线通讯模块主机安装柜、无线通讯吸盘天线以及天线固定盖板，无线通讯模块主机安装柜内部装有无线通讯模块主机，无线通讯模块主机选用DTD433MC无线数据通讯终端主机，无线通讯模块主机由上位机提供12v电源，无线通讯模块主机通讯距离可达3000米，无线通讯模块主机通过485总线与上位机进行连接，上位机内设有上位机监控软件，上位机通过特定安装支架固定在室内墙壁上，以220v交流电作为电源，无线通讯模块主机通过天线接口与无线通讯吸盘天线连接，无线通讯吸盘天线主要用于接收和发出无线通讯信号，并由天线固定盖板和螺钉安装固定在屋顶，MODBUS无线通讯系统包括以MODBUS通讯协议进行无线通讯的无线模块主机和若干个无线模块从机，驱鸟子站系统包括子站控制柜3和驱鸟单元，子站控制柜3包括太阳能板、铅酸蓄电池、控制器8、无线通讯模块从机6、继电器5和若干个端子片4，子站控制柜3上设有防雷器7，无线通讯模块主机、无线通讯模块从机和无线通讯吸盘天线之间均设有防雷器7，太阳能板通过铆钉与太阳能板安装板2连接，太阳能板安装板2通过螺栓与子站控制柜3连接，控制器8、无线通讯模块从机6、继电器5和端子片4通过导轨和螺柱固定在电路安装板上，电路安装板设于子站控制柜3内部，无线通讯模块从机6选用DTD433H无线开关量测试终端从机，DTD433H无线开关量测试终端从机包括DTD433HA无线开关量测试终端从机和DTD433HC无线开关量测试终端从机，DTD433HA无线开关量测试终端从机通讯距离可达200米，DTD433HC无线开关量测试终端从机通讯距离可达3000米，子站控制柜3侧面设有吸盘天线支撑板和通孔，通孔处安装有防水接头，子站控制柜3底部设有安装脚，子站控制柜3内部通过安装板固定有控制器8，铅酸蓄电池通过卡槽和压条固定在子站控制柜3内部，无线通讯模块主机安装柜安装在室外墙壁上，无线通讯模块主机安装柜上设有接线孔，接线孔设有防水接头，通讯吸盘天线通过天线固定盖板固定在监控室屋顶，驱鸟单元包括驱鸟单元控制柜1、红外单元、语音驱鸟装置、超声波驱鸟装置、闪光灯装置以及驱鸟单元控制线路安装板，驱鸟单元控制线路安装板固定在驱鸟单元控制柜1内部，红外单元和闪光灯装置安装在驱鸟单元控制柜1外侧，驱鸟单元控制柜1一侧设有通风口，驱鸟单元控制柜1内侧安装超声波驱鸟装置和语音驱鸟装置；红外单元包括红外光电开关接收端和红外光电开关发射端。

实施例2

一种基于无线通讯的铁路接触网分布式驱鸟系统的控制方法，包括如下步骤：

(1)搜集驱鸟子站系统的运行状态信息并传递给上位机监控软件，上位机监控软件设置命令传送至驱鸟子站系统上的DTD433HC无线开关量测试终端；

(2)上位机监控软件显示驱鸟系统监控主站的运行信息和对驱鸟子站系统的监测结果，并将相应的报警结果以红色显示来提醒工作人员；

(3)在上位机监控软件中显示驱鸟子站系统的运行信息和监测记录，并将报警信息的时间和次数存入数据库中，在报警时长一栏显示驱鸟报警持续时间，用户查询报警记录对驱鸟子站系统的历史报警信息进行统计，并对鸟类出现的位置和频率进行估计；

(4)启动上位机监控软件，显示自动运行界面，自动打开各个驱鸟子站系统的光电开关电源，开始检测，当检测到有鸟类停留时，启动驱鸟单元发出驱鸟报警信息，同时将报警信息上传到控制主站，上位机监控软件发出报警指示，记录并判断报警时长，当报警时间大于5分钟，判断为出现异常；

(5)手动查询驱鸟子站系统的各个无线模块的输入状态和输出状态，读取查询命令的返回值，手动设置各个子站无线模块的输入信息和输出状态并显示，当驱鸟子站系统出现意外故障时，上位机监控软件通过记录报警时长作出判断，并显示故障信号，上位机监控软件切断光电开关电源，停止检测和驱鸟报警，并显示故障站号信息通知工作人员检查原因，通知工作人员到现场查看。

本发明工作时，根据需要驱鸟的铁路段易发生鸟害的位置分布和接触网设备结构特点，将驱鸟子站控制柜3通过机械框架安装在相应的设备上，将驱鸟单元和红外单元安装在格构式钢柱底部，红外单元包括光电开关接收端和光电开关发射端，红外单元通过角钢进行安装固定，通过调整红外光电开关接收端和光电开关发射端的位置，使红外光电开关在钢柱内部形成对射检测通道，手动设置主站上位机程序，进行联合调试，调试结构表明，当子站在正常情况下处于待机检测状态，当有鸟类或异物遮挡住光电开关时，驱鸟子站处无线开关量测试终端从机向主站发出报警信息，主站上位机分析处理驱鸟子站无线模块发送的数据，驱鸟系统监控主站通过接收报警信息实现对驱鸟子站鸟害状况的记录和管理，显示报警信息并生成记录，驱鸟单元启动，发出超声波、语音、闪光等驱赶信号，实现了自动化驱鸟、管理方便的功能，本发明驱鸟子站系统通过太阳能板进行发电，太阳能板发出的电力通过蓄电池进行储存，并进行供电，子站控制柜3上设有防雷器7，能够保证驱鸟子站雷雨天正常工作，无线通讯模块主机连接上位机，上位机内设有上位机监控软件，上位机监控软件通过C#编程语言，在.NET平台开发设计形成，能够实现对通讯数据的处理，上位机监控软件系统主要功能有：一、搜集子站的运行状态信息并传递给上位机；二、将设置命令传送给子站的通讯模块，实现相应控制，能够便于数据的管理、保证系统功能的可靠性，本发明上位机软件系统主要用于串口通讯的建立，人机操作界面的设计，报警信息的检测并显示，判断子站工作异常并报警，历史记录数据库的建立，手动调试界面的设计等，上位机采用485串口通讯的方式与DTD433MC无线数据终端主机连接，能够实现上位机与无线模块的信息交互，通过windows平台运行上位机监控软件，编写MODBUS协议程序实现远程控制，上位机监控软件上设计全中文的操作界面，显示主站的运行信息和对子站的监测结果，并将相应的报警结果以红色显示来提醒工作人员；上位机程序包括自动运行和手动运行，其中自动运行模式采用模块化设计，包括主站报警信息、子站编号、子站报警时间、子站报警时长、子站当日报警次数和子站累计报警次数，手动模式也采用模块化设计，包括手动查询各个子站无线模块的输入状态和输出状态、读取查询命令的返回值，手动设置各个子站无线模块的输入信息和输出状态并显示，手动模式主要用于：一、测试无线通讯的信号；二、在安装设备的过程中，手动给子站发送命令，方便远程调试；三、在系统的维护阶段，可以通过手动查询与设置来完成对系统的测试和故障诊断；当使用时，启动上位机监控软件，显示自动运行界面，能够自动打开各个子站上的红外光电开关启动电源，并开始检测，当检测到有鸟类停留时，启动驱鸟单元发出驱鸟报警，同时将报警信息上传到控制主站，同时上位机发出报警指示，记录并判断报警时长，当报警时间大于5分钟时，判断为出现异常，此时为了减少电量的消耗和噪声污染，上位机自动切断红外光电开关的启动电源，则红外光电开关停止检测和驱鸟报警，并显示故障站号信息通知工作人员检查原因。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种基于无线通讯的铁路接触网分布式驱鸟系统，包括驱鸟系统监控主站、MODBUS无线通讯系统和驱鸟子站系统，其特征在于，驱鸟系统监控主站包括具有RS485串口通讯功能的上位机、无线通讯模块主机、无线通讯模块主机安装柜、无线通讯吸盘天线以及天线固定盖板，无线通讯模块主机安装柜内部装有无线通讯模块主机，无线通讯模块主机通过485总线与上位机进行连接，无线通讯模块主机通过天线接口与无线通讯吸盘天线连接，MODBUS无线通讯系统包括以MODBUS通讯协议进行无线通讯的无线模块主机和若干个无线模块从机，驱鸟子站系统包括子站控制柜和驱鸟单元，子站控制柜包括太阳能板、铅酸蓄电池、控制器、无线通讯模块从机、继电器和若干个端子片，子站控制柜上设有防雷器，太阳能板连接太阳能板安装板，太阳能板安装板与子站控制柜连接，驱鸟单元包括驱鸟单元控制柜、红外单元、语音驱鸟装置、超声波驱鸟装置、闪光灯装置以及驱鸟单元控制线路安装板，驱鸟单元控制线路安装板固定在驱鸟单元控制柜内部，红外单元和闪光灯装置安装在驱鸟单元控制柜外侧，驱鸟单元控制柜一侧设有通风口，驱鸟单元控制柜内侧安装超声波驱鸟装置和语音驱鸟装置；红外单元包括红外光电开关接收端和红外光电开关发射端。

2.根据权利要求1所述的基于无线通讯的铁路接触网分布式驱鸟系统，其特征在于，所述铅酸蓄电池通过卡槽和压条固定在子站控制柜内部，无线通讯模块主机安装柜安装在室外墙壁上，无线通讯模块主机安装柜上设有接线孔，接线孔设有防水接头，通讯吸盘天线通过天线固定盖板固定在监控室屋顶。

3.根据权利要求1所述的基于无线通讯的铁路接触网分布式驱鸟系统，其特征在于，所述太阳能板通过铆钉与太阳能板安装板连接，控制器、无线通讯模块从机、继电器和端子片通过导轨和螺柱固定在电路安装板上，电路安装板设于子站控制柜内部，子站控制柜侧面设有吸盘天线支撑板和通孔，通孔处安装有防水接头，子站控制柜底部设有安装脚，上位机内设有上位机监控软件。

4.根据权利要求1所述的基于无线通讯的铁路接触网分布式驱鸟系统，其特征在于，所述无线通讯模块主机选用DTD433MC无线数据通讯终端主机，无线通讯模块从机选用DTD433H无线开关量测试终端从机。

5.根据权利要求4所述的基于无线通讯的铁路接触网分布式驱鸟系统，其特征在于，所述DTD433H无线开关量测试终端从机包括DTD433HA无线开关量测试终端从机和DTD433HC无线开关量测试终端从机，无线通讯模块主机、无线通讯模块从机和无线通讯吸盘天线之间均设有防雷器。

一种基于无线通讯的铁路接触网分布式驱鸟系统的控制方法，包括如下步骤：

(1)搜集驱鸟子站系统的运行状态信息并传递给上位机监控软件，上位机监控软件设置命令传送至驱鸟子站系统上的无线通讯模块从机；

(2)上位机监控软件显示驱鸟系统监控主站的运行信息和对驱鸟子站系统的监测结果，并将相应的报警结果以红色显示来提醒工作人员；

(3)在上位机监控软件中显示驱鸟子站系统的运行信息和监测记录，并将报警信息的时间和次数存入数据库中，在报警时长一栏显示驱鸟报警持续时间，用户查询报警记录对驱鸟子站系统的历史报警信息进行统计，并对鸟类出现的位置和频率进行估计；

(4)启动上位机监控软件，显示自动运行界面，自动打开各个驱鸟子站系统的光电开关电源，开始检测，当检测到有鸟类停留时，启动驱鸟单元发出驱鸟报警信息，同时将报警信息上传到控制主站，上位机监控软件发出报警指示，记录并判断报警时长，当报警时间大于5分钟，判断为出现异常；

(5)手动查询驱鸟子站系统的各个无线模块的输入状态和输出状态，读取查询命令的返回值，手动设置各个子站无线模块的输入信息和输出状态并显示，当驱鸟子站系统出现意外故障时，上位机监控软件通过记录报警时长作出判断，并显示故障信号，上位机监控软件切断光电开关电源，停止检测和驱鸟报警，并显示故障站号信息通知工作人员检查原因，通知工作人员到现场查看。