动物道口自动控制系统

1    概要
蒙古Tavantolgoi-Gashuunsukhait铁路为重载货运铁路，全线233.6公里，沿途多为草原、隔壁地带，大型野生动物，如：牛、羊、马、骆驼等频繁穿越铁路线，对行车造成安全隐患。所以该铁路线设置10处动物道口，专门用以野生动物穿越道口，保证行车安全。
道口分布图如下：
 
    为保证动物道口行车安全和效率，在动物道口处设置自动控制系统。动物道口自动控制系统可自动监测列车接近道口，自动驱赶道口区域动物，从而使列车可以直接通过道口，减少了因为道口区域有动物而造成的列车减速或者紧急制动，保证了行车安全，降低了列车的运行成本。
道口环境条件如下：
    网络：无4G网络覆盖
    供电：无稳定电源
    温度：-45℃~40℃
    尺寸：长30米、宽11米
    湿度：0~90%RH
    环境风沙较大

2    道口系统功能特点
    系统功能
    列车接近离去检测功能：为道口系统启动、关闭提供时机
    动物入侵检测：检测道口区域内，是否有大型野生动物入侵
    动物驱赶：对入侵道口的动物进行驱离
    广播功能：广播通知附近牧民，列车接近，远离道口
    供电功能：采用太阳能供电，对道口设备进行供电
    无线通信：采用TETRA无线系统，实现道口设备、机车设备、CTC设备之间的实时通信（二期方案）
    道口状态通知：道口状态实时的发送给机车和CTC设备（二期方案）
    系统特点
    稳定性高：采用工业级宽温设备，适应现场环境
    安全性高：采用多台入侵检测摄像头和驱赶声光报警器，确保准确性
    节约成本、提高列车运行效率

3    道口配置    
动物道口自动控制系统主要设备包括：
    控制系统：PLC一台
    太阳能供电系统（含电池） 一套
    动物入侵检测装置热成像摄像头 四台
    列车位置检测装置磁钢 三台
    动物驱赶装置声光报警器 两台
    ATP设备一套
    道口无线传输设备
    机车车载设备
    户外广播喇叭 一台

4    道口方案
    系统结构
动物道口自动控制系统，主要由：太阳能供电系统、PLC控制系统、ATP设备、车载设备、CTC设备接口、动物驱赶装置、入侵检测装置、户外广播喇叭、预警信号机组成，结构图如下：（按照尹工的 用磁钢传感器的方案）

    工作流程
1，    当列车驶向道口，通过ATP设备进行列车定位，获得列车接近道口条件；
2，    列车接近条件通过TETRA无线网传送至CTC和道口控制设备；
3，    道口控制系统接收到列车接近条件后，通过入侵摄像头传感器监测道口范围内是否有动物入侵；
4，    先通过声光报警来驱赶道口附近的动物；通过扬声器来告知附近牧民，列车接近，远离道口；
5，    道口控制系统将道口信息通过TETRA无线网发送给车载设备和CTC设备，并在显示器上显示出来，司机和调度员接受到道口状态信息后，根据道口实时情况，通过道口。
6，    通过ATP设备，检测到列车驶离道口后，道口恢复初始状态
道口工作流程图如下：

5    主要设备介绍（下面的设备接收改成目录）
控制系统
控制系统采用工业级PLC,稳定性高，防潮、防爆、防雷、防尘，在环境温度-45℃至+65℃情况下正常工作，不会出现控制命令执行慢或断点情况。

太阳能供电系统（含电池）
供电采用太阳能供电，太阳能供电系统构成由太阳能电池板、控制模块、蓄电模块、辅材组成，自然光经过太阳能电池板光生伏特效应产生电流，通过控制器存储到蓄电池中，又通过控制器对负载供电。
 
    太阳能电池板：由单晶硅或多晶硅经过精密工艺加工成太阳能电池片方阵，将自然光转换为电流，其容量大小决定了系统发电量的多少
    控制模块：控制器就是整个供电系统的“大脑”，将太阳能发的电量存储到蓄电池中，又将蓄电池的电量对直流负载供电
    储能模块：存储电能，蓄电池配置容量的大小决定了负载待电时间的长短
    辅材：主要有一些防雷器、配电箱、支架、电池地埋箱、线材和接线端子等 

推荐配置参数：
纬度：44度                               太阳能板安装倾角：   45°        
标准日照时间:     4.33h            （若标准日照≤3h，不建议使用太阳能供电系统）
实际备电时间:      3.1 天            （阴雨天气，电池持续供电时间）
实际回电时间：    1.9天          （太阳能充满电池时间）
负载：约140W
太阳能板：8块 （2串4并）
电池组：8块 （4串两并，安装于地下保温箱内）

设备安装示意图如下：

动物入侵检测装置（入侵检测和驱离设备放到一起介绍）
用来检测动物是否进入道口影响行车的范围，使用摄像头进行检测。
 
    摄像枪机：固定视场角监测关键区域整体画面
    内置GPU芯片，支持深度学习算法，有效提升检测准确率
    支持野生动物绊线入侵、区域入侵、穿越围栏、徘徊检测；
ATP设备
ATP设备主要包括轨旁设备和车载设备。轨旁状态信息通过车地无线通信网络发送给车载设备，车载设备在接受到轨旁设备状态信息后，结合自身定位设备，计算出列车位置，以及接近道口、离去道口的条件信息，然后通过无线网发送给道口控制系统以及CTC设备。ATP系统结构图如下：

电子标签安装在道床中央，其作用为向车载设备提供绝对位置信息，从而使车载设备完成定位，实物图：
 
ATP车载主机，主要功能是接收电子标签信息，完成列车定位，计算列车接近道口或离去道口，为道口工作提供时机，实物图：

 
动物驱赶装置
动物驱赶装置采用声光驱赶器，驱赶器具备爆闪灯和一个超声波喇叭，可有效驱赶动物，动物离开道口区域6秒后，驱赶器进入待机状态，保证低功耗。驱赶器防护等级为IP55级，防水防尘设计，符合现场环境。

车载设备
车载设备主要包括车载主机、MMI显示器、TETRA通信单元、GPS单元等设备构成，其部署原则如下：
    车载主机采用安全型计算机主机
    每列车配备2台MMI显示器
    每列车配备1套TETRA通信单元
车载设备结构如下：
 
车载设备主要作用是通过TETRA无线通信系统与道口控制系统和CTC设备进行无线通信，可以将道口状态信息实时的显示在显示器上，给司机提供道口行车依据，并且和CTC设备进行通信，将道口信息以及机车信息反馈给CTC系统。
CTC设备接口
通过CTC设备接口，可以在CTC中心显示终端上显示以下信息：
    列车接近离去道口信息
    道口实时状态信息
    车载设备以及道口设备的故障信息
 
增加摄像镜头