CN102694359B - 中继站天馈线自动融冰装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种从天线或馈线电缆上除冰或雪的装置，特别是一种中继站天馈线自动融冰装置，其结构要点在于，包括有电源电路、稳压控制电路、环境温度检测电路、结冰检测电路、信号告警电路和加热电路，环境温度检测电路、结冰检测电路和信号告警电路依序电连接，结冰检测电路的控制触发端与加热电路电连接，加热电路中的加热线为一种碳纤维加热线，其安装在天馈线上，结冰检测电路的感应开关触点安装在天馈线上。优点在于，其采用了环境温度检测和结冰检测电路双重感应判断结构，保证了自动融冰装置的可靠运行；能够做到及时融冰、及时解决险情的运行状态；选用了碳纤维加热线作为加热融冰的载体，实现了加热融冰和天馈线收发信号的互不干扰。
Description
技术领域
本发明涉及一种从天线或馈线电缆上除冰或雪的装置，特别是一种中继站天馈线自动融冰装置。
背景技术
现有技术中，在北方或者海拔较高的地方安装水情遥测中继站，是用于远程监测水情数据的。然而，由于极端气候的原因，经常发生中继站天馈线结冰，而结冰严重时，容易导致天馈线折断，进一步导致水调中心站发生大面积水情数据中断的故障，影响水情自动测报系统的安全可靠运行。而且，故障发生的时间段内，由于气候影响导致交通极为不便，特别是要上山抢修，给水情维护人员上山抢修和人身安全带来了极大的安全隐患。
要解决上述问题，一般采用以下技术方案：将发热装置安装在天馈线主杆上。然而其不足之处在于：1、由于一般的发热装置都是以外界温度直接作为引发加热的因素，这样会使得在低温但并未结冰的状态下，发热装置也会启动，对天馈线的正常使用也带来不利影响，且容易影响天馈线的使用寿命；2、所用的加热线都是金属或者类似导电材质的，所以会对中继站收发信号的电磁波产生影响，导致中继站无法正常工作。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种不影响天馈线正常运行，安全、可靠的中继站天馈线自动融冰装置。
本发明是通过以下途径来实现的：
中继站天馈线自动融冰装置，其结构要点在于，包括有：电源电路、稳压控制电路、环境温度检测电路、结冰检测电路、信号告警电路和加热电路，电源电路的输出端分别连接稳压控制电路和加热电路，环境温度检测电路、结冰检测电路和信号告警电路依序电连接，结冰检测电路的控制触发端与加热电路电连接，稳压控制电路的供电端分别连接环境温度检测电路、结冰检测电路和信号告警电路的电源接入端，信号告警电路的信号输出端连接到中继站的RTU平台；加热电路中的加热线为一种碳纤维加热线，该加热线安装在天馈线上，结冰检测电路的传感器感应开关触点安装在天馈线上。
所述的RTU英文全称 Remote Terminal Unit，中文全称为远程终端控制系统。上述自动融冰装置的工作流程为：电源电路经稳压控制电路降压之后为环境温度检测电路、结冰检测电路和信号告警电路提供工作电源，环境温度检测电路检测外界温度，当外界温度低于设定温度，则自动接通结冰检测电路，结冰检测电路检测外界结冰状态，一旦结冰，结冰传感器将闭合结冰检测电路的开关触点，自动开启结冰检测电路；结冰检测电路发出触发信号分别传送给加热电路和信号告警电路，加热电路中的碳纤维加热线开始加热融冰，信号告警电路则将结冰告警信息传送给中继站的RTU平台。
首先本发明采用了环境温度检测和结冰检测电路双重感应判断结构，以真实反应天馈线的结冰情况，防止了低温不结冰而误启动自动融冰装置的问题，保证了自动融冰装置的可靠运行，采用冰的导电性能来接通触点开关，作为启动结冰检测电路触发加热电路的启动因素，结构简单，使用可靠方便。其次，该双重感应判断结构还带来一个出乎意料的效果：现有技术中，为了确保结冰时再启动加热电路融冰，通常需要将设定的环境温度设定界值设置到1°甚至0°以下，由于结冰的情况复杂，而且也和环境温度感应器的设置安装点有关，在1°以上也有可能结冰，因此也会形成结冰却不启动自动融冰装置的问题，本发明解决了该问题，由于采用环境温度检测和结冰检测电路双重感应，可以将环境温度设定界值提高到3°到5°，确保了所有可能结冰的状况，使得该自动融冰装置能够做到及时融冰、及时解决险情的可靠运行状态。
本发明经过多方查找和多次试验，选用了碳纤维加热线作为加热融冰的载体，其解决了金属导线加热对天馈线收发信号的电磁波产生的影响问题，实现了加热融冰和天馈线收发信号的互不干扰，保证中继站天馈线的正常运行。
本发明可以进一步具体为：
电源电路包括有太阳能电池和蓄电池组，太阳能电池的电能输出端与蓄电池组的充电接口电连接，蓄电池组的输出端分别连接稳压控制电路和加热电路。
由于中继站大多安装在高山无人区，因此太阳能量充足，利用太阳能供电一方面能够无限制的为自动融冰装置提供电能来源，另一方面也是节能环保的一个措施。
还包括有一蓄电池保护控制电路，其插接在蓄电池组和加热电路之间，与二者分别电连接。
由于蓄电池组在供电过程中可能出现的电压过低的情况，导致蓄电池组的工作故障，因此需要对蓄电池组进行供电保护，当蓄电池组电压过低时，切断加热电路，待充电达到设定值后方可再行导通。
综上所述，本发明提供了一种中继站天馈线自动融冰装置，其采用了环境温度检测和结冰检测电路双重感应判断结构，以真实反应天馈线的结冰情况，保证了自动融冰装置的可靠运行，结构简单，使用可靠方便；能够确保所有可能结冰的状况，使得该自动融冰装置能够做到及时融冰、及时解决险情的可靠运行状态；选用了碳纤维加热线作为加热融冰的载体，实现了加热融冰和天馈线收发信号的互不干扰，保证中继站天馈线的正常运行。
附图说明
图1所示为本发明所述中继站天馈线自动融冰装置的电路框架结构示意图；
图2所示为本发明所述中继站天馈线自动融冰装置的电路工作原理图。
下面结合附图对本发明做进一步描述。
具体实施方式
最佳实施例：
参照附图1，中继站天馈线自动融冰装置，包括有由依序电连接的太阳能电池和蓄电池组组成的电源电路、蓄电池保护控制电路、稳压控制电路、环境温度检测电路、结冰检测电路、信号告警电路和加热电路，太阳能电池的电能输出端与蓄电池组的充电接口电连接，蓄电池组的一输出端连接稳压控制电路，另一输出端通过蓄电池保护控制电路与加热电路连接，环境温度检测电路、结冰检测电路和信号告警电路依序电连接，结冰检测电路的控制触发端与加热电路电连接，稳压控制电路的供电端分别连接环境温度检测电路、结冰检测电路和信号告警电路的电源接入端，信号告警电路的输出端连接到中继站的RTU平台；加热电路中的加热线为一种碳纤维加热线，该加热线安装在天线主杆上，结冰检测电路的感应开关触点安装在天馈线上。其中该感应开关为一种传感器触点开关，由2个或2个以上触点组成，以两两并接的方式连接到电路中，任意一对触点因结冰被导通了，都能启动电路进一步运行。
上述各个电路的具体组成和连接见附图2：
参照附图2：稳压控制电路由稳压芯片7812及电容C1、C2组成；环境温度控制电路包括有晶体管T1、时基电路IC1及其辅助电路组成和低温控制传感器θ组成；结冰检测电路由结冰传感器触点开关BK和时基电路IC1、晶体管T1及其辅助电路组成；信号告警模块由通信芯片IC2及其辅助电路组成；由DW3、DW2、T5和DW5、DW4、T6等组成的蓄电池保护控制电路；加热电路由四根碳纤维加热线连接成桥式电路而组成，这样可以最大化的提供加热功率，提高加热效率。
上述电路的工作原理如下：
（一）、接通电源，IC1（时基电路）②脚电平≥1/3VCC，⑥脚电平≥2/3VCC，IC1的输出端③脚输出低电平，融冰加热因T4截止不工作；同时，信号告警电路IC2的④脚因受控于IC1的输出端③脚，也为低电平，处于强复位状态，输出端③脚无振荡脉冲信号电平输出。
（二）、当现场环境温度下降到某一设定值（如3℃）时，低温控制传感器θ接通，低温指示灯LED1亮，如现场气温持续下降，导致中继站天线结冰，安装在天馈线上或现场的自制结冰传感器触点接通，T1基极电阻R1通过天馈线结冰对地形成回路电流而导通，T2基极从T1集电极得到电流而饱和导通，使IC1的②脚为低电平（≤1/3VCC），电路翻转，其输出端③脚输出高电平，T4饱和导通，安在天线主杆上的碳纤维加热线（RL1-RL4）开始加热融冰，同时，融冰工作指示灯LED2亮，此时因IC1输出端③脚为高电平，IC2的④脚复位解除，振荡电路工作，IC2的输出端③脚会每隔12分钟（5个/小时）输出一个脉冲，可将结冰的告警信号通过RTU平台的VHF通讯发射到中心站。
（三）、当融冰加热到天线结冰溶化后或现场环境温度上升至冰点以上时，其结冰传感器触点断开，T1、T2截止，IC1回到（一）的待机状态；低温控制传感器θ的另一个作用是，预防不结冰的低温天气（如5℃左右）时，因大雨或浓雾天气导致天馈线上自制结冰传感器触点受潮误工作。
蓄电池保护控制电路的工作原理为：
1、当蓄电池组电压正常（如：36V-38V）时，控制电平经DW3、R13、W1、DW2，使T5饱和导通，T3截止，IC1复位端④脚通过R9接高电平，未对IC1强制复位，IC1只受控于触发端②脚和阀值端⑥脚。
2、当蓄电池组在连续工作使电压降低，如：下降至33V时,使DW2和T5基极因导通电平（通过调节W1）不够而截止,则T3通过R11、DW1获得基极电流而导通饱和， IC1的复位端④脚因低电平而强制复位，IC1的③脚输出低电平，此时由于二极管D对DW2和T5基极的钳位作用，使T5继续保持截止状态，这时无论IC1的触发端②脚和阀值端⑥脚在何状态，其输出端都是低电平，融冰加热电路均不能工作，等待白天太阳能板对蓄电池组进行补充电。
3、当蓄电池组经太阳能板充电使蓄电池组的输出端电压达到设定值，如37.5V时，通过DW5、R15、W2、DW4，使T6饱和导通（调节W2），又使T3基极处于低电平而截止，IC1的复位端④脚通过R9接高电平而解除复位，T5的基极和DW2的因没有被二极管D钳位，而重新饱和导通，整个控制电路又回到原来的正常工作状态。
本发明为一种水情自动测报系统天馈线自动融冰技术，可推广应用到水利、水文、防汛、通信等类式行业，解决高山基站小型天馈线因结冰损坏的问题，对提高系统设备的可靠性和畅通率，意义重大。还可减少系统的设备费用和人工及交通费用，杜绝维护人员在冰雪天气上山维护时发生意外。
本发明未述部分与现有技术相同。
Claims (3)
1.中继站天馈线自动融冰装置，其特征在于，包括有电源电路、稳压控制电路、环境温度检测电路、结冰检测电路、信号告警电路和加热电路，电源电路的输出端分别连接稳压控制电路和加热电路，环境温度检测电路、结冰检测电路和信号告警电路依序电连接，结冰检测电路的控制触发端与加热电路电连接，稳压控制电路的供电端分别连接环境温度检测电路、结冰检测电路和信号告警电路的电源接入端，信号告警电路的信号输出端连接到中继站的RTU平台；加热电路中的加热线为一种碳纤维加热线，该加热线安装在天馈线上，结冰检测电路的感应开关触点安装在天馈线上；
结冰检测电路的感应开关为一种传感器触点开关BK，由2个或2个以上触点组成，以两两并接的方式连接到电路中，任意一对触点因结冰被导通了，都能启动结冰检测电路进一步运行；结冰检测电路由结冰传感器触点开关BK和时基电路IC1、晶体管T1及其辅助电路组成：晶体管T1的基极一方面通过电阻R1连接到传感器触点开关BK，另一方面通过电容C3连接到发射极，晶体管T1的发射极连接环境温度检测电路，而集电极则通过电阻R2、R3连接到电源电路负极，电阻R2和电阻R3的中间点通过电阻R4连接到晶体管T2的基极，并通过电容C4连接到电源电路负极，晶体管T2的集电极连接到时基电路IC1的触发端2脚上。
2.根据权利要求1所述的中继站天馈线自动融冰装置，其特征在于，电源电路包括有太阳能电池和蓄电池组，太阳能电池的电能输出端与蓄电池组的充电接口电连接，蓄电池组的输出端分别连接稳压控制电路和加热电路。
3.根据权利要求2所述的中继站天馈线自动融冰装置，其特征在于，还包括有一蓄电池保护控制电路，其插接在蓄电池组和加热电路之间，与二者分别电连接。
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