CN105226516B - 可远程监测的高压电柜 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可远程监测的高压电柜；包括有箱体，所述箱体表面涂设有防火层，所述防火层上设有无卤涂层；所述箱体内横向排列有多个用于放置配电器材的配电架，所述配电架上方设有第一隔离板，所述第一隔离板上设有用于与外界通讯的通讯系统；所述通讯系统包括有通信器装置以及通信天线，所述通信器装置利用通信天线与外界通信；所述通信天线设于天线板上，所述天线板设于第一隔离板上方；所述天线板上方设有第二隔离板；将天线和隔离板组合在一起，实现了其全向性和增益以及前后比均要求要较好的电气性能的要求，而且最好有辅助设备提高天线抗干扰能力。

Description

可远程监测的高压电柜
技术领域
本发明涉及一种可远程监测的高压电柜。
背景技术
在互联网时代，人们亲睐将各种设备上添加通信系统，以方便实时远程观测设备状态和信息，防止设备损坏；而通信就离不开使信号发射和接收的通信天线；目前为止在高压配电柜或者配电箱上设置通信设备的案例较少，因为有个不可回避的因素，就是配电柜的电场会影响天线的发射参数、增益以及全向性；而作为天线如果需要在强电场下工作，就需要该天线本身在方向性能有较好的性能；目前主流设备通信天线工作在700-1000MHz频段为佳，因此在此频段，设计一款适用于配电柜等高压配电设备的系统天线是十分迫切的，需要天线的电气性能，即发射性能，例如其全向性和增益以及前后比均要求要较好的电气性能，而且最好有辅助设备提高天线抗干扰能力。
发明内容
本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种抗干扰能力强、在700-1000MHz频段表现出较好优良性能的天线来实现高压电柜的使用。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：高压电柜，包括有箱体，所述箱体内横向排列有多个用于放置配电器材的配电架，所述配电架上方设有第一隔离板，所述第一隔离板上设有用于与外界通讯的通讯系统；
所述通讯系统包括有通信器装置以及通信天线，所述通信器装置利用通信天线与外界通信；所述通信天线设于天线板上，所述天线板设于第一隔离板上方；所述天线板上方设有第二隔离板。
其中，所述天线板为PCB板，所述通信天线为微带天线。
其中，微带天线包括有两个上下对称的振子单元；每个振子单元包括有呈矩形的第一振子臂，所述第一振子臂一端延伸有呈“凵”字形的第二振子臂，第二振子臂的两个支臂的自由端之间设有一菱形的第三振子臂，所述第三振子臂的其中两个对边之间设有多条互相平行的第四振子臂；第二振子臂的两个支臂之间还设有呈方波形的隔离振子臂；
所述隔离振子臂包括有多组子振臂；每个所述子振臂包括有底臂，所述底臂一侧与第二振子臂连接，还包括有从底臂的自由端向上延伸出的第一侧壁，还包括有从第一侧壁的自由端水平延伸出的顶臂，所述顶臂向下垂直延伸有第二侧壁；
所述两个振子单元之间设有H形的隔离带，所述隔离带由半导体构成；
第一隔离板与第二隔离板结构相同，均包括有A面和B面，所述A面上设有呈矩阵排列的多个半球形隆起，所述半球形隆起顶面向下凹陷设有弧形凹陷，所述弧形凹陷底端与A面距离为1cm-1.5cm；所述B面上设有呈矩阵排列的多个与半球形隆起对应的半球形凹陷；所述A面的半球形隆起一侧为与B面开通的开孔；所述第一隔离板A面向上、B面向下、倾斜设置，所述半球形凹陷的开孔朝向斜下方；所述第二隔离板B面向上、A面向下、水平设置。
其中，所述每个振子单元还包括有两个呈直角梯形的寄生振子片，每个寄生振子片顶端设有多个半圆形缺口；所述第一侧壁与第二侧壁高度相同并设为H，所述底臂的横向宽度设为L，顶臂的横向宽度设为K，所述K+H=1.25(K+L)。
其中，所述天线板上设有多个圆形散热孔。
其中，两个所述第一振子臂上设有馈电耦合孔。
其中，所述第四振子臂的长度为20cm。
其中，隔离带的四个自由端为圆弧形。
其中，配电架均为镂空框架结构；第一隔离板的底端一侧还设有排水管，所述排水管延伸出箱体。
其中，所述半圆形缺口的数量为6-9个；所述半圆形缺口的直径为0.3cm-0.5cm。
其中，还包括有用于给箱体抽湿的抽湿机，所述抽湿机与箱体连接；
其中，所述箱体表面涂设有防火层，所述防火层上设有无卤涂层；
其中，还包括有设于配电架下端的镂空板，所述镂空板下方设有用于散热的风扇。
本发明的有益效果为：将天线和隔离板组合在一起，实现了其全向性和增益以及前后比均要求要较好的电气性能的要求，而且最好有辅助设备提高天线抗干扰能力。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的天线板的俯视图；
图3是本发明的隔离振子臂的剖面图；
图4是本发明的第一隔离板的立体图；
图5是在频率为700MHZ时前后比的实验数据图；
图6是在频率为890MHZ时前后比的实验数据图；
图7是在频率为1000MHZ时前后比的实验数据图；
图8是在频率为700MHZ时表示增益的方向图；
图9是在频率为890MHZ时表示增益的方向图；
图10是在频率为1000MHZ时表示增益的方向图；
图1至图10中的附图标记说明：
1-箱体；2-配电架；3-镂空板；4-风扇；5-抽湿机；6-第二隔离板；7-排水管；8-第一隔离板；91-通信器装置；92-天线板；
921-第一振子臂；922-第二振子臂；923-第三振子臂；924-第四振子臂；925-隔离带；926-寄生振子片；927-隔离振子臂；
927a-底臂；927b-第一侧壁；927c-顶臂；927d-第二侧壁；
A-A面；61-半球形隆起；62-弧形凹陷；63-开孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。
如图1至图10所示，本实施例所述的高压电柜，包括有箱体1，所述箱体1内横向排列有多个用于放置配电器材的配电架2，所述配电架2上方设有第一隔离板8，所述第一隔离板8上设有用于与外界通讯的通讯系统；所述通讯系统包括有通信器装置91以及通信天线，所述通信器装置91利用通信天线与外界通信；所述通信天线设于天线板92上，所述天线板92设于第一隔离板8上方；所述天线板92上方设有第二隔离板6。
本实施例所述的高压电柜，所述天线板92为PCB板，所述通信天线为微带天线。本实施例所述的高压电柜，微带天线包括有两个上下对称的振子单元；每个振子单元包括有呈矩形的第一振子臂921，所述第一振子臂921一端延伸有呈“凵”字形的第二振子臂922，第二振子臂922的两个支臂的自由端之间设有一菱形的第三振子臂923，所述第三振子臂923的其中两个对边之间设有多条互相平行的第四振子臂924；第二振子臂922的两个支臂之间还设有呈方波形的隔离振子臂927；所述隔离振子臂927包括有多组子振臂；每个所述子振臂包括有底臂927a，所述底臂927a一侧与第二振子臂922连接，还包括有从底臂927a的自由端向上延伸出的第一侧壁927b，还包括有从第一侧壁927b的自由端水平延伸出的顶臂927c，所述顶臂927c向下垂直延伸有第二侧壁927d；所述两个振子单元之间设有H形的隔离带925，所述隔离带925由半导体构成；第一隔离板8与第二隔离板6结构相同，均包括有A面和B面，所述A面上设有呈矩阵排列的多个半球形隆起61，所述半球形隆起61顶面向下凹陷设有弧形凹陷62，所述弧形凹陷62底端与A面距离为1cm-1.5cm；所述B面上设有呈矩阵排列的多个与半球形隆起61对应的半球形凹陷；所述A面的半球形隆起61一侧为与B面开通的开孔63；所述第一隔离板8A面向上、B面向下、倾斜设置，所述半球形凹陷的开孔63朝向斜下方；所述第二隔离板6B面向上、A面向下、水平设置。
通过不小于300次的微带电路结构设计，以及通过不低于500次试验和参数调整下，最终确定了上述天线结构，在模拟强电场环境下以及模拟电场跳频度在200-630HZ情况下，该天线系统，包括天线和隔离板结构配合，使得该体系在700MHZ至1000MHZ频段均表现出优良的通信电气参数性能，具体的，辐射单元最低频点前后比大于31dB,频带内前后比平均大于35dB；低频点增益大于9.37dBi,频带内平均增益大于9.8dBi。
具体实际测试结果如下表HFSS15软件计算：
测试频带段 频带内前后比 对应增益
700MHz 31.222dB 9.4001dBi
750MHz 31.856dB 9.4216dBi
850MHz 32.325dB 9.5352dBi
870MHz 32.687dB 9.6159dBi
890MHz 33.987dB 9.7650dBi
910MHz 33.999dB 9.9321dBi
920MHz 34.147dB 9.9225dBi
940MHz 35.236dB 9.9150dBi
1000MHz 36.100dB 10.250dBi
在模拟强电场环境下以及模拟电场跳频度在200-630HZ情况下，具体从实验数据中截取三个频段的前后比数据图以及三个频段的增益数据图，如图5至图10，在700MHz至1000MHz实现了优良的前后比特性，
其中，在700MHz时，如图5，其频带内前后比为31.222dB；在890MHz时，如图6，其频带内前后比为33.987dB；在1000MHz时，如图7，其频带内前后比为36.100dB；而在增益上的表现：如图8，其在700MHz时，其增益达到：9.4001dBi；如图9，其在890MHz时，其增益达到：9.7650dBi；如图10，其在1000MHz时，其增益达到：10.250dBi；可以得知，其平均内前后比大于33dB，其增益平均大于9.8dBi。配合两个隔离板，改天线满足强电场下，对700MHz至1000MHz频段的使用要求，性能稳定；在配合隔离板使用后，证明其基本不受强电场干扰。
第一隔离板8的底端一侧还设有排水管7，所述排水管7延伸出箱体1，上述所述第一隔离板8A面向上、B面向下、倾斜设置，所述半球形凹陷的开孔63朝向斜下方；该结构设置不仅起到了隔离、屏蔽作用，还起到了防水作用，具体的雨水滴落至第一隔离板8上的A面，从高端向底端流过，而开孔63方向是向下的，因此水不会落下去。而第一隔离板8的底端一侧还设有排水管7，因此雨水可以排出去而不影响天线。
实施例2。
本实施例所述的高压电柜，所述每个振子单元还包括有两个呈直角梯形的寄生振子片926，每个寄生振子片926顶端设有多个半圆形缺口；所述第一侧壁927b与第二侧壁927d高度相同并设为H，所述底臂927a的横向宽度设为L，顶臂927c的横向宽度设为K，所述K+H=1.25(K+L)。在模拟强电场环境下以及模拟电场跳频度在200-630HZ情况下，该天线系统，包括天线和隔离板结构配合后，证明符合公式K+H=1.25(K+L)的结构下，该天线性能会更加稳定，方向性也会更加均匀，隔离度也会更高，增益也有所改善。
本实施例所述的高压电柜，两个所述第一振子臂921上设有馈电耦合孔。本实施例所述的高压电柜，所述第四振子臂924的长度为20cm。本实施例所述的高压电柜，隔离带925的四个自由端为圆弧形。通过实验仿真和实际测量得知，该结构进一步增加，天线系统的电气性能。
本实施例所述的高压电柜，配电架2均为镂空框架结构；本实施例所述的高压电柜，所述半圆形缺口的数量为6-9个；所述半圆形缺口的直径为0.3cm-0.5cm。
本实施例所述的高压电柜，所述天线板92上设有多个圆形散热孔，其利于天线板92的散热。本实施例所述的高压电柜，还包括有用于给箱体1抽湿的抽湿机5，所述抽湿机5与箱体1连接，提高箱体1内干燥度，防止潮气腐蚀天线设备；本实施例所述的高压电柜，所述箱体1表面涂设有防火层，所述防火层上设有无卤涂层；本实施例所述的高压电柜，还包括有设于配电架2下端的镂空板3，所述镂空板3下方设有用于散热的风扇4。
以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。

Claims (8)

1.一种可远程监测的高压电柜，其特征在于：包括有箱体（1），所述箱体（1）表面涂设有防火层，所述防火层上设有无卤涂层；所述箱体（1）内横向排列有多个用于放置配电器材的配电架（2），所述配电架（2）上方设有第一隔离板（8），所述第一隔离板（8）上设有用于与外界通讯的通讯系统；
所述通讯系统包括有通信器装置（91）以及通信天线，所述通信器装置（91）利用通信天线与外界通信；所述通信天线设于天线板（92）上，所述天线板（92）设于第一隔离板（8）上方；所述天线板（92）上方设有第二隔离板（6）；
所述天线板（92）为PCB板，所述通信天线为微带天线；
微带天线包括有两个上下对称的振子单元；每个振子单元包括有呈矩形的第一振子臂（921），所述第一振子臂（921）一端延伸有呈“凵”字形的第二振子臂（922），第二振子臂（922）的两个支臂的自由端之间设有一菱形的第三振子臂（923），所述第三振子臂（923）的其中两个对边之间设有多条互相平行的第四振子臂（924）；第二振子臂（922）的两个支臂之间还设有呈方波形的隔离振子臂（927）；
所述隔离振子臂（927）包括有多组子振臂；每个所述子振臂包括有底臂（927a），所述底臂（927a）一侧与第二振子臂（922）连接，还包括有从底臂（927a）的自由端向上延伸出的第一侧壁（927b），还包括有从第一侧壁（927b）的自由端水平延伸出的顶臂（927c），所述顶臂（927c）向下垂直延伸有第二侧壁（927d）；
所述两个振子单元之间设有H形的隔离带（925），所述隔离带（925）由半导体构成；
第一隔离板（8）与第二隔离板（6）结构相同，均包括有A面和B面，所述A面上设有呈矩阵排列的多个半球形隆起（61），所述半球形隆起（61）顶面向下凹陷设有弧形凹陷（62），所述弧形凹陷（62）底端与A面距离为1cm-1.5cm；所述B面上设有呈矩阵排列的多个与半球形隆起（61）对应的半球形凹陷；所述A面的半球形隆起（61）一侧为与B面开通的开孔（63）；所述第一隔离板（8）A面向上、B面向下、倾斜设置，所述半球形凹陷的开孔（63）朝向斜下方；所述第二隔离板（6）B面向上、A面向下、水平设置。
2.根据权利要求1所述的一种可远程监测的高压电柜，其特征在于：每个所述振子单元还包括有两个呈直角梯形的寄生振子片（926），每个寄生振子片（926）顶端设有多个半圆形缺口；所述第一侧壁（927b）与第二侧壁（927d）高度相同并设为H，所述底臂（927a）的横向宽度设为L，顶臂（927c）的横向宽度设为K，所述K+H=1.25(K+L)。
3.根据权利要求1所述的一种可远程监测的高压电柜，其特征在于：所述天线板（92）上设有多个圆形散热孔。
4.根据权利要求1所述的一种可远程监测的高压电柜，其特征在于：两个所述第一振子臂（921）上设有馈电耦合孔。
5.根据权利要求1所述的一种可远程监测的高压电柜，其特征在于：所述第四振子臂（924）的长度为20cm。
6.根据权利要求1所述的一种可远程监测的高压电柜，其特征在于：隔离带（925）的四个自由端为圆弧形。
7.根据权利要求1所述的一种可远程监测的高压电柜，其特征在于：配电架（2）均为镂空框架结构；第一隔离板（8）的底端一侧还设有排水管（7），所述排水管（7）延伸出箱体（1）。
8.根据权利要求2所述的一种可远程监测的高压电柜，其特征在于：所述半圆形缺口的数量为6-9个；所述半圆形缺口的直径为0.3cm-0.5cm。
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