CN105507646B - 通信基站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通信基站，包括机房、塔桅以及固定在塔桅上的检修平台，所述塔桅分成多段，且相邻两段塔桅段之间彼此固定；其中，所述机房架设于所述塔桅上，并与地面设有预设的距离；其中，所述塔桅和所述检修平台均由添加有纤维的聚氨酯材料制成。本发明的通信基站的机房架设于塔桅上，占用面积少，并在自然环境中长时间使用；塔桅采用单基础落地，其基础开挖工程量较小；可防止通信基站因遭受雷击而产生的通信中断；通过形成风光互补结构，可确保通信基站安全可靠并且不间断地工作，并可实现孤岛供电。

Description

通信基站

技术领域

本发明涉及通信基站系统，更具体地说，涉及一种集土地资源、材料、清洁能源、防雷抗震为一体的通信基站。

背景技术

现有技术中，通信基站通常由机房、通信设备、塔桅、天线和电源组成。其中，通信基站的密度应满足客户业务规划需求，站址选择在地形平坦开阔、地质情况良好，不易受洪水灌溉的地区及地势较高的地点，一般面积大于80 平方米。在商业密集区占址费为每年15000元左右，一般市区10000元左右，县区每年3000元左右，而通信基站的机房一般为砖混结构，其占地面积约30 平方米。此外，通信基站的机房用电电源主要依靠外接电力系统和自备发电机。通信基站的站内设有塔桅，塔桅可具有单管塔、三管塔或角钢塔，大多采用钢结构，其高度一般都在50米以内。塔桅的外围设有爬梯及维修平台，且维修平台的外缘上加挂天线。塔桅的顶部一般设有2～4米的避雷针。将雷电流通过钢结构塔身及接地装置直接引入地下。塔桅的基础一般根据地质情况不同可采用独立基础、桩承台基础或钢性短柱基础。由上可知，现有的通信基站存在以下缺陷和不足：

1)现有的通信基站密度大、数量多、对地质要求高且占地面积大，其站址的选择和征地非常困难。

2)通信基站的机房通常建立在地面上，使得机房内通讯设备容易被偷盗、腐蚀、潮湿和外力破坏。

3)基站的塔桅采用钢结构制成，其质量重、运输困难，并容易生锈，难以维护。

4)机房和塔桅基础开挖工作量大。

5)塔桅顶部设有避雷装置，地面以下需要有良好的接地体。然而，山地土壤的电阻高，接地电阻很难降低，使得通信基站遭到雷击时通信很容易中断。

6)基站附近的电力电源点难以找到，且架空线路和电缆施工、运行、维护困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的上述问题，提出一种集土地资源、材料、清洁能源、防雷抗震为一体的通信基站。

解决本发明的技术问题的技术方案是：提供一种通信基站，包括机房、塔桅以及固定在塔桅上的检修平台，所述塔桅分成多段，且相邻两段塔桅段之间彼此固定；其中，所述机房架设于所述塔桅上，并与地面设有预设的距离；其中，所述塔桅和所述检修平台均由添加有纤维的聚氨酯材料制成。

一个实施例中，相邻两段塔桅段之间，处于上方的塔桅段末端直径大于下方的塔桅段顶端直径以使上方的塔桅段套接于下方的塔桅段上；或

处于上方的塔桅段末端直径等于下方的塔桅段顶端直径，以使上方的塔桅段抵接于下方的塔桅段上，并在接缝处套设有固定套。

一个实施例中，所述通信基站还包括支撑层；所述支撑层位于所述机房下方，并围绕所述塔桅的外缘，用于支撑所述机房。

优选地，所述支撑层设置于所述机房和所述地面之间，其中，所述支撑层一端与所述机房相接触，另一端固定在所述地面上；或

所述支撑层一端与所述机房相接触，另一端延伸至所述塔桅的底部；

其中，所述支撑层和所述塔桅同轴心设置，且所述支撑层和所述塔桅之间还填充有填充物以使所述支撑层围绕所述塔桅的外缘。

优选地，所述塔桅为锥形结构，且所述塔桅的锥度为1∶0、1∶50或1∶75。

一个实施例中，所述通信基站具有掏挖式基坑，所述塔桅插设在所述基坑内，且所述塔桅和所述基坑之间填充有填充物；所述基坑的深度为2～5m。

一个实施例中，所述通信基站还包括天线支架，所述天线支架设置在所述检修平台的护栏外缘设置，且所述天线支架上架设有传输和发送天线。

一个实施例中，所述塔桅的顶部设置有避雷针，接地引下线经避雷针的底座穿过塔桅中心，并与接地体连接；所述接地体还与预先埋设于地下的接地体连接。

一个实施例中，所述塔桅上的检修平台还分别设置有多个竖轴式微风发电机，所述多个竖轴式微风发电机通过支撑杆彼此连接以围成多边形结构；所述竖轴式微风发电机包括多个发电机以及电机固定杆；其中，多个发电机可拆卸安装在所述电机固定杆上，且所述发电机的转子轴线沿竖直方向设置；所述转子还连接有多个沿竖直方向延伸的风动翼片。

优选地，所述塔桅和所述检修平台的外缘上还覆盖有薄膜太阳能电池，且所述机房顶部铺设有太阳能电池板；所述机房内部还设有储能装置。

实施本发明的通信基站，其有益效果在于：

1)将机房通过支撑层支撑和架设于塔桅上，并与地面具有一定高度，使得机房占用面积少，无需或极少需要征地；同时可防止机房在地面上受到偷盗、潮湿、腐蚀、外力破坏等。

2)塔桅、检修平台采用聚氨酯与纤维材料复合制成，其质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、绝缘性能好、阻燃无毒、绿色环保，有利于塔桅在自然环境中长时间使用，并且减少运行维护工作量；且该复合材料可钻孔而不开裂，因此塔桅上可装设脚钉和防坠落装置。

3)塔桅采用单基础落地，其基础开挖与地质有关，只要满足设计在各种气象条件下的荷载要求，加之机房设备的固定，即可以抵御强大地震。

4)塔桅顶部的避雷针将雷电流，通过塔桅中心接地引下线引入地下，又因为绝缘的检修平台在避雷针的保护角很小的范围内，传输和发送天线离接地引下线的物理间隙和绝缘间隙很大，基站既引雷又输雷，加之设备悬浮接地的屏蔽作用，整个基站非常有效地防止直接雷和感应雷，从而保证通信设备不会因雷击而中断。

5)设有风力发电机和太阳能电池，形成风光互补结构，加之储能装置，可确保通信基站安全可靠并且不间断地工作，并可实现孤岛供电；对于条件成熟的地方甚至还可以省去市电供应。

6)由于以上综合因素的存在，使得基站可以选择有利地形，减少基站个数。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明一实施例中的通信基站的整体结构示意图；

图2为本发明一实施例中的塔桅的套接结构的示意图；

图3为本发明另一实施例中的塔桅的对接结构的示意图；

图4为图1中支撑层的结构示意图；

图5为检修平台的平面图；

图6示出了本发明的伞状绝缘保护区；

图7为本发明一实施例中的竖轴式微风发电机的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明一实施例中的通信基站100的整体结构。如图1所示，该通信基站包括机房110、塔桅120、天线支架140、检修平台150以及避雷针160。其中，该机房110架设于塔桅120上，并距离地面200设有预设的距离。检修平台150固定于塔桅120上，且天线支架140固定在该检修平台150 上。在本发明中，由于机房110架设于塔桅120上，而没有直接占用地面，因此该种空中结构无需或者极少征地，可以有效地节省占地面积，并可防止机房内的通信设备被偷盗和被外力损坏，并降低了由机房放置于地面而引起的潮湿和腐蚀等风险。

其中，机房110的外形是多边形、圆台形或其他现代艺术造型，机房110 的尺寸大小主要根据机房功能、电源、设备、空调、遥控绳梯、人孔、休息间、辅助设施等而设计。该机房110架设于塔桅120上，且机房110与地面200之间的距离具有预设距离。在本实施例中，该预设距离为5～6m。然而，该机房 110与地面200的距离还可以是例如6～10m或其他，该距离具体根据各种气象条件下承受的载荷强度和安全因素等来决定。本发明在此并不做具体限定。

在本实施例中，该塔桅120为锥形的中空结构，并优选地采用聚氨酯材料按照一定的锥度通过拉挤和缠绕的方式形成。其中，该锥度优选为1∶0、1∶50 或1∶75。塔桅120的壁厚、层数以及直径大小可根据其所需承受的垂直载荷和水平载荷来设计。

由于聚氨酯材料具有高强度、轻质量、耐腐蚀、抗辐射、绝缘性能好、耐气候等优点，且聚氨酯材料可保持80-100年不老化。因此，采用聚氨酯材料制得的塔桅使用寿命较长，而且其综合成本比钢管塔较低。此外，还可以在聚氨酯材料中添加纤维等添加剂，以提高其阻燃性能、热稳定性能、抗腐蚀性能以及抗辐照性能。其中，该纤维例如玻璃纤维、武岩纤维、聚酰胺纤维、聚氨酯纤维、碳纤维等。

由于本实施例中的塔桅120是采用添加有纤维的聚氨酯材料制成的，其强度较高，可在塔桅120上开设安装孔而不会损坏塔桅120本身的强度。因此，在本实施例中，还可以在塔桅120的外壁上打孔，以安装脚钉(未示出)和防坠落装置(未示出)以增加攀爬塔桅120时的安全性。

进一步参照图1，该塔桅120可分为多段，其中，相邻两段之间可通过套接(参见图2)或抵接(参见图3)的方式拼装而成。因此，通过套接或抵接的方式可将塔桅按照需要(例如通信基站的功率、密度要求)设置成合适的高度。

如图2所示，每段塔桅段均设置成一定锥度，并将处于上方的塔桅段末端直径设置成比相邻的下方的塔桅段顶端直径更大。由于每段塔桅段均为中空结构，因此上方的塔桅段可套接于下方的塔桅段上，由此实现相邻两个塔桅段的“套接”。该套接的深度(即上方塔桅段与下方塔桅段的重叠的长度)优选为上方塔桅段末端直径的1.5～3倍，并优选为2.5倍。

图2示出了采用套接的方式实现相邻的塔桅段的拼装。然而，在根据本发明的另一实施例中，如图3所示，还可以采用抵接的方式来实现其拼装。具体地，在图3所示的实施例中，上方的塔桅段末端直径与下方的塔桅段的顶端直径相同，使得上下塔桅段之间相互抵接；随后在上、下塔桅段接触的接缝外套设有固定套121。其中，该固定套121设置成使得相邻的各个塔桅段之间在各种气象条件下均能保持安全可靠地承受垂直载荷和水平载荷，且该固定套121 不会脱落。优选地，在一个实施例中，该固定套121的内径设置成在固定套121套设在塔桅上时，该固定套121与上、下塔桅段之间过盈配合。在本实施例中，该固定套121的长度同样优选地设置为上下塔桅段接缝处直径的1.5～3 倍，并优先为2.5倍。该固定套121优选地同样采用添加有纤维的聚氨酯材料来制成。因此，该固定套121可例如采用生产塔桅的设备来生产成整根的固定套121，并根据需要从中截取所需的固定套段来安装。而剩余的材料还可以用作塔桅段或者截取其他的固定套，而不浪费。

进一步如图1所示，为了固定塔桅120，在本实施例中可采用自承式基础，且在埋入土地中时，采用单基础落地，由此可以大大地减少塔桅基础开挖的工作量。其中，该基础的基坑的开挖范围和深度根据塔桅所要安装的地理位置的地址条件而选择，其深度优选为2～5m。

在具体实施过程中，首先在基站建址上通过掏挖的方式挖出基坑(未示出)，随后，将塔桅120的下端插入在基坑内。最后，在基坑和塔桅120之间填充有填充物，由此形成刚性的自承式基础，从而可将塔桅120固定在基坑内。其中，该填充物优选为膨胀形填充物，并优选为钢筋混凝土或水泥石浆。其中，该自承式基础的形状还可以根据需要设置成曲面。

在图1所示的实施例中，为了将机房110稳定地架设于离地面200若干距离的位置上，优选地还设置有支撑层130。其中，该支撑层130位于机房110 下方，并围绕塔桅120的外缘。该支撑层130与塔桅120之间同轴设置，且支撑层130的内壁与塔桅120的外壁之间设有一定距离。该支撑层130优选地采用添加有纤维的聚氨酯材料来制成。

具体地，在一个实施例中，该支撑层130设置于机房110和地面200之间，并呈喇叭形，其直径较小的一端与机房110相接触，而直径较大的一端固定在地面200上。在支撑层130和塔桅120之间填充有填充物，由此将支撑层130 和塔桅120彼此固定连接，并进而通过支撑层130将机房110支撑在塔桅120 的一定高度上。其中，该填充物优选为膨胀形填充物，并优选为钢筋混凝土。

而在图4所示的实施例中，该支撑层130设置于机房110下方，并与该机房110接触，且支撑层130延伸至塔桅120的底部。在支撑层130和塔桅120 之间同样填充有填充物，从而使机房110通过该支撑层130牢固地支撑在塔桅 120的一定高度上，由此可避免现有技术中因机房110而导致的占地面大、易受损坏等问题。该填充物优选为膨胀形填充物，并优选为钢筋混凝土。该种支撑层130的结构相比支撑层130仅位于机房110和底面200之间的结构具有更高的抗拔强度，其支撑性能更好。

在图4所示的实施例中，由于支撑层130延伸至塔桅120的底部，因此在安装时，需要在支撑层130的外壁和基坑之间，以及在支撑层130的内壁和塔桅120的外壁之间均浇注钢筋混凝土来实现塔桅120的固定以及机房110的支撑。该支撑层130在本实施例中同样可采用喇叭状。然而，在根据发明的其他实施例中，该支撑层130还可以根据需要造型成所需的曲面，来承载相应的载荷。

以上给出的是具有支撑层130的实施例，然而根据本发明的其他实施例中，对于小型的机房，也可不设置支撑层130即可将机房110悬挂在塔桅120 上。

进一步如图1所示，在塔桅120的一定高度上设置有检修平台150，其中，该检修平台150由添加有纤维的聚氨酯材料制成。图5所示的检修平台150 的截面形状为三角形，然而，根据本发明其他实施例可以理解，该检修平台 150的截面形状还可以是圆形、四边形等。本发明在此对该检修平台150的形状并不做具体限定。一并参照图5，在检修平台150的护栏外缘上还固定设置有天线支架140。天线支架140上架设有各种通信所需的传输和发送天线。其中，该天线支架140可通过例如螺栓的方式固定连接在该检修平台150上。此外，在塔桅120上还可以设置有爬梯(未示出)，以方便工作人员爬到检修平台150上。

为使该通信基站可有效地避雷，在本实施例中，在塔桅120的顶部还设有长约2～4m的避雷针160。接地引下线170经避雷针的底部穿过塔桅120的中心，并随后与接地体171连接。根据该塔桅120安装位置的土壤的电阻率大小还可以进一步在接地体171两侧分别连接有预先埋设在地面200下的接地模块 172。该接地模块可以为金属或者非金属的接地模块，其主要根据塔桅120安装位置的土壤的电阻率大小来选择。

由于通信杆塔的塔桅高度通常小于50m，而在本实施例中的机房的高度设置为5～10m，机房的面积通常约为30m²，根据现有技术中关于避雷针的计算可知本发明的机房110在避雷针160的保护角很小的范围内(参见图6)。在雷击塔桅的顶部时，可减少天线、波导管或电缆流入机房110内的冲击电流。

此外，检修平台150同样位于避雷针160的保护角很小的范围内，且检修平台和塔桅120均由添加有纤维的聚氨酯材料制成，其绝缘性能好，在雷电流经过时，可使得架设在检修平台150上不带电荷，而仅有天线带少量电荷。少量的电荷将传输到机房110的设备中，但是由于机房110的设备具有悬浮接地的屏蔽作用，使得设备即使存在少量电荷也可防止感应雷的产生。

又由于架设在检修平台的天线支架上的传输和发送天线与接地引下线的物理间隙和绝缘间隙很大，根据现有技术中的气体间隙击穿公式可知，需要极大的电流才会使传输和发送天线与接地引下线之间的间隙击穿。因此，由于该间隙的存在，使本实施例中的通信基站可抵御直接雷和感应雷。因此，整个基站能够非常有效地防止直接雷和感应雷，可保证通信设备不会因雷击而中断。

在本实施例中，在塔桅120的顶部以及检修平台150上还分别设置有多个风力发电机180，以通过风力发电的方式为通信基站提供电源，可有效地解决通信基站附近电力电源难以找到的问题。多个风力发电机之间通过支撑杆(未示出)彼此连接以围成多边形(例如三角形、矩形、六边形等)结构。在本实施例中，该支撑杆同样采用添加有纤维的聚氨酯材料来制成。

其中，上述的风力发电机180优选地采用图7所示的竖轴式微风发电机。具体地，该微风发电机包括发电机181和电机固定杆182。其中，该电机固定杆182用于可拆卸地安装和连接各个发电机181，以使发电机181的转子轴线沿竖直方向设置。该发电机181的转子还进一步连接有多个沿竖直方向延伸的风动翼片183，使气流经过时能对该风动翼片183产生沿转子切向方向的作用力。

由于通信基站通常安装在山上，其风力资源丰富，因此在塔桅和检修平台上安装该种竖轴式微风发电机可以充分地利用山上的风力资源来进行自给式供电。此外，由于该竖轴式微风发电机通过支撑杆沿各个方向安装，因此由该竖轴式微风发电机组成的风力发电系统可以不受风向的限制，接收和利用来自各个方向的风力资源。

此外，由于在远离市区或边远地区及山区建立的通信基站仅仅依靠风力发电机是不能解决该通信基站的用电问题的，尤其是在遭遇自然风力较小的天气时，发电机所产生的电不能够满足通信基站的需求。因此，在本实施例中还利用太阳能进行发电。具体地，在塔桅120和检修平台150的外缘上还覆盖有薄膜太阳能电池(未示出)，例如微晶硅薄膜型太阳能电池，并优选地可在机房 110的顶部铺设太阳能电池板(未示出)。此外，机房110内部还可以设置有储能装置(未示出)，例如蓄电池，以将由风能或太阳能转化的电能通过蓄电池进行蓄能和供电。因此，在阳光充足时，可利用太阳能电池或电池板进行发电，而在风力较大时则可借助于风力发电机进行发电。由此可见，本实施例所采用的风光互补的发电结构，可以确保通信基站在任何天气条件下都能得到充足的电源，使得该通信基站可安全可靠并且不间断地工作，并可实现孤岛供电。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。根据本发明的构思，可以有很多其他变化的替代方案。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种通信基站，包括机房、塔桅以及固定在塔桅上的检修平台，其特征在于，所述塔桅分成多段，每段塔桅段为中空结构，且相邻两段塔桅段之间彼此固定；其中，所述机房架设于所述塔桅上，并与地面设有预设的距离；其中，所述塔桅和所述检修平台均由添加有纤维的聚氨酯材料制成；

相邻两段塔桅段之间，处于上方的塔桅段末端直径大于下方的塔桅段顶端直径以使上方的塔桅段套接于下方的塔桅段上，相邻两段塔桅段套接的深度为上方的塔桅段末端直径的1.5～3倍；或

处于上方的塔桅段末端直径等于下方的塔桅段顶端直径，以使上方的塔桅段抵接于下方的塔桅段上，并在接缝处套设有固定套，所述固定套的长度为上下塔桅段接缝处直径的1.5～3倍，固定套采用添加有纤维的聚氨酯材料制成；

所述通信基站具有掏挖式基坑，所述塔桅插设在所述基坑内，且所述塔桅和所述基坑之间填充有填充物；所述基坑的深度为2～5m；

所述塔桅的顶部设置有避雷针，接地引下线经避雷针的底座穿过塔桅中心，并与接地体连接；所述接地体还与预先埋设于地下的接地体连接；

所述塔桅上的检修平台还分别设置有多个竖轴式微风发电机，所述多个竖轴式微风发电机通过支撑杆彼此连接以围成多边形结构；所述竖轴式微风发电机包括多个发电机以及电机固定杆；其中，多个发电机可拆卸安装在所述电机固定杆上，且所述发电机的转子轴线沿竖直方向设置；所述转子还连接有多个沿竖直方向延伸的风动翼片；

所述塔桅和所述检修平台的外缘上还覆盖有薄膜太阳能电池，且所述机房顶部铺设有太阳能电池板；所述机房内部还设有储能装置。

2.根据权利要求1所述的通信基站，其特征在于，还包括支撑层；所述支撑层位于所述机房下方，并围绕所述塔桅的外緣，用于支撑所述机房。

3.根据权利要求2所述的通信基站，其特征在于，所述支撑层设置于所述机房和所述地面之间，其中，所述支撑层一端与所述机房相接触，另一端固定在所述地面上；或

所述支撑层一端与所述机房相接触，另一端延伸至所述塔桅的底部；

其中，所述支撑层和所述塔桅同轴心设置，且所述支撑层和所述塔桅之间还填充有填充物以使所述支撑层围绕所述塔桅的外緣。

4.根据权利要求3所述的通信基站，其特征在于，所述塔桅为锥形结构，且所述塔桅的锥度为1:50或1:75。

5.根据权利要求3所述的通信基站，其特征在于，还包括天线支架，所述天线支架设置在所述检修平台的护栏外缘设置，且所述天线支架上架设有传输和发送天线。