CN109195430A - 一种通信基站电气控制柜 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种通信基站电气控制柜，包括控制柜和壳体，所述壳体由外而内依次包括不锈钢板、泡沫铝板和尖劈形吸波材料板，所述壳体内表面设置温湿度监测模块，所述壳体外表面设置噪声监测模块和电磁辐射监测模块，所述壳体内部设置温控模块，所述控制柜上设置除湿模块，所述温湿度监测模块、噪声监测模块、电磁辐射监测模块、温控模块和除湿模块与控制单元连接；所述壳体外侧设有电磁屏蔽单元。

Description

一种通信基站电气控制柜
技术领域
本申请涉及电气控制柜技术领域，尤其涉及一种通信基站电气控制柜。
背景技术
电气控制柜负责对通信基站内各个装置的电气信息接收及控制，但是电气控制柜大多是集体放置在控制室内，且噪声和电磁辐射很大，随着我国电力事业的发展以及人们环保意识的提高，如何降低甚至消除电气控制柜的噪声污染和电磁污染已经成为一个新的课题。目前电气控制柜噪声及电磁辐射治理主要依靠增加屏蔽装置。屏蔽装置一般由特殊材料制成，能吸收某一频谱或者某一频段频谱噪声，从而实现降低整个装置发出噪音的目的。但是一些噪声屏蔽装置本身具有缺陷，如：1、吸收的噪声频谱范围窄，造成屏蔽效果不明显；2、影响控制柜装置的通风和散热，对于电磁辐射控制降低对工作人员的伤害还没有办法，只能将控制柜放置在隔绝辐射的房间内并禁止非工作人员靠近，但是对于需要进入工作的人员来说，电磁伤害时刻在继续。
目前的电磁辐射屏蔽以及降噪大多采用稀薄涂料在电控柜表面涂刷以及在电控室墙壁设计加入噪声辐射屏蔽结构，前者屏蔽的效果并不理想，后者对室内的工作人员没有保护，长久处在电磁噪声环境下对身体伤害很大。而采用较厚的吸波材料对电控柜进行辐射屏蔽，对其散热又极为不利，容易损坏设备。
发明内容
本发明旨在提供一种通信基站电气控制柜，以解决上述提出问题。
本发明的实施例中提供了一种通信基站电气控制柜，包括控制柜和壳体，所述壳体由外而内依次包括不锈钢板、泡沫铝板和尖劈形吸波材料板，所述壳体内表面设置温湿度监测模块，所述壳体外表面设置噪声监测模块和电磁辐射监测模块，所述壳体内部设置温控模块，所述控制柜上设置除湿模块，所述温湿度监测模块、噪声监测模块、电磁辐射监测模块、温控模块和除湿模块与控制单元连接；所述壳体外侧设有电磁屏蔽单元。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
1采用尖劈型吸波材料板屏蔽辐射，对辐射的吸收效果远大于现有技术中的防辐射涂料，可以将控制室内的辐射降至最低；
2采用泡沫铝板对噪声进行吸收，且对辐射能进一步的削减，可以将设备运行的噪声尽可能的消除，将控制室内的噪声降至最低；
3对控制柜内的温湿度进行监测并设置温湿度的调节模块，避免壳体较厚导致控制柜散热不便，提高了设备运行的安全性，延长了设备的使用寿命。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本申请的实施例涉及一种通信基站电气控制柜，包括控制柜1和壳体2，所述壳体2由外而内依次包括不锈钢板3、泡沫铝板4和尖劈形吸波材料板5，所述壳体2内表面设置温湿度监测模块8，所述壳体2外表面设置噪声监测模块9 和电磁辐射监测模块10，所述壳体2内部设置温控模块6，所述控制柜1上设置除湿模块7，所述温湿度监测模块8、噪声监测模块9、电磁辐射监测模块10、温控模块6和除湿模块7与控制单元22连接。
壳体的三层结构中，不锈钢板对壳体起到支撑保护的作用，设置在最外层，泡沫铝板设置在中间层，对电控柜内的噪音起到吸收消除的作用，泡沫铝板上设置多个孔洞，加强对噪音的吸收作用，使得噪音的能量更多的小散在泡沫铝板层，尖劈形吸波材料板采用难燃型无纺布制得，尖劈的长度在20mm至150mm 之间，结构为金字塔形，可以对电控柜内的辐射做到更大范围内的消除。噪声监测模块和电磁辐射监测模块设置在壳体外，对室内的噪声和辐射进行检测，可以得到壳体的防噪防辐射信息，若室内的噪声和辐射仍然超标，则对壳体进行调整，尖劈的长度加大，泡沫铝板的厚度加大，可以获得厚度适中且吸波性能优良的壳体。壳体拥有足够的防辐射防噪能力，相对应的散热能力较差，因此在壳体内表面设置温湿度监测模块，对控制柜内的温度和湿度进行监测，并将监测信息发送至控制单元，控制单元控制温控模块和除湿模块对控制柜内的环境进行调控，防止温度过高导致设备烧损或湿度较大内部放电严重引起设备严重老化，降低了设备运行的风险，延长了设备运行的时间。
此外，在壳体2外侧设有电磁屏蔽单元，该电磁屏蔽单元为双层结构设置，外层为导波层，内层为吸波层，所述导波层采用紫铜合金薄板，所述吸波层以硅橡胶为基体，并且填充镀银碳纤维，碳纤维为短棒状，无规则分布其中。在结构方面，本申请的电磁屏蔽单元为双层结构，分为导波层和吸波层，将对电磁波的透过、引导与吸收分层进行，该结构设计中导波层采用紫铜合金薄板，其具有良好的导电与导磁性能，可以使得电磁波传播到其表面后经过反馈与传导过程，能够均匀的传递到吸波层，最大化提高吸波效率；另一方面，导波层紫铜合金薄板具有较强硬度，可以作为保护外壳，对内部吸波层提供防护。
此外，更重要的是，本申请的电磁屏蔽单元中，吸波层以硅橡胶为基体，并且填充镀银碳纤维，碳纤维为短棒状，无规则分布其中，形成不规则导电导磁网络，大大提高了电磁屏蔽效果。本申请的电磁屏蔽单元在结构及材料方面的设计在电磁屏蔽效果方面起到了意想不到的效果，并且制备简单，可操作性强。
一种优选实施方式为，所述紫铜合金薄板中，铜含量为76％，含铁量为13％，含锌量为11％；通过限定上述铜、铁和锌含量，能够使得电磁屏蔽单元发挥更优良的电磁屏蔽效果。所述导波层厚度为1mm。
一种优选实施方式为，所述吸波层厚度为3mm；在吸波层中，所述镀银碳纤维密度为80～120根/cm2，其具有两种长度，分别为为3～5mm和7～9mm；通过两种长度设置，易于导电网路的形成，其对于电磁吸波效果良好，具有意料不到的吸波效果；
所述吸波层中还含有异丙醇作为防冻剂；其能够有效增强硅橡胶基底在低温下的柔韧性，防止断裂；所述3～5mm和7～9mm长度镀银碳纤维的质量比例为4:1；该碳纤维尺寸优选为密度1.75g/cm3，直径5μm，其中，镀银层厚度为 200nm。
本申请还公开了上述电磁屏蔽单元的制备过程：
S1，准备导波层
S2，将碳纤维热处理，去除表面杂质；然后配置电镀溶液，采用银板作为阳极，热处理后的碳纤维作为阴极，阳极与阴极都浸没在电镀溶液中，通过电镀得到镀银碳纤维；
S3，将镀银碳纤维放入经稀释过的硅烷偶联剂中浸泡1min，干燥后将镀银碳纤维切割成3～5mm及7～9mm长度；随后采用开放式双棍炼胶机加工，采用硅橡胶为基体，镀银碳纤维为填料，异丙醇为防冻剂，制备吸波层；
S4，将吸波层嵌入导波层内侧，得到所述电磁屏蔽单元。
其中，S1中，所述准备导波层具体为：导波层采用紫铜合金薄板材料，材料中铜含量为76％，含铁量为13％，含锌量为11％，导波层厚度为1mm；
其中，S2中，所述碳纤维的密度为1.75g/cm3，直径为5μm；
所述将碳纤维热处理具体为：将碳纤维放置在箱式炉中400℃下处理30 min，
所述电镀溶液配制过程为：取硫酸银、氯化铵、硼酸、十二烷基磺酸钠配制电镀溶液，其中含量依次为120g/L、16g/L、15g/L、2g/L，然后用氨水滴定电镀溶液，使其pH值为4.5；
所述通过电镀得到镀银碳纤维具体为：电镀过程中，采用机械搅拌，并且温度保持在30℃，电镀电流密度为3.0A/cm2，镀银层厚度为200nm；
其中，S3中，所述经稀释过的硅烷偶联剂制备过程为：将乙烯基三乙氧基硅烷稀释，溶剂为水和乙醇配制的溶液，各部分质量比例为硅烷-20％，乙醇-72％，水-8％；
下面结合具体实施例对本发明做出进一步说明：
实施例1
一种电磁屏蔽单元，该电磁屏蔽单元为双层结构设置，外层为导波层，内层为吸波层，所述导波层采用紫铜合金薄板，所述吸波层以硅橡胶为基体，并且填充镀银碳纤维，碳纤维为短棒状，无规则分布其中。
所述电磁屏蔽单元的制备过程为：
S1，导波层采用紫铜合金薄板材料，材料中铜含量为76％，含铁量为13％，含锌量为11％，导波层厚度为1mm；
S2，首先，选用碳纤维，密度为1.75g/cm，直径为5μm，将碳纤维放置在箱式炉中400℃下处理30min，除去表面胶体杂质；然后取硫酸银、氯化铵、硼酸、十二烷基磺酸钠配制电镀溶液，其中含量依次为120g/L、16g/L、15g/L、 2g/L，然后用氨水滴定电镀溶液，使其pH值为4.5；将电镀溶液置于电镀装置中，电镀装置中采用银板作为阳极，碳纤维作为阴极，阳极与阴极都浸没在电镀溶液中，电镀过程中，采用机械搅拌，并且温度保持在30℃，电镀电流密度为3.0A/cm2，镀银层厚度为200nm，得到镀银碳纤维；
S3，首先，将乙烯基三乙氧基硅烷稀释，溶剂为水和乙醇配制的溶液，各部分比例为硅烷-20％，乙醇-72％，水-8％，然后将镀银碳纤维放入经稀释过的硅烷偶联剂中浸泡1min，干燥后将镀银碳纤维切割成3～5mm及7～9mm长度；随后采用开放式双棍炼胶机加工，采用硅橡胶为基体，镀银碳纤维为填料，异丙醇为防冻剂，制备薄片状镀银碳纤维/硅橡胶材料，其中材料厚度为3mm，材料中镀银碳纤维均匀分布，密度为80根/cm2；最后将其嵌入到上述导波层内侧，制成双层结构电磁屏蔽单元。
电磁屏蔽方面：
对本实施例的电磁屏蔽单元进行电磁屏蔽性能测试，采用E5071C型网络分析仪法兰同轴发测试，温度为30℃，湿度为50％(RH)。
上表为本实施例电磁屏蔽单元中镀银碳纤维密度为80根/cm2时，测试得到复合电磁屏蔽材料在200～1200MHz范围内电磁屏蔽效能曲线，该材料电磁屏蔽曲线较平缓，电磁屏蔽效能较高，为65～86db之间。
机械性能方面：
对本申请的镀银碳纤维/硅橡胶电磁屏蔽材料进行拉伸性能测试，由于碳纤维的加入，该材料拉伸强度较大，达到2.6Mpa，具备较好的机械性能，不易断裂。
实施例2
一种电磁屏蔽单元，该电磁屏蔽单元为双层结构设置，外层为导波层，内层为吸波层，所述导波层采用紫铜合金薄板，所述吸波层以硅橡胶为基体，并且填充镀银碳纤维，碳纤维为短棒状，无规则分布其中。
所述电磁屏蔽单元的制备过程为：
S1，导波层采用紫铜合金薄板材料，材料中铜含量为76％，含铁量为13％，含锌量为11％，导波层厚度为1mm；
S2，首先，选用碳纤维，密度为1.75g/cm，直径为5μm，将碳纤维放置在箱式炉中400℃下处理30min，除去表面胶体杂质；然后取硫酸银、氯化铵、硼酸、十二烷基磺酸钠配制电镀溶液，其中含量依次为120g/L、16g/L、15g/L、 2g/L，然后用氨水滴定电镀溶液，使其pH值为4.5；将电镀溶液置于电镀装置中，电镀装置中采用银板作为阳极，碳纤维作为阴极，阳极与阴极都浸没在电镀溶液中，电镀过程中，采用机械搅拌，并且温度保持在30℃，电镀电流密度为3.0A/cm2，镀银层厚度为200nm，得到镀银碳纤维；
S3，首先，将乙烯基三乙氧基硅烷稀释，溶剂为水和乙醇配制的溶液，各部分比例为硅烷-20％，乙醇-72％，水-8％，然后将镀银碳纤维放入经稀释过的硅烷偶联剂中浸泡1min，干燥后将镀银碳纤维切割成3～5mm及7～9mm长度；随后采用开放式双棍炼胶机加工，采用硅橡胶为基体，镀银碳纤维为填料，异丙醇为防冻剂，制备薄片状镀银碳纤维/硅橡胶材料，其中材料厚度为3mm，材料中镀银碳纤维均匀分布，密度为90根/cm2；最后将其嵌入到上述导波层内侧，制成双层结构电磁屏蔽单元。
电磁屏蔽方面：
对本实施例的电磁屏蔽单元进行电磁屏蔽性能测试，采用E5071C型网络分析仪法兰同轴发测试，温度为30℃，湿度为50％(RH)。
上表为本实施例电磁屏蔽单元中镀银碳纤维密度为90根/cm2时，测试得到复合电磁屏蔽材料在200～1200MHz范围内电磁屏蔽效能曲线，该材料电磁屏蔽曲线较平缓，电磁屏蔽效能较高，为67～87db之间。
机械性能方面：
对本申请的镀银碳纤维/硅橡胶电磁屏蔽材料进行拉伸性能测试，由于碳纤维的加入，该材料拉伸强度较大，达到2.5Mpa，具备较好的机械性能，不易断裂。
实施例3
一种电磁屏蔽单元，该电磁屏蔽单元为双层结构设置，外层为导波层，内层为吸波层，所述导波层采用紫铜合金薄板，所述吸波层以硅橡胶为基体，并且填充镀银碳纤维，碳纤维为短棒状，无规则分布其中。
所述电磁屏蔽单元的制备过程为：
S1，导波层采用紫铜合金薄板材料，材料中铜含量为76％，含铁量为13％，含锌量为11％，导波层厚度为1mm；
S2，首先，选用碳纤维，密度为1.75g/cm，直径为5μm，将碳纤维放置在箱式炉中400℃下处理30min，除去表面胶体杂质；然后取硫酸银、氯化铵、硼酸、十二烷基磺酸钠配制电镀溶液，其中含量依次为120g/L、16g/L、15g/L、 2g/L，然后用氨水滴定电镀溶液，使其pH值为4.5；将电镀溶液置于电镀装置中，电镀装置中采用银板作为阳极，碳纤维作为阴极，阳极与阴极都浸没在电镀溶液中，电镀过程中，采用机械搅拌，并且温度保持在30℃，电镀电流密度为3.0A/cm2，镀银层厚度为200nm，得到镀银碳纤维；
S3，首先，将乙烯基三乙氧基硅烷稀释，溶剂为水和乙醇配制的溶液，各部分比例为硅烷-20％，乙醇-72％，水-8％，然后将镀银碳纤维放入经稀释过的硅烷偶联剂中浸泡1min，干燥后将镀银碳纤维切割成3～5mm及7～9mm长度；随后采用开放式双棍炼胶机加工，采用硅橡胶为基体，镀银碳纤维为填料，异丙醇为防冻剂，制备薄片状镀银碳纤维/硅橡胶材料，其中材料厚度为3mm，材料中镀银碳纤维均匀分布，密度为100根/cm2；最后将其嵌入到上述导波层内侧，制成双层结构电磁屏蔽单元。
电磁屏蔽方面：
对本实施例的电磁屏蔽单元进行电磁屏蔽性能测试，采用E5071C型网络分析仪法兰同轴发测试，温度为30℃，湿度为50％(RH)。
上表为本实施例电磁屏蔽单元中镀银碳纤维密度为100根/cm2时，测试得到复合电磁屏蔽材料在200～1200MHz范围内电磁屏蔽效能曲线，该材料电磁屏蔽曲线较平缓，电磁屏蔽效能较高，为62～81db之间。
机械性能方面：
对本申请的镀银碳纤维/硅橡胶电磁屏蔽材料进行拉伸性能测试，由于碳纤维的加入，该材料拉伸强度较大，达到2.3Mpa，具备较好的机械性能，不易断裂。
实施例4
一种电磁屏蔽单元，该电磁屏蔽单元为双层结构设置，外层为导波层，内层为吸波层，所述导波层采用紫铜合金薄板，所述吸波层以硅橡胶为基体，并且填充镀银碳纤维，碳纤维为短棒状，无规则分布其中。
所述电磁屏蔽单元的制备过程为：
S1，导波层采用紫铜合金薄板材料，材料中铜含量为76％，含铁量为13％，含锌量为11％，导波层厚度为1mm；
S2，首先，选用碳纤维，密度为1.75g/cm，直径为5μm，将碳纤维放置在箱式炉中400℃下处理30min，除去表面胶体杂质；然后取硫酸银、氯化铵、硼酸、十二烷基磺酸钠配制电镀溶液，其中含量依次为120g/L、16g/L、15g/L、 2g/L，然后用氨水滴定电镀溶液，使其pH值为4.5；将电镀溶液置于电镀装置中，电镀装置中采用银板作为阳极，碳纤维作为阴极，阳极与阴极都浸没在电镀溶液中，电镀过程中，采用机械搅拌，并且温度保持在30℃，电镀电流密度为3.0A/cm2，镀银层厚度为200nm，得到镀银碳纤维；
S3，首先，将乙烯基三乙氧基硅烷稀释，溶剂为水和乙醇配制的溶液，各部分比例为硅烷-20％，乙醇-72％，水-8％，然后将镀银碳纤维放入经稀释过的硅烷偶联剂中浸泡1min，干燥后将镀银碳纤维切割成3～5mm及7～9mm长度；随后采用开放式双棍炼胶机加工，采用硅橡胶为基体，镀银碳纤维为填料，异丙醇为防冻剂，制备薄片状镀银碳纤维/硅橡胶材料，其中材料厚度为3mm，材料中镀银碳纤维均匀分布，密度为120根/cm2；最后将其嵌入到上述导波层内侧，制成双层结构电磁屏蔽单元。
电磁屏蔽方面：
对本实施例的电磁屏蔽单元进行电磁屏蔽性能测试，采用E5071C型网络分析仪法兰同轴发测试，温度为30℃，湿度为50％(RH)。
上表为本实施例电磁屏蔽单元中镀银碳纤维密度为120根/cm2时，测试得到复合电磁屏蔽材料在200～1200MHz范围内电磁屏蔽效能曲线，该材料电磁屏蔽曲线较平缓，电磁屏蔽效能较高，为64～83db之间。
机械性能方面：
对本申请的镀银碳纤维/硅橡胶电磁屏蔽材料进行拉伸性能测试，由于碳纤维的加入，该材料拉伸强度较大，达到2.7Mpa，具备较好的机械性能，不易断裂。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种通信基站电气控制柜，包括控制柜和壳体，其特征在于，所述壳体由外而内依次包括不锈钢板、泡沫铝板和尖劈形吸波材料板，所述壳体内表面设置温湿度监测模块，所述壳体外表面设置噪声监测模块和电磁辐射监测模块，所述壳体内部设置温控模块，所述控制柜上设置除湿模块，所述温湿度监测模块、噪声监测模块、电磁辐射监测模块、温控模块和除湿模块与控制单元连接；所述壳体外侧设有电磁屏蔽单元。
2.根据权利要求1所述的一种通信基站电气控制柜，其特征在于，在壳体外侧该电磁屏蔽单元为双层结构设置，外层为导波层，内层为吸波层，所述导波层采用紫铜合金薄板，所述吸波层以硅橡胶为基体，并且填充镀银碳纤维，碳纤维为短棒状，无规则分布其中。
3.根据权利要求2所述的一种通信基站电气控制柜，其特征在于，所述紫铜合金薄板中，铜含量为76％，含铁量为13％，含锌量为11％。
4.根据权利要求3所述的一种通信基站电气控制柜，其特征在于，所述导波层厚度为1mm。
5.根据权利要求2所述的一种通信基站电气控制柜，其特征在于，吸波层中，所述镀银碳纤维密度为80～120根/cm2，其具有两种长度，分别为为3～5mm和7～9mm。
6.根据权利要求5所述的一种通信基站电气控制柜，其特征在于，所述吸波层厚度为3mm。
7.根据权利要求5所述的一种通信基站电气控制柜，其特征在于，所述吸波层中还含有异丙醇作为防冻剂。
8.根据权利要求5所述的一种通信基站电气控制柜，其特征在于，所述3～5mm和7～9mm长度镀银碳纤维的质量比例为4:1；该碳纤维尺寸优选为密度1.75g/cm3，直径5μm，其中，镀银层厚度为200nm。
9.根据权利要求5所述的一种通信基站电气控制柜，其特征在于，所述电磁屏蔽单元的制备过程为：
S1，导波层采用紫铜合金薄板材料，材料中铜含量为76％，含铁量为13％，含锌量为11％，导波层厚度为1mm；
S2，首先，选用碳纤维，密度为1.75g/cm，直径为5μm，将碳纤维放置在箱式炉中400℃下处理30min，除去表面胶体杂质；然后取硫酸银、氯化铵、硼酸、十二烷基磺酸钠配制电镀溶液，其中含量依次为120g/L、16g/L、15g/L、2g/L，然后用氨水滴定电镀溶液，使其pH值为4.5；将电镀溶液置于电镀装置中，电镀装置中采用银板作为阳极，碳纤维作为阴极，阳极与阴极都浸没在电镀溶液中，电镀过程中，采用机械搅拌，并且温度保持在30℃，电镀电流密度为3.0A/cm2，镀银层厚度为200nm，得到镀银碳纤维；
S3，首先，将乙烯基三乙氧基硅烷稀释，溶剂为水和乙醇配制的溶液，各部分比例为硅烷-20％，乙醇-72％，水-8％，然后将镀银碳纤维放入经稀释过的硅烷偶联剂中浸泡1min，干燥后将镀银碳纤维切割成3～5mm及7～9mm长度；随后采用开放式双棍炼胶机加工，采用硅橡胶为基体，镀银碳纤维为填料，异丙醇为防冻剂，制备薄片状镀银碳纤维/硅橡胶材料，其中材料厚度为3mm，材料中镀银碳纤维均匀分布；最后将其嵌入到上述导波层内侧，制成双层结构电磁屏蔽单元。
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