CN110492218B - 天线风载荷控制装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种天线风载荷控制装置及控制方法，天线风载荷控制装置包括：风速风向检测模块，用于实时检测天线所承受的风速及风向；天线旋转角度检测模块，用于检测天线的朝向；控制管理模块，与风速风向检测模块、天线旋转角度检测模块及天线旋转驱动模块电性连接；控制管理模块建立有天线朝向与天线最小迎风面朝向的关系式及预设有天线的安全风速。上述天线风载荷控制装置，在天线所承受的风速超出天线的安全风速时，控制天线旋转以使天线最小迎风面作为当前风向的天线迎风面，即控制天线旋转到风载荷最小的位置，大幅度提高了天线的安全工作和使用寿命，并且降低了维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及通信设备技术领域，特别是涉及一种天线风载荷控制装置及控制方法。
背景技术
短波天线是指工作在短波波段(3～30MHz)的发射或接收天线。短波主要利用电离层反射传播进行通信，因而不受网络枢纽和中继条件的制约，是现代远距离无线电通信的重要手段之一。往往频率越低，天线的尺寸就越大，大型短波天线最大尺寸可达50米，同时要求天线离地面的距离就越远，一般短波天线要求离地面最小距离12.5米以上，而且要求天线周边无任何遮挡物。
天线的风载荷与风速、迎风面积成正比，即天线的迎风面积越大则天线所受的风载荷也越大，风速越大则天线所受的风载荷也越大。由于短波天线的尺寸大且举升离地面较高，从而天线安全工作和天线的使用寿命受风力的影响非常大，天线的维护成本高。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提供一种天线风载荷控制装置及控制方法，以提高天线的抗风能力，进而提高天线工作性能、使用寿命和降低天线的维护成本。
一种天线风载荷控制装置，用于调节天线的风载荷，所述天线连接有用于驱动天线水平旋转的天线旋转驱动模块；包括：
风速风向检测模块，用于实时检测所述天线所承受的风速及风向；
天线旋转角度检测模块，用于检测所述天线的朝向；
控制管理模块，与所述风速风向检测模块、所述天线旋转角度检测模块及所述天线旋转驱动模块电性连接；所述控制管理模块建立有天线朝向与天线最小迎风面朝向的关系式及预设有所述天线的安全风速；所述控制管理模块用于根据所述风速风向检测模块检测到的风速与所述天线的安全风速进行对比分析、用于根据所述天线的朝向计算出所述天线最小迎风面的朝向、用于根据所述风速风向检测模块检测到风向与所述天线最小迎风面的朝向进行对比分析，以判断所述天线是否需要旋转；且所述控制管理模块还用于控制所述天线旋转驱动模块的工作。
上述天线风载荷控制装置，在天线所承受的风速超出天线的安全风速时，控制天线旋转以使天线最小迎风面作为当前风向的天线迎风面，即控制天线旋转到风载荷最小的位置，大幅度提高了天线的安全工作和使用寿命，并且降低了维护成本。
在其中一个实施例中，所述天线旋转角度检测模块还用于在所述天线旋转过程中实时检测所述天线旋转的角度。
在其中一个实施例中，所述风速风向检测模块设置在天线上。
在其中一个实施例中，所述风速风向检测模块设置在所述天线的顶端上。
在其中一个实施例中，所述风速风向检测模块设置在所述天线附近。
在其中一个实施例中，所述风速风向检测模块的数量为多个。
在其中一个实施例中，所述天线旋转角度检测模块设置在所述天线上并随所述天线同步水平旋转。
在其中一个实施例中，所述天线旋转角度检测模块设置在所述天线的中心位置或所述天线旋转驱动模块上。
一种天线风载荷控制装置的控制方法，基于上述天线风载荷控制装置，其特征在于，所述天线风载荷控制装置的控制方法包括以下步骤：
步骤S1：所述风速风向检测模块检测所述天线当前所承受的风速V1；
步骤S2：控制管理模块根据检测到的风速V1与所述天线的安全风速V0进行对比分析；
步骤S3：若检测到的所述风速V1在所述天线的安全风速V0的范围内，则维持现状；
步骤S4：若检测到的所述风速超出所述天线的安全风速的范围；则所述天线旋转角度检测模块检测所述天线的朝向A1，所述风速风向检测模块检测当前风的风向A2；
步骤S5：所述控制管理模块旋计算出天线最小迎风面的朝向A3，并对天线最小迎风面的朝向A3与风向A2与进行对比分析；
步骤S6：若A3与A2相等，则维持现状；
步骤S7：若A3与A2不相等；则所述控制管理模块控制所述天线旋转驱动模块启动工作，所述天线旋转驱动模块驱动所述天线旋转，直至A3与A2相等。
在其中一个实施例中，在步骤S7中，所述天线的旋转需要旋转的角度差值为|A2-A3|。
附图说明
图1为本发明的一实施方式的天线风载荷控制装置的结构示意图。
附图中各标号的含义为：
天线10，风速风向检测模块20，天线旋转角度检测模块30。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
请参考图1，为本发明一实施方式的天线风载荷控制装置，用于调节天线10的风载荷，天线10连接有天线旋转驱动模块，天线旋转驱动模块用于驱动天线10水平旋转。天线风载荷控制装置包括风速风向检测模块20、天线旋转角度检测模块30及控制管理模块。风速风向检测模块20用于检测当前风速V1及风向A2，具体地，风速风向检测模块20用于实时检测天线10所承受的风速V1及风向A2。天线旋转角度检测模块30用于检测天线10的朝向A1。控制管理模块与风速风向检测模块20、天线旋转角度检测模块30及天线旋转驱动模块电性连接，控制管理模块用于对风速风向检测模块20及天线旋转角度检测模块30检测到的数据进行分析处理并控制天线旋转驱动模块的工作。
风速风向检测模块20可以设置在天线10附近或者天线10上。在本实施例中，风速风向检测模块20设置在天线10的顶端上；当然，在其他实施例中，风速风向检测模块20也可以设置在天线10附近较高或者空旷位置，不影响风速风向检测模块20的检测结果即可。风速风向检测模块20可以为一个或多个，多个风速风向检测模块20能够更准确地检测天线10所承受的风速V1及风向A2。
天线旋转角度检测模块30设置在天线10上并随天线10同步水平旋转，天线10的朝向A1为天线旋转角度检测模块30的指向，换言之，天线旋转角度检测模块30的指向代表天线10的朝向A1。在本实施例中，天线旋转角度检测模块30设置在天线的中心位置，可有效提高天线旋转角度检测模块30的检测精度。在其中一个实施例中，天线旋转角度检测模块30设置在外界天线旋转驱动模块上。天线旋转角度检测模块30还用于在天线旋转过程中实时检测天线10旋转的角度，从而可测量出天线10的旋转角度。
控制管理模块用于根据天线10的朝向A1计算出天线最小迎风面的朝向A3，具体地，天线10的风载荷与风速V1和迎风面积的乘积成正比，天线10的迎风面是指天线10在正常工作时向东南西北等不同方向的投影面积，天线10在设计完成之后，不同方向的投影面积就已经确定，那么在什么方向上的投影面积最小就意味着天线10在这个方向上的迎风面积最小，从而当天线10最小迎风面的朝向A3。控制管理模块建立有天线10朝向A1与天线10最小迎风面的朝向A3的关系式，从而控制管理模块根据天线10的朝向A1便可计算出天线10最小迎风面的朝向A3。
控制管理模块还用于根据风速风向检测模块20检测到的风速V1与天线10的安全风速V0进行对比分析、用于根据风速风向检测模块20检测到风向A2与天线最小迎风面的朝向A3进行对比分析，以判断天线10是否需要旋转，且控制管理模块还用于控制天线旋转驱动模块的工作。具体地，控制管理模块预设有天线10的安全风速V0，控制管理模块将风速风向检测模块20检测到的风速V1与预设的安全风速V0进行对比，若风速风向检测模块20检测到的风速V1在预设的安全风速V0范围内时，即若风速风向检测模块20检测到的风速V1小于或等于安全风速V0时，则天线10无需旋转；若风速风向检测模块20检测到的风速V1超出预设的安全风速V0范围内时，即若风速风向检测模块20检测到的风速V1大于预设的安全风速V0范围内时，则控制管理模块将风速风向检测模块20检测到风向A2与天线最小迎风面的朝向A3进行对比，若A3与A2相等，则天线10不用旋转；若若A3与A2不相等，则控制管理模块控制天线旋转驱动模块启动工作，天线旋转驱动模块驱动天线旋转，直至A3与A2相等。
需要说明的是，天线10的朝向A1、天线10所承受的风向A2、及天线最小迎风面的朝向A3具有相同的基准方向，从而可以理解地，A1为天线10与基准方向之间的角度值，即A1为天线旋转角度检测模块30与基准方向之间的角度值，则天线10旋转至正北方时，天线旋转角度检测模块30检测的的初始值；A2为天线10所承受风向与基准方向之间的角度值，A2在正北方向上时为风速风向检测模块20的初始值；A3为天线最小迎风面的朝向与基准方向之间的角度值。由此，可得出A1与A2之间的角度值。
例如，以正北方向为基准方向，即正北方向初始方向，即正北方向为0°，正东方向为90°，正南方向为180°，正西方向为180°，如此类推。若天线旋转至正北方向上时，则A1为0°；A2为正北风时，则A2为0°。
基于上述天线风载荷控制装置，其特征在于，所述天线风载荷控制装置的控制方法包括以下步骤：
步骤S1：风速风向检测模块20检测天线10当前所承受的风速V1；风速风向检测模块20将检测的数据传输至控制管理模块；
步骤S2：控制管理模块根据检测到的风速V1与天线10的安全风速V0进行对比分析；
步骤S3：若检测到的风速V1在天线10的安全风速V0的范围内，则维持现状；即控制管理模块控制天线旋转驱动模块处于不工作状态，天线10不需要旋转。
步骤S4：若检测到的风速V1超出天线10的安全风速V0的范围；则天线旋转角度检测模块30检测天线10的朝向A1，风速风向检测模块20检测当前风的风向A2；天线旋转角度检测模块30将检测的数据传输至控制管理模块，风速风向检测模块20将检测的数据传输至控制管理模块；
步骤S5：控制管理模块计算出天线最小迎风面的朝向A3，并对天线最小迎风面的朝向A3与风向A2与进行对比分析；具体地，控制管理模块建立有天线10朝向A1与天线10最小迎风面的朝向A3的关系式，从而控制管理模块可根据天线10的朝向A1便可计算出天线10最小迎风面的朝向A3；
步骤S6：若A3与A2相等，则维持现状；即控制管理模块控制天线旋转驱动模块处于不工作状态，天线10不需要旋转。
步骤S7：若A3与A2不相等；则控制管理模块控制天线旋转驱动模块启动工作，天线旋转驱动模块驱动天线旋转，直至A3与A2相等。
需要说明的是，在步骤S7中，天线10需要旋转的角度差值为|A2-A3|，且天线10的旋转方向由A1判断。在步骤S7中，通过天线旋转角度检测模块30实时天线10的朝向A1，以确定天线最小迎风面的实时朝向A3。
本发明的天线风载荷控制装置，在天线10所承受的风速V1超出天线10的安全风速V0时，控制天线10旋转以使天线最小迎风面作为当前风向的天线迎风面，即控制天线10旋转到风载荷最小的位置，大幅度提高了天线10的安全工作和使用寿命，并且降低了维护成本。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种天线风载荷控制装置，用于调节天线的风载荷，所述天线连接有用于驱动天线水平旋转的天线旋转驱动模块；其特征在于，包括：
风速风向检测模块，用于实时检测所述天线所承受的风速及风向；
天线旋转角度检测模块，用于检测所述天线的朝向，所述天线旋转角度检测模块还用于在天线旋转过程中实时检测天线旋转的角度；
控制管理模块，与所述风速风向检测模块、所述天线旋转角度检测模块及所述天线旋转驱动模块电性连接；所述控制管理模块建立有天线朝向与天线最小迎风面朝向的关系式及预设有所述天线的安全风速；所述控制管理模块用于根据所述风速风向检测模块检测到的风速与所述天线的安全风速进行对比分析、用于根据所述天线的朝向计算出所述天线最小迎风面的朝向、用于根据所述风速风向检测模块检测到风向与所述天线最小迎风面的朝向进行对比分析，以判断所述天线是否需要旋转；且所述控制管理模块还用于控制所述天线旋转驱动模块的工作。
2.根据权利要求1所述的天线风载荷控制装置，其特征在于，所述天线朝向、所述天线所承受的风向及所述天线最小迎风面的朝向具有相同的基准方向。
3.根据权利要求1所述的天线风载荷控制装置，其特征在于，所述风速风向检测模块设置在天线上。
4.根据权利要求3所述的天线风载荷控制装置，其特征在于，所述风速风向检测模块设置在所述天线的顶端上。
5.根据权利要求1所述的天线风载荷控制装置，其特征在于，所述风速风向检测模块设置在所述天线附近。
6.根据权利要求1所述的天线风载荷控制装置，其特征在于，所述风速风向检测模块的数量为多个。
7.根据权利要求1所述的天线风载荷控制装置，其特征在于，所述天线旋转角度检测模块设置在所述天线上并随所述天线同步水平旋转。
8.根据权利要求7所述的天线风载荷控制装置，其特征在于，所述天线旋转角度检测模块设置在所述天线的中心位置或者所述天线旋转驱动模块上。
9.一种天线风载荷控制装置的控制方法，基于权利要求1所述的天线风载荷控制装置，其特征在于，所述天线风载荷控制装置的控制方法包括以下步骤：
步骤S1：所述风速风向检测模块检测所述天线当前所承受的风速V1；
步骤S2：控制管理模块根据检测到的风速V1与所述天线的安全风速V0进行对比分析；
步骤S3：若检测到的所述风速V1在所述天线的安全风速V0的范围内，则维持现状；
步骤S4：若检测到的所述风速超出所述天线的安全风速的范围；则所述天线旋转角度检测模块检测所述天线的朝向A1，所述风速风向检测模块检测当前风的风向A2；
步骤S5：所述控制管理模块旋计算出天线最小迎风面的朝向A3，并对天线最小迎风面的朝向A3与风向A2与进行对比分析；
步骤S6：若A3与A2相等，则维持现状；
步骤S7：若A3与A2不相等；则所述控制管理模块控制所述天线旋转驱动模块启动工作，所述天线旋转驱动模块驱动所述天线旋转，直至A3与A2相等；
其中，所述天线旋转角度检测模块还用于在天线旋转过程中实时检测天线旋转的角度。
10.根据权利要求9所述的天线风载荷控制装置的控制方法，其特征在于在步骤S7中，所述天线的旋转需要旋转的角度差值为|A2-A3|。
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