CN111550114A - 一种可快速安装在电力杆塔上的通信系统平台 - Google Patents

Abstract

一种可快速安装在电力杆塔上的通信系统平台，由抱箍系统、水平横梁系统、检修平面系统、设备底座系统、斜撑系统、栏杆系统、机柜系统和具备有市电与太阳能供电切换功能的电源系统组成，整个平台固定在塔身下部，用于承载通信机柜的重量以及检修荷载；栏杆系统可安装光伏电池为通信设备或塔身上其他用电设备的供电，栏杆系统平面可设计成倾斜式，以适应不同纬度太阳辐射角，从而提高光伏电池的太阳能转换率。本发明平台构件的尺寸可模数化，能够适应所有尺寸的管身直径，适合工厂规模生产，成本低廉。本发明现场施工为完全螺栓连接安装，能够实现快捷安装、对塔身无损安装。

Description

一种可快速安装在电力杆塔上的通信系统平台

技术领域

本发明涉及电力杆塔共享通信设施，尤其涉及一种可快速安装在电力杆塔上的通信系统。

技术背景

5G基站建设的密度将大大超过4G基站密度，电力杆塔共享通信设施的应用越来越广。在电力杆塔共享通信设施的工程建设中，往往会由于场地受限而无法在自然地面上安装通信机柜，本发明将通信机柜上塔以解决这一难题。此外在平台栏杆上可安装有光伏电池，光伏电池可为通信主设备、蓄电池、电力杆塔上其他用电设备等提供电能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：现有电力杆塔共享通信设施的工程建设中，往往由于场地受限而无法在自然地面上安装通信机柜。

本发明的技术方案为：一种可快速安装在电力杆塔上的通信系统平台，包括抱箍系统、横梁系统、斜撑系统、检修平面系统、设备底座系统、栏杆系统、机柜系统和具备有市电与太阳能供电切换功能的电源系统，所述抱箍系统为抱箍装置，用于与电力杆塔的连接固定，横梁系统与抱箍系统连接，用于提供对平台平面的支撑，斜撑系统连接在电力杆塔与横梁系统之间，斜撑系统与横梁系统构成三角架结构，一起构成平台的受力骨架，检修平面系统为钢板网与槽钢焊接而成的平面，铺设在横梁系统上，用于提供检修空间，设备底座系统设置在检修平面系统上，用于提供通信机柜的安装空间，栏杆系统沿检修平面系统的平面外围设置，用于实现围栏防护，机柜系统为通信机柜，设置在设备底座系统上，电源系统包括光伏电池，设置在栏杆系统上，为机柜系统提供电能；所述抱箍系统、横梁系统、斜撑系统、检修平面系统、设备底座系统、栏杆系统、机柜系统和电源系统的机械连接处均为螺栓连接，所述通信系统平台设置在塔身下部1/3高度以下的位置。

进一步的，抱箍系统具体为：根据电力杆塔直径将钢板弯折成弧形，在钢板弧形两端焊接有成对的小钢板，小钢板上开螺栓孔，构成抱箍构件；整个抱箍系统由三个抱箍构件组成，抱箍构件与抱箍构件之间用螺栓通过小钢板上的螺栓孔连接，每个抱箍构件上焊接有节点板用以连接横梁系统。

进一步的，横梁系统由两个槽钢背对背连接组成，两个槽钢之间留有空隙。

进一步的，斜撑系统由两个等边角钢组背对背组成，斜撑系统与横梁系统之间通过节点板连接。

进一步的，设备底座系统为槽钢小梁组成，槽钢小梁上开有螺栓孔洞，通信机柜落在槽钢小梁上。

进一步的，栏杆系统由槽钢横竖交叉组成，栏杆上开有螺栓孔，用于安装电源系统的光伏电池。

进一步的，栏杆系统分为竖向栏杆及水平栏杆，竖向栏杆连接在横梁系统与斜撑系统共同的T型节点板上，所述T型节点板的端板根据建设点所处的纬度设计成倾斜式，使栏杆系统的平面为非竖直平面，以使安装在栏杆系统上的光伏电池的朝向对应电力杆塔所在纬度的日照角度。

进一步的，所述机柜系统内含阀控式密封铅酸蓄电池组、24芯ODF子框、LTE BBU和嵌入式一体化电源，电源系统的光伏电池将太阳能转换电能，储存于阀控式密封铅酸蓄电池组中。

进一步的，除抱箍系统以外，其余系统的构件尺寸均为模数化。

本发明的原理和优点在于：电力杆塔共享通信设施建设中，当杆塔底部空间受限无法放置通信机柜时，在塔身上新设一层平台，将通信机柜放在平台上，以解决地面上无法放置通信机柜的问题。抱箍系统与杆塔的连接属于面面接触，对杆塔主结构不会造成应力集中的问题。此外整个通信装置的位置离地较近，在塔身下部1/3高度以下，其所受风荷载相对较小，不会对杆塔的塔身应力、塔体水平位移、倾覆力矩产生较大提高，结构可靠度较高，较低的安装高度同时也方便了检修工人的正常维护。横梁系统、斜撑系统组成的三角架结构体系为几何不变体系，稳定性高，横梁系统承担竖向荷载为受弯构件，斜撑系统为轴心受压构件。检修工人可以通过杆塔原有爬钉或爬梯登上平台，并在平台提供的空间上进行操作。平台的栏杆系统可以为工人检修提供安全保障。通信机柜内部包含电源、BBU、ODF子框、蓄电池等设备，为杆塔上部通信天线的配套设备。栏杆系统上装有光伏电池，光伏电池将太阳能转换成电能，为整个通信设备的正常工作提供部分电能，同时也节约了能源。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明在电力杆塔上安装后的俯视图。

图3为本发明抱箍系统结构示意图。

图4为本发明横梁系统结构示意图。

图5为本发明斜撑系统结构示意图。

图6为本发明检修平面系统和设备底座系统结构示意图。

图7为本发明栏杆系统结构示意图。

图8为栏杆系统外侧面视图。

图9为图8的1-1向视图，显示了栏杆系统的倾斜角。

图10为本发明机柜系统结构示意图。

图11为本发明电源系统结构示意图。

图12为本发明电源系统程序判别日照强度登记。

图13为本发明电源系统程序判别流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明将通信机柜上塔以解决这一难题。此外在平台栏杆上可安装有光伏电池，光伏电池可为通信主设备、蓄电池、电力杆塔上其他用电设备等提供电能。电力杆塔上安装有通信天线，平台安装在电力杆塔上，通信机柜安装在平台上，通信天线与通信机柜之间连接有电缆。平台包括抱箍系统、横梁系统、斜撑系统、检修平面系统、设备底座系统、栏杆系统、机柜系统和具备有市电与太阳能供电切换功能的电源系统，所述抱箍系统为抱箍装置，用于与电力杆塔的连接固定，横梁系统与抱箍系统连接，用于提供对平台平面的支撑，斜撑系统连接在电力杆塔与横梁系统之间，斜撑系统与横梁系统构成三角架结构，一起构成平台的受力骨架，检修平面系统为钢板网与槽钢焊接而成的平面，铺设在横梁系统上，用于提供检修空间，设备底座系统设置在检修平面系统上，用于提供通信机柜的安装空间，栏杆系统沿检修平面系统的平面外围设置，用于实现围栏防护，机柜系统为通信机柜，设置在设备底座系统上，电源系统包括光伏电池，设置在栏杆系统上，为机柜系统提供电能；所述抱箍系统、横梁系统、斜撑系统、检修平面系统、设备底座系统、栏杆系统、机柜系统和电源系统的机械连接处均为螺栓连接。

下面具体说明本发明系统的结构。

如图3所示，抱箍系统：抱箍系统由钢板1、节点板2、紧固螺栓3构成。根据整个平台在塔身的挂高，确定钢板1的曲率半径，此步骤需要工厂现场量取杆塔管径尺寸确定。钢板1卷制后再焊接上节点板2。在钢板弧形两端焊接有成对的小钢板，小钢板上开螺栓孔，通过紧固螺栓3将3片单片抱箍构件连接并固定在杆塔上，形成稳固的抱箍系统。

如图4所示，横梁系统：横梁系统的主要受力构件为双槽钢4组成的工字型格构式构件。双槽钢4两槽相背处，即双槽钢4中间留有空间以便于T字型插件5插入其中，双槽钢4中部的间隙尺寸等于T字型插件5的腹板厚度。T字型插件5仅可沿着双槽钢4的长度方向自由移动，而其他的自由度被约束。T字型插件5的两个翼缘均开有孔洞用以安装检修平面系统、设备底座系统。

如图5所示，斜撑系统：斜撑系统的轴向受压构件为双等边角钢8组成的T字型格构式构件，双等边角钢8在三分之一跨度中设有两个填板10以增强受压构件的稳定性。双等边角钢8与双槽钢4组成三角架。双等边角钢8与双槽钢4在靠近塔身的一端均与节点板2相连，双等边角钢8与双槽钢4在远离塔身的另一端均与节点板9相连。

如图6所示，检修平面系统、设备底座系统：槽钢次梁6与钢板网7通过焊接形成检修平面系统。槽钢次梁6连接在T字型插件5上。当杆塔管径在一定范围内变化时，不需要改变任何除抱箍系统构件的尺寸，只需保证节点板2之间的夹角一定，检修平面系统、设备底座系统均可稳固安装在横梁系统上。此设计保证了构件的尺寸模数化、尺寸固定化、批量加工属性。设备底座系统为槽钢小梁组成，槽钢小梁上开有螺栓孔洞，通信机柜落在槽钢小梁上。

如图7所示，栏杆系统：竖向栏杆12、水平栏杆13组成栏杆系统的主要骨架，如图8。竖向栏杆12连接在节点板9的端板上。节点板11焊接在竖向栏杆12上。水平栏杆13连接在节点板11上。在水平栏杆13上开有若干孔洞，以便于光伏电池14安装。通过设计节点板9的端板倾斜角度可改变栏杆系统的平面，以适应不同纬度地区的太阳辐射角，图5中标出了两种节点板9的结构示意，标记优选的即为倾斜角度的示意，安装后的栏杆侧面示意如图9所示，分别显示了栏杆竖直安装和倾斜安装的示意图。

如图10所示，机柜系统：机柜15内部包含如下设备：阀控式密封铅酸蓄电池组(太阳能)16、24芯ODF子框17、LTE BBU18、嵌入式一体化电源19。阀控式密封铅酸蓄电池组采用单块12V50AH电池进行串并联，可根据容量需求对其进行扩展增容。光缆ODF子框，产品材质为冷轧钢板，安装方式为机架式，可根据需求装入12芯、24芯、36芯、48芯分配盘，适用于FC、SC、LC、ST四种适配器，适用于带状、束状、非带状光缆。LTE BBU，可适用大部分厂家的宽19英寸主设备。嵌入式一体化电源，输入额定电压220V AC，输出电压48V DC，内嵌磷酸铁锂电池。机柜的尺寸可控制在600mm*800mm*1200mm以内。

电源系统：电源系统由光伏电池板14、充电控制器和蓄电池组成。光伏电池板使用单晶硅太阳能电池板，光电转换效率为18％以上。充电控制器功能为当蓄电池饱满时切断充电电流，太阳能蓄电池安装在机柜内，为阀控式密封铅酸蓄电池组16。本通信系统的光伏电池可提供全部用电功率的10％以上。

如图11为充电控制器的一个具体实施例，包括：通信模块A：可对电源系统进行远程操作，可实时读取电源系统内各项参数及告警；数据处理模块B:对系统内各项数据进行处理分析，并根据通过程序对系统内各模块进行控制；电源控制模块C:可内部切换供电系统，根据操作程序自由切换内部供电系统；显示控制模块D:本地化显示系统内各项参数，并可操作程序控制系统内各个模块；市电供电系统E:接入市电AC220V；太阳供电系统F:太阳能电池板供电系统。如图13所示电源系统工作流程，该流程通过软件程序在充电控制器中实现：

(1)内置程序根据内置的信息获取软件，获取第二天的日照时间，根据第二天的日照时间查询本区域的日照强度。日照时间及日照强度可由第三方地理信息数据库获取。

(2)根据日照时间和预期日照强度分级表，如图12所示，预设太阳能电池工作时间。

(3)内置程序检测到太阳能电池充电电流，内置程序判别太阳能电池的电流经电流检测电路检测大于门限值(即阳光足够强)。当判别为否时，继续使用市电供电，不使用太阳能供电，同时电源控制模块控制太阳能充电控制器，给太阳能蓄电池进行浮充充电，

(4)内置程序判别太阳能电池的电流经电流检测电路检测大于门限值时，内置程序将市电供电切换为太阳能供电，通信设备消耗电能皆由太阳能电池供电。

(5)太阳能电池供电时，内置程序检测太阳能蓄电池的容量，并判断蓄电池容量是否小于40％，若小于40％，改为使用市电供电，利用太阳能为蓄电池充电，并返回第(3)步。

在上述结构基础上，本发明可进一步优选实施如下：

优选方案一：由于不同维度地区的太阳辐射角不一，为尽可能提高太阳能的转换效率，可调整不同地区的光伏电池平面的法向角度，如高纬度地区的光伏电池平面与竖直平面的夹角可适当降低，低纬度地区的光伏电池平面与竖直平面的夹角可适当提高。基于此，可将围栏系统设计成倾斜式，使之平面与竖直平面有一夹角，使太阳能的转化效率更高。

优选方案二：除抱箍系统外，其余各构件的尺寸均可设计成模数化尺寸，某一模数化尺寸的平台可适应一定范围的铁塔管径。总体来讲可设计3到4套的平台尺寸以适应绝大多数的管身直径。基于此，钢结构加工厂可批量生产构件，极大降低生产成本，提高经济效益。

Claims (10)

1.一种可快速安装在电力杆塔上的通信系统平台，其特征是包括抱箍系统、横梁系统、斜撑系统、检修平面系统、设备底座系统、栏杆系统、机柜系统和具备有市电与太阳能供电切换功能的电源系统，所述抱箍系统为抱箍装置，用于与电力杆塔的连接固定，横梁系统与抱箍系统连接，用于提供对平台平面的支撑，斜撑系统连接在电力杆塔与横梁系统之间，斜撑系统与横梁系统构成三角架结构，一起构成平台的受力骨架，检修平面系统为钢板网与槽钢焊接而成的平面，铺设在横梁系统上，用于提供检修空间，设备底座系统设置在检修平面系统上，用于提供通信机柜的安装空间，栏杆系统沿检修平面系统的平面外围设置，用于实现围栏防护，机柜系统为通信机柜，设置在设备底座系统上，电源系统包括光伏电池，设置在栏杆系统上，为机柜系统提供电能；所述抱箍系统、横梁系统、斜撑系统、检修平面系统、设备底座系统、栏杆系统、机柜系统和电源系统的机械连接处均为螺栓连接，所述通信系统平台设置在塔身下部1/3高度以下的位置。

2.根据权利要求1所述的一种可快速安装在电力杆塔上的通信系统平台，其特征是抱箍系统具体为：根据电力杆塔直径将钢板弯折成弧形，在钢板弧形两端焊接有成对的小钢板，小钢板上开螺栓孔，构成抱箍构件；整个抱箍系统由三个抱箍构件组成，抱箍构件与抱箍构件之间用螺栓通过小钢板上的螺栓孔连接，每个抱箍构件上焊接有节点板用以连接横梁系统。

3.根据权利要求1所述的一种可快速安装在电力杆塔上的通信系统平台，其特征是横梁系统包括双槽钢和T字型插件，双槽钢为工字型格构式构件，双槽钢中间留有空间以便于T字型插件插入其中，双槽钢中部的间隙尺寸等于T字型插件的腹板厚度，T字型插件沿着双槽钢的长度方向自由移动，T字型插件的两个翼缘均开有孔洞用以安装检修平面系统和设备底座系统。

4.根据权利要求1所述的一种可快速安装在电力杆塔上的通信系统平台，其特征是斜撑系统由两个等边角钢背对背组成，斜撑系统与横梁系统之间通过节点板连接。

5.根据权利要求1所述的一种可快速安装在电力杆塔上的通信系统平台，其特征是设备底座系统为槽钢小梁，槽钢小梁上开有螺栓孔洞，通信机柜落在槽钢小梁上。

6.根据权利要求1所述的一种可快速安装在电力杆塔上的通信系统平台，其特征是栏杆系统由槽钢横竖交叉组成，栏杆上开有螺栓孔，用于安装电源系统的光伏电池。

7.根据权利要求6所述的一种可快速安装在电力杆塔上的通信系统平台，其特征是栏杆系统分为竖向栏杆及水平栏杆，竖向栏杆连接在横梁系统与斜撑系统共同的T型节点板上，所述T型节点板的端板根据建设点所处的纬度设计成倾斜式，使栏杆系统的平面为非竖直平面，以使安装在栏杆系统上的光伏电池的朝向对应电力杆塔所在纬度的日照角度。

8.根据权利要求1所述的一种可快速安装在电力杆塔上的通信系统平台，其特征是所述机柜系统内含阀控式密封铅酸蓄电池组、24芯ODF子框、LTE BBU和嵌入式一体化电源，电源系统的光伏电池将太阳能转换电能，储存于阀控式密封铅酸蓄电池组中。

9.根据权利要求1所述的一种可快速安装在电力杆塔上的通信系统平台，其特征是电源系统由光伏电池板、充电控制器和蓄电池组成，光伏电池板使用单晶硅太阳能电池板，充电控制器用于控制电源工作，当蓄电池饱满时切断充电电流，太阳能蓄电池为阀控式密封铅酸蓄电池组，安装在机柜内；

所述充电控制器包括以下模块：通信模块A：用于对电源系统进行远程操作，实时读取电源系统内各项参数及告警；数据处理模块B:用于充电控制器内部的数据接收、处理及发送；电源控制模块C:用于内部切换供电系统为太阳能电池板供电或市电供电；显示控制模块D:用于本地化显示系统内各项参数；市电供电模块E:用于接入市电AC220V；太阳能供电模块F:用于连接太阳能蓄电池，充电控制器控制方法如下：

1)获取第二天的日照时间，并查询对应的日照强度；

2)根据日照时间和预期日照强度分级表，预设第二天太阳能蓄电池工作时间；

3)当检测到太阳能电池充电电流，判别太阳能蓄电池的电流经电流检测电路是否大于门限值，即实际阳光是否足够强，当判别为否时，继续使用市电供电，不使用太阳能供电，同时控制太阳能供电模块，控制太阳能蓄电池进行浮充充电；

4)当判别太阳能电池的电流经电流检测电路大于门限值时，将市电供电切换为太阳能供电，控制太阳能蓄电池进行供电，机柜系统消耗电能皆由太阳能电池供电；

5)太阳能电池供电时，检测太阳能蓄电池的容量，并判断蓄电池容量是否小于40％，若小于40％，改为使用市电供电，利用太阳能为蓄电池充电，并返回第3)步。

10.根据权利要求1所述的一种可快速安装在电力杆塔上的通信系统平台，其特征是除抱箍系统以外，其余系统的构件尺寸均为模数化。

Images