CN111615138A - 一种移动基站共址高压输电铁塔的强中弱场区划分方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种移动基站共址高压输电铁塔的强中弱场区划分方法，包括：步骤101、获取移动基站共址高压输电铁塔的基站参数和铁塔参数；步骤102、划分运检人员的活动区域，根据基站参数和铁塔参数针对各区域开展场强测量；步骤103、将测量数据与测量点位置进行映射，建立测量点位置与场强的关系；步骤104、分析场强随测量点位置的变化趋势和变化范围，根据相关规则对运检人员活动区域进行强中弱场区划分。本发明可以有效地将运检人员活动区域进行强中弱场区的划分，为运检人员在移动基站共址高压输电铁塔的运检工作提供有效的安全指导。

Description

一种移动基站共址高压输电铁塔的强中弱场区划分方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种移动基站共址高压输电铁塔的强中弱场区划分方法。

背景技术

近几年来，随着移动通信技术的发展，手机等移动通信设备的普及程度越来越高，为了满足人们对通信信号的覆盖以及通信质量的需求，通信运营商也不断建设通信基站以满足人们的需求。而建设基站铁塔也带来了不小的负担，随着电力网络的发展，电力塔和通信塔开放共享将成为可能，密布全国的电力杆塔用于通信建设，可促进电信网络广覆盖、快覆盖，共址移动基站高压输电铁塔的应用将越来越广泛，准确认知其电磁场辐射特性是研究其可行性的基础。一方面，进行共址移动基站高压输电铁塔的部署和规划需要研究其电磁场辐射特性。另一方面，研究其电磁辐射并划分强中弱场区，可以对电力运检人员的运检工作提供参考和指导依据。

共址移动基站高压输电铁塔一般具有较明显的直射环境，电场强度是衡量电磁辐射的重要标准，对于共址移动基站高压输电铁塔设备包括安装于铁塔下地面的基站机房和铁塔上的天馈及传输系统设备，为满足移动网络信号的覆盖要求，新增于塔上的移动通信设备布置位置、结构型式、通信制式多样，使得原来传统的高压输电铁塔周围环境又新增了大功率的微波辐射源，给日常输电线路铁塔周围的运检人员的运检工作带来了新的问题，特别是在塔上或线路上开展检修工作时，塔上大功率微波辐射源会给检修工作新增安全风险。

对于输电铁塔加挂基站天线目前尚无研究，因此输电铁塔上临近移动通信天线设备周围的高频电磁辐射分布尚未可知，在其周围开展的电力运检工作必将考虑近场高频电磁辐射的影响，传统的线路运检工作方式将发生改变。另外，输电铁塔作为大型金属构架具有天线效应，塔上通信设备产生的高频电磁波将沿着输电铁塔向周围辐射，这些电磁波叠加后可能对铁塔垂直方向和地面水平方向产生高频的电磁干扰和叠加，从而影响输电铁塔附近垂直和水平方向的电磁辐射分布特性。未来电力运检人员在开展运检工作时，从人员及设备安全的角度，尚需要研究电磁辐射分布问题，从而为电力运检人员的运检工作提出安全指导和参考的依据。

发明内容

本发明的实施例提供了一种移动基站共址高压输电铁塔的强中弱场区划分方法，以克服现有技术的确认。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种移动基站共址高压输电铁塔的强中弱场区划分方法，包括：

步骤101、获取移动基站共址高压输电铁塔的基站参数和铁塔参数；

步骤102、划分运检人员的活动区域，根据基站参数和铁塔参数针对各区域开展场强测量；

步骤103、将测量数据与测量点位置进行映射，建立测量点位置与场强的关系；

步骤104、分析场强随测量点位置的变化趋势和变化范围，根据相关规则对运检人员活动区域进行强中弱场区划分。

优选地，所述基站参数包括：工作频率、发射功率、天线增益和天线挂高，所述铁塔参数包括：塔高和电压等级。

优选地，所述运检人员的活动区域包括：铁塔内部天线下方区域、铁塔内部天线背后区域、铁塔内部天线上方区域、铁塔外部天线下方区域、铁塔外部天线正面区域、铁塔外部天线上方区域以及地面区域。

优选地，所述步骤102包括：分别针对铁塔内部天线下方区域、铁塔内部天线背后区域、铁塔内部天线上方区域、铁塔外部天线下方区域、铁塔外部天线正面区域、铁塔外部天线上方区域以及地面区域进行测量，在垂直方向上，根据高度每隔1m进行测量，范围为从铁塔底部到天线上方靠近导线处，在铁塔外部和铁塔内部分别进行测量；在地面水平方向上，在横纵坐标方向上每隔1至2m进行测量，在电场强度最大值附近区域可以减小测量间隔，适当增加测量点，根据获取的基站参数，可对基站天线发射的频段信号进行准确测量，如果共址移动基站高压输电铁塔上的基站天线有多个频段信号产生，则需要对每个频段信号进行测量。

优选地，所述测量点位置是指测量点的横纵坐标和高度。

优选地，所述步骤103包括：

首先，将信道功率转换为电场强度，当接收机输入阻抗为50Ω时，即：

E_d＝P+107+Af (1)

其中，E_d为电场强度(dbμv/m)，P为测量得到的信道功率(dbm)，Af为接收天线系数；当接收机输入阻抗为75Ω时，公式(1)中常量由107变为108.75；

其次，对电场强度进行进一步的单位转换，转换为以V/m为单位的电场强度，即：

其中，E为以V/m为单位的电场强度值；

考虑多个信号场景下的综合电场强度的计算：

其中，E_S为测量点位某频段中的综合电场强度值；m为测量点位置中被测点的个数；

为测量点位置某频段中频率i点的电场强度值的平均值；

通过处理得到电场强度后，将每个位置的坐标与该位置的电场强度进行一一映射，对于垂直方向，找到高度与电场强度的映射关系，对于地面水平方向，找到地面横纵坐标位置与电场强度的映射关系，建立坐标位置及高度与电场强度的关系。

优选地，所述场强随测量点位置的变化趋势是指地面区域上距铁塔由近至远和铁塔内外部垂直方向上由低至高场强的变化情况。

优选地，所述相关规则包括：

区域内的场强值分布于0-6V/m之间时，将该区域划分为弱场区；

区域内的场强值分布于6-12V/m之间时，将该区域划分为中场区；

区域内的场强值分布于12V/m以上时，将该区域划分为强场区。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种移动基站共址高压输电铁塔的强中弱场区划分方法，可以有效地将运检人员活动区域进行强中弱场区的划分，为运检人员在移动基站共址高压输电铁塔的运检工作提供有效的安全指导。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为移动基站共址高压输电铁塔的强中弱场区划分方法的流程示意图；

图2为220KV铁塔内外部垂直方向实际测量结果：(a)220KV铁塔内部场强分布(单位v/m)、(b)220KV铁塔外部场强分布(单位v/m)、(c)220KV铁塔外部场强分布(单位dbv/m)；

图3为铁塔各区域强中弱场区划分结果。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例提供了一种移动基站共址高压输电铁塔的强中弱场区划分方法，如图1所示，包括：

步骤101、获取移动基站共址高压输电铁塔的基站参数和铁塔参数。

在与高压输电铁塔共址的场景下，基站的架设方式、基站天线所发信号和高压铁塔的结构是影响电磁模型的主要因素。例如，基站天线发射功率较大时，各接收点信号峰值会显著提高。因此，在开展测量工作前需要先通过调研获取该场景下的基站和高压铁塔的相关参数。基站相关参数包括工作频率、发射功率、天线增益、天线挂高等。铁塔参数包括塔高和电压等级。获取了各类参数后，就可以在共址高压铁塔这一“共性”特征中，区分出各个具体场景的“个性”，由此可以根据实际参数展开更针对性的测量，为后面的分析提供更具代表性的有效数据。例如，由于天线高度和下倾角的不同导致主瓣辐射区域不同，我们可以由此差异性对各场景下对应的主辐射区增加测试点，以充分了解其辐射特性。

步骤102、划分运检人员的活动区域，根据基站参数和铁塔参数针对各区域开展场强测量。

要开展测量需要采用测量系统，测量系统由频谱仪和全向天线及场强仪构成，可以测量不同频段信号以及接收各个方向传播的多径信号，并且在测量前需对测量系统进行校准测量，确保测量结果的准确性和全面性。

在测量时根据电力运检人员的活动区域将场景划分七个区域，分别为铁塔内部天线下方区域、铁塔内部天线背后区域、铁塔内部天线上方区域、铁塔外部天线的下方、铁塔外部天线正面区域、铁塔外部天线上方区域以及地面区域。

开展测量时，分别针对以上区域进行测量，在垂直方向上，根据高度每隔1m进行测量，范围为从铁塔底部到天线上方靠近导线处，在铁塔外部和铁塔内部分别进行测量；在地面水平方向上，在横纵坐标方向上每隔1至2m进行测量，在电场强度最大值附近区域可以减小测量间隔，适当增加测量点，根据步骤101中获取的基站参数，可对基站天线发射的频段信号进行准确测量，如果共址移动基站高压输电铁塔上的基站天线有多个频段信号产生，则需要对每个频段信号进行测量。

步骤103、将测量数据与测量点位置进行映射，建立测量点位置与场强的关系。

一般电磁场测量系统测量得到的是宽带信号的信道功率，而进行电磁辐射分析时主要是以电场强度作为依据，为了反映现场真实的信号辐射强度，要对原始测量的信道功率进行处理，转换为接收天线处的电场强度，从而可以进行直观有效的分析，通常情况下接收机输入阻抗为50Ω时，将信道功率转换为电场强度，即：

E_d＝P+107+Af (1)

其中，E_d为电场强度(dbμv/m)，P为测量得到的信道功率(dbm)，Af为接收天线系数，由于接收机阻抗只有50Ω和75Ω两种，对于不同阻抗取不同的常量，当接收机输入阻抗为75Ω时，常量由107变为108.75。然而，E_d在进行电磁辐射分析时依然无法进行直观分析，因此，需要对电场强度进行进一步的单位转换，转换为熟悉的以V/m为单位的电场强度，即：

其中，E为以V/m为单位的电场强度值。在测量过程中，由于现场环境的复杂性，以及移动基站共址高压输电铁塔上天线发射的信号可能存在多个频段，在空间内产生多个信号的叠加耦合，因此在测量时，要考虑该场景下的综合电场强度，还需要根据多个信号的电场强度计算综合电场强度，即：

其中，E_S为测量点位某频段中的综合电场强度值；m为测量点位置中被测点的个数；

为测量点位置某频段中频率i点的电场强度值的平均值。

通过处理得到电场强度后，需要进一步对数据进行整理分析，将每个位置的坐标与该位置的电场强度进行一一映射，对于垂直方向，找到高度与电场强度的映射关系，对于地面水平方向，找到地面横纵坐标位置与电场强度的映射关系，建立坐标位置及高度与电场强度的关系。

步骤104、分析场强随测量点位置的变化趋势和变化范围，根据相关规则对运检人员活动区域进行强中弱场区划分。

根据测量结果分析，依规则对共址高压输电铁塔基站各位置强中弱场进行划分。相关划分规则为：区域内的场强值分布于0-6V/m之间时，将该区域划分为弱场区；场强值分布于6-12V/m之间时，将该区域划分为中场区；场强值分布于12V/m以上时，将该区域划分为强场区，依据此规则将各位置进行区域划分。参考《GB8702-2014电磁辐射防护规定》中的暴露控制限值要求，当区域内场强值高于12V/m时，将该区域划分为强场区。

如图2所示，对220KV共址高压铁塔基站进行实地测量得到的结果，由于测得最大最小值相差较大，为更清晰地展现场强变化情况，本发明分别以v/m和dbv/m两种计量单位来展示结果，如图2(b)、2(c)所示。根据测量结果可以分析各个区域电场强度的大小及变化趋势，有助于对七个区域进行强中弱场区的划分。

依据共址高压铁塔基站垂直方向的结果，在铁塔外部的垂直方向上，在天线下方区域电场强度分布在0-6V/m之间，划分为弱场区；在天线正面区域辐射较强，220KV铁塔最大可以达到259V/m，110KV铁塔最大可以达到150V/m，远大于12V/m，划分为强场区；天线上方区域距离高压输电导线较近，在此区域内场强分布在6-12V/m之间，划分为中场区。

在铁塔内部区域，只有少量电磁辐射泄露到铁塔内部，因此场强整体较小，220KV铁塔和110KV铁塔的铁塔内部无旁瓣辐射时，天线下方区域、天线背后区域和天线上方区域场强在4V/m以下，此时铁塔内部天线下方和背后及天线上方区域被划分为弱场区；而当铁塔内部天线背后及等高区域内有旁瓣辐射的影响时，通过220KV铁塔结果可以观察到在天线等高处场强较大，最大为8V/m，此时天线以下区域和天线上方区域划分为弱场区，天线背面区域划分为中场区。

在地面水平方向上，对于220KV、110KV、35KV铁塔，各位置与天线距离较远，即使是天线主瓣所对的区域，辐射也都较小，电场强度基本都在2V/m以下，最大处不超过2.5V/m，所以划分为弱场区。

综上所述，本发明实施例提供了一种移动基站共址高压输电铁塔的强中弱场区划分方法，通过获取移动基站共址高压输电铁塔的基站参数和铁塔参数，测量运检人员的活动区域的场强，并建立测量点位置与场强的关系，可以有效地将运检人员活动区域进行强中弱场区的划分，为运检人员在移动基站共址高压输电铁塔的运检工作提供有效的安全指导。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种移动基站共址高压输电铁塔的强中弱场区划分方法，其特征在于，包括：

步骤101、获取移动基站共址高压输电铁塔的基站参数和铁塔参数；

步骤102、划分运检人员的活动区域，根据基站参数和铁塔参数针对各区域开展场强测量；

步骤103、将测量数据与测量点位置进行映射，建立测量点位置与场强的关系；

步骤104、分析场强随测量点位置的变化趋势和变化范围，根据相关规则对运检人员活动区域进行强中弱场区划分。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基站参数包括：工作频率、发射功率、天线增益和天线挂高，所述铁塔参数包括：塔高和电压等级。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运检人员的活动区域包括：铁塔内部天线下方区域、铁塔内部天线背后区域、铁塔内部天线上方区域、铁塔外部天线下方区域、铁塔外部天线正面区域、铁塔外部天线上方区域以及地面区域。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤102包括：分别针对铁塔内部天线下方区域、铁塔内部天线背后区域、铁塔内部天线上方区域、铁塔外部天线下方区域、铁塔外部天线正面区域、铁塔外部天线上方区域以及地面区域进行测量，在垂直方向上，根据高度每隔1m进行测量，范围为从铁塔底部到天线上方靠近导线处，在铁塔外部和铁塔内部分别进行测量；在地面水平方向上，在横纵坐标方向上每隔1至2m进行测量，在电场强度最大值附近区域可以减小测量间隔，适当增加测量点，根据获取的基站参数，可对基站天线发射的频段信号进行准确测量，如果共址移动基站高压输电铁塔上的基站天线有多个频段信号产生，则需要对每个频段信号进行测量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量点位置是指测量点的横纵坐标和高度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤103包括：

首先，将信道功率转换为电场强度，当接收机输入阻抗为50Ω时，即：

E_d＝P+107+Af (1)

其中，E_d为电场强度(dbμv/m)，P为测量得到的信道功率(dbm)，Af为接收天线系数；当接收机输入阻抗为75Ω时，公式(1)中常量由107变为108.75；

其次，对电场强度进行进一步的单位转换，转换为以V/m为单位的电场强度，即：

其中，E为以V/m为单位的电场强度值；

考虑多个信号场景下的综合电场强度的计算：

其中，E_S为测量点位某频段中的综合电场强度值；m为测量点位置中被测点的个数；

为测量点位置某频段中频率i点的电场强度值的平均值；

通过处理得到电场强度后，将每个位置的坐标与该位置的电场强度进行一一映射，对于垂直方向，找到高度与电场强度的映射关系，对于地面水平方向，找到地面横纵坐标位置与电场强度的映射关系，建立坐标位置及高度与电场强度的关系。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述场强随测量点位置的变化趋势是指地面区域上距铁塔由近至远和铁塔内外部垂直方向上由低至高场强的变化情况。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相关规则包括：

区域内的场强值分布于0-6V/m之间时，将该区域划分为弱场区；

区域内的场强值分布于6-12V/m之间时，将该区域划分为中场区；

区域内的场强值分布于12V/m以上时，将该区域划分为强场区。

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