CN112394757A - 一种5g基站的aau智能恒温系统、装置及方法 - Google Patents

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CN112394757A CN202011143992.5A CN202011143992A CN112394757A CN 112394757 A CN112394757 A CN 112394757A CN 202011143992 A CN202011143992 A CN 202011143992A CN 112394757 A CN112394757 A CN 112394757A
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杨军
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Abstract

本发明公开了一种5G基站的AAU智能恒温系统、装置及方法，装置包括：箱体支架、多个叶片式太阳能风能综合发电单元、温度控制单元以及远程监控单元；所述叶片式太阳能风能综合发电单元用于发电蓄电、遮阳降温以及形成箱体；所述温度控制单元用于AAU散热片温度的检测、制冷制热模块组的运行状态转换、运行环境的检测、收集运行信息和数据，并通过通信模块上传到远程监控单元；所述远程监控单元用于动态存储和监测多个AAU智能恒温装置的运行信息。本发明实现太阳能和风能发电，无需供电；判定装置实现智能遮阳，根据太阳的方向和强度，自动合上或打开叶片板；本发明不改变AAU现有结构，采用模块化设计，实现了模块安装，方便了安装和维护。

Description

一种5G基站的AAU智能恒温系统、装置及方法
技术领域
本发明属于通信设备技术领域，具体涉及一种5G基站的AAU智能恒温系统、装置及方法。
背景技术
AAU(有源天线单元)，是5G基站的主设备。AAU主要由DAC(数模转换)、RF(射频单元)、PA(功放)和天线等部分组成，主要负责将基带数字信号转为模拟信号，再调制成高频射频信号，然后通过PA放大至足够功率后，由天线发射出去。目前，5G无线主设备的64个T/R模块组成的AAU功耗是4G 8通道RRU的2-3倍，而当前5G基站的AAU的散热方法是采用铸铝加厚外壳通过外部自然环境散热，由于AAU是安装在户外通信塔(杆)上，当安装在不同地域的自然环境(比如南方气候炎热、东北气候偏冷)中时，外壳表面温度可高达60℃至90℃或-30℃以下，超出AAU的工作温度范围，尤其是温度升高，会导致T/R模块载流子运动加剧，更多更快的载流子，无论是电流增大还是电阻率减小，都会导致T/R模块功耗的增加，即AAU功耗的增加。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种5G基站的AAU智能恒温系统、装置及方法，装置采用太阳能发电加风能发电并以此作为装置电源，通过控制器和服务器智能调节制冷制热模块工作模式、发电模式转换以及叶片板的闭合，使AAU保持在工作温度范围内，保证AAU正常工作，减少AAU自身的功耗。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种5G基站的AAU智能恒温系统，包括多个叶片式太阳能风能综合发电单元、温度控制单元以及远程监控单元；
所述叶片式太阳能风能综合发电单元用于发电蓄电、遮阳降温，包括发电机、太阳能电池板、太阳能蓄电池、风能蓄电池、过零传感器、接口电路、整流电路以及充电电路；所述发电机与过零传感器和整流电路连接，所述整流电路与风能蓄电池连接，所述充电电路与太阳能电池板和太阳能蓄电池连接，所述接口电路与过零传感器、整流电路、风能蓄电池、太阳能蓄电池、充电电路以及太阳能电池板连接；
所述温度控制单元，用于AAU散热片温度的检测、制冷制热模块组的运行状态转换、收集运行信息和数据，并通过GPRS通信模块上传到远程监控单元以及对叶片式太阳能风能综合发电单元故障定位，包括控制器、开关阵列、温度传感器、限位器电压换向、制冷制热模块电压换向、制冷制热模块组、串联蓄电池组电路以及GPRS通信模块；所述控制器与温度传感器、开关阵列、GPRS通信模块、限位器电压换向以及制冷制热模块电压换向连接，所述限位器电压换向与开关阵列和串联蓄电池组连接，所述制冷制热模块电压换向与串联蓄电池组合和制冷制热模块组连接；所述叶片式太阳能风能综合发电单元的接口电路与开关阵列和串联蓄电池组连接；所述制冷制热模块的制冷制热面与AAU上的散热片接触；
所述远程监控单元，用于动态存储和监测5G无线网络范围内多个AAU智能恒温系统的运行信息和数据、故障单元定位、AAU内部温度仿真以及工作环境数据监测，包括用于实现数据无线发送与接收的GPRS通信模块以及服务器；所述GPRS通信模块与服务器连接，并与温度控制单元的GPRS通信模块实现无线通信连接。
进一步的，所述制冷制热模块电压换向用于在控制器的控制下实现对制冷制热模块供电压的换向，由控制器的一个IO口与一个NPN型三极管的基极连接，NPN型三极管的集电极与继电器的控制线圈连接后再连接到电源上，NPN型三极管的发射极接地；当需要制冷时，控制器IO口输出高电平，NPN型三极管导通，驱动继电器动作，使加在制冷制热模块的电压由下正上负的负向电压转换成上正下负的正向电压，即制冷制热模块由制热模式转换为制冷模式；当需要制热时，控制器IO口输出低电平，NPN型三极管截止，继电器不动作，使加在制冷制热模块的电压由上正下负的正向电压转换成下正上负的反向电压，即制冷制热模块由制冷模式转换为制热模式。
本发明还提供基于提供的AAU智能恒温系统的AAU智能恒温装置，所述AAU智能恒温装置内设有提供的5G基站的AAU智能恒温系统，所述AAU智能恒温装置包括箱体支架，所述箱体支架固定在AAU的支撑架上；所述多个叶片式太阳能风能综合发电单元组合拼成箱体支架上面板、左右两侧面板以及背面板，箱体支架的正面和底面由工程塑料制成的面板封闭，进而形成箱体，箱体正面为AAU天线面，箱体底面板还设有AAU线缆过孔；
所述温度控制单元设置在箱体底面板上，还用于限位器状态切换、遮阳状态与发电状态的动态调整以及叶片式太阳能风能综合发电单元故障定位；所述温度传感器用于检测箱体内部和AAU散热板上的温度，并以电压形式输出到控制器的AD端进行模数转换。
进一步的，所述叶片式太阳能风能综合发电单元还包括限位器、第一方形外壳、第二方形外壳、第一钢制滚轴、第二钢制滚轴、第三钢制滚轴、叶片板、转轴以及倾角调整板；
所述限位器包括限位卡、永久磁铁以及电磁铁，用于叶片板固定在零位位置，与所述接口电路连接；
所述第一方形外壳以及第二方形外壳与箱体支架采用卡扣式连接，第一方形外壳与靠带有叶片板的转轴和第一钢制滚轴连接为一体；
所述第一方形外壳内部设置所述整流电路、发电机、风能蓄电池、限位器、过零传感器、第一钢制滚轴以及接口电路；
所述第二方形外壳内部设置所述充电电路、太阳能蓄电池、第二钢制滚轴、第三钢制滚轴以及接口电路；
所述叶片板通过风力转动，带动发电机转动，产生的交流电经整流电路整流成直流电给风能蓄电池充电；所述太阳能电池板通过导线串联连接，形成的源电压正极由导线与第二钢制滚轴内环连接，再通过第二钢制滚轴外环连接到充电电路正端上，形成的源电压负极由导线与第三钢制滚轴内环连接，再通过第三钢制滚轴外环连接到充电电路负端上，最后经充电电路连接到太阳能蓄电池对太阳能蓄电池进行充电；所述风能蓄电池和太阳能蓄电池储存的电量通过接口电路输出供电。
进一步的，所述箱体设有下倾角；为保证每个叶片式太阳能风能综合发电单元上的叶片板在平衡状态下使箱体能处在封闭形式，每个叶片式太阳能风能综合发电单元安装在不同面上时，每个叶片板相对水平面的角度均不同；所述叶片板的背面设置倾角调整板，当倾角调整板调到轴向垂直叶片板，平衡状态下叶片板与水平面平行，当倾角调整板调到与叶片板平行，即贴到太阳能电池板叶片板的背面，平衡状态下叶片板与水平面垂直。
进一步的，所述发电机的转轴的零位上设有永久磁铁，发电机上设有干簧管开关，当风力带动叶片板的转轴转到零位，永久磁铁吸合干簧管开关由断开变为导通，经过接口电路和温度控制单元的开关阵列，送入控制器，控制器通过单位时间永久磁铁吸合干簧管开关由断开变为导通的次数，计算出转轴的转速，再通过转轴的转速计算出当前的风速。
进一步的，当控制器检测到零位传感器的零位信号，通过限位器电压换向电路，驱动电磁铁通电，产生与永久磁铁相同的磁场，推动限位卡伸出，使叶片板固定在零位位置；反之，产生与永久磁铁相反的磁场，吸回限位卡，使叶片板解锁；当控制器检测到零位传感器的非零位信号，通过限位器电压换向电路，驱动电磁铁通电，产生与永久磁铁相同的磁场，推动限位卡伸出，使叶片板由于限位卡的伸出，叶片板处于半闭合，留有与限位卡的缝隙，方便空气散热。
进一步的，所述控制器采用嵌入式stm32 f103 cortex m3型芯片实现；
所述开关阵列采用EP-H5131型继电器阵列开关模块实现；
所述温度传感器采用测温型NTC热敏电阻器实现；
所述NPN三极管采用9013型三极管，继电器采用TRA3双刀双掷小型继电器；
所述GPRS通信模块采用PZ-SIM800C GSM-GPRS模块实现；
所述服务器采用云服务器。
本发明还提供基于提供的AAU智能恒温装置的AAU智能恒温方法，包括以下步骤：
系统自检，装置进行自检，控制器控制所有叶片式太阳能风能综合发电单元限位器开启，制冷制热模块不工作，控制器通过温度控制单元采集AAU当前工作环境温度、各叶片式太阳能风能综合发电单元的风能发电电压、发电机转速、太阳能发电电压以及蓄电池充电电压数据；当发现某个采集数据异常时，控制器判定该数据对应的叶片式太阳能风能综合发电单元存在故障；
环境数据判定，通过采集的叶片式太阳能风能综合发电单元采集的发电机转速数据平均值判定当前平均风速，通过每个面上发电机转速数据平均值的大小比较可判定出当前AAU位置的风向；通过每个面上的太阳能发电电压数据平均值比较，判定太阳的朝向和辐射量的大小；
自检和环境数据判定结果通过GPRS通信模块上传到远程监控单元；
根据自检和环境数据，判断AAU智能恒温装置形成的箱体内温度是否处在AAU工作温度范围，依据判断结果，AAU智能恒温装置采取不同的控温措施；所述判断结果包括箱体内温度在AAU工作温度范围、箱体内温度高于AAU工作温度范围、箱体内温度低于AAU工作温度范围；
当判断结果为箱体内温度在AAU工作温度范围时，所有叶片式太阳能风能综合发电单元限位器开启，AAU后部的散热片通过四面开启的叶片板经空气对流散热，制冷制热模块不工作，在自然环境下进入空气散热加太阳能发电加风能发电状态，并对各单元的风能蓄电池和太阳能蓄电池进行充电；温度控制单元定时将AAU当前工作温度、各单元的发电电压、充电电压、风速数据通过GPRS通信模块上传到远程监控单元；
当各单元的风能蓄电池和太阳能蓄电池充满电时，温度控制单元根据AAU当前温度偏离中心温度的数值开启制冷制热模块组进行制冷或制热工作，保持AAU温度在工作温度范围内的前提下接近中心温度；
当判断结果为箱体内温度高于或低于AAU工作温度范围时，温度控制单元先判断工作环境状况，根据不同的环境状况，选择采用太阳能发电、太阳能发电加风能发电、风能发电以及不发电中的一种或多种；同时，根据箱体内温度高于或低于AAU工作温度范围，制冷制热模块进行制冷或制热。
进一步的，当判断结果为箱体内温度高于AAU工作温度范围时，控制器启动制冷制热模块工作在制冷模式，根据环境数据判定结果进行处理，所述环境数据判定结果包括有太阳无风、有太阳有风、无太阳有风以及无太阳无风；
当工作环境状况为有太阳无风时，控制器控制所有朝阳面的叶片式太阳能风能综合发电单元限位器闭合，进行遮阳与太阳能发电，控制器控制所有背阳面叶片式太阳能风能综合发电单元限位器使叶片板处于半闭合，进行空气散热；
当工作环境状况为有太阳有风时，控制器控制所有朝阳面的叶片式太阳能风能综合发电单元限位器闭合，进行遮阳与太阳能发电，控制器控制所有背阳面叶片式太阳能风能综合发电单元限位器开启，进行空气散热加太阳能发电加风能发电；
当工作环境状况为无太阳有风时，控制器控制所有叶片式太阳能风能综合发电单元限位器开启，进行空气散热与风能发电；
当工作环境状况为无太阳无风时，控制器控制所有叶片式太阳能风能综合发电单元限位器使叶片板处于半闭合，进行空气散热；
当判断结果为箱体内温度低于AAU工作温度范围时，控制器启动制冷制热模块工作在制热模式，根据环境数据判定结果进行处理：
当工作环境状况为有太阳有风或有太阳无风时，控制器控制所有的叶片式太阳能风能综合发电单元限位器闭合，使朝阳面的叶片式太阳能风能综合发电单元进行太阳能发电，其它面闭合形成一个保温的箱体；
当工作环境状况为无太阳有风时，控制器控制顶面的叶片式太阳能风能综合发电单元限位器开启，进行风力发电，底部热量上升，控制器控制其它面的叶片式太阳能风能综合发电单元限位器闭合，形成一个顶部通风、五面保温的箱体；
当工作环境状况为无太阳无风时，控制器控制所有叶片式太阳能风能综合发电单元限位器闭合，形成一个保温的箱体；将温度控制单元控制制冷制热模块工作在制热状态，对AAU散热片升温。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明设计了叶片式太阳能风能综合发电单元，通过太阳能加风能为服务器和控制器供电以驱动制冷或制热模块工作，无需AAU供电，零功耗，保证了AAU正常工作，减少了AAU自身的功耗。
2、本发明装置的判定装置实现智能遮阳，当判定装置的某面太阳致使AAU温度升高，自动合上此面所有叶片板，起到遮阳作用并用太阳能发电。
3、本发明实现智能管理，对每个叶片式太阳能风能综合发电单元的发电量检测与优化；对AAU散热片温度检测与控制；制冷制热模块组状态切换；限位器状态切换；有风无风、风力的检测与判别；有阳光无阳光、阳光辐射量的检测与判别；遮阳状态、发电状态的动态调整；单元故障定位；数据通过远程监控单元进行的上传与接收等。
4、本发明不改变AAU现有散热结构，本装置形成的箱体对现有AAU通过空气对流对散热影响很小；并且本装置采用模块化设计，实现了模块安装，方便了安装和维护。
附图说明
图1是本发明系统的电路组成图；
图2是本发明的叶片式太阳能风能综合发电单元结构示意图；
图3是本发明装置的外形结构图；
图4a是倾角调整板调到垂直叶片板，平衡状态下与水平面平行时的结构示意图；
图4b是倾角调整板调到平行叶片板，平衡状态下与水平面垂直时的结构示意图；
图5是本发明装置的工作流程图；
附图标号说明：1-箱体支架；2-第一方形外壳；3-第二方形外壳；4-叶片板；5-第一钢制滚轴；6-第二钢制滚轴；7-第三钢制滚轴；8-太阳能电池板；9-太阳能蓄电池；10-风能蓄电池；11-微型发电机；12-充电电路；13-整流电路；14-接口电路；15-转轴；16-过零传感器；17-电磁铁；18-永久磁铁；19-限位卡；20-倾角调整板；21-正面板框；22-叶片式太阳能风能综合发电单元；23-AAU线缆过孔；24-温度监控单元。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，一种5G基站的AAU智能恒温装置，包括：箱体支架1、叶片式太阳能风能综合发电单元22、温度控制单元24、远程监控单元组成；所述叶片式太阳能风能综合发电单元22用于发电、存储电能、遮阳降温，包括过零传感器16、微型发电机11、整流电路13、充电电路12、接口电路14、太阳能蓄电池9、风能蓄电池10、太阳能电池板8以及电池铁17。
在本实施例中，所述发电机与过零传感器和整流电路连接，所述整流电路与风能蓄电池连接，所述充电电路与太阳能电池板和太阳能蓄电池连接，所述接口电路与过零传感器、整流电路、风能蓄电池、太阳能蓄电池、充电电路以及太阳能电池板连接；
所述温度控制单元用于AAU散热片温度的检测、制冷制热模块组的运行状态转换、收集运行信息和数据，并通过GPRS通信模块上传到远程监控单元以及对叶片式太阳能风能综合发电单元故障定位，包括控制器、开关阵列、温度传感器、限位器电压换向、制冷制热模块电压换向、制冷制热模块组、串联蓄电池组电路、限位器状态切换、遮阳状态与发电状态的动态调整、叶片式太阳能风能综合发电单元故障定位以及GPRS通信模块。
在本实施例中，所述控制器与温度传感器、开关阵列、GPRS通信模块、限位器电压换向以及制冷制热模块电压换向连接，所述限位器电压换向与开关阵列和串联蓄电池组连接，所述制冷制热模块电压换向与串联蓄电池组合和制冷制热模块组连接；所述叶片式太阳能风能综合发电单元的接口电路与开关阵列和串联蓄电池组连接；所述制冷制热模块的制冷制热面与AAU上的散热片接触。
所述远程监控单元，用于动态存储和监测5G无线网络范围内多个AAU智能恒温系统的运行信息和数据、故障单元定位、AAU内部温度仿真以及工作环境数据监测，包括用于实现数据无线发送与接收的GPRS通信模块以及服务器。
在本实施例中，所述GPRS通信模块与服务器连接，并与温度控制单元的GPRS通信模块实现无线通信连接。
所述开关阵列用于在控制器的控制下实现风力发电蓄电池、太阳能蓄电池的串、并联，保证各模块电路的供电；所述温度传感器用于检测箱体内部和AAU散热板上的温度，并以电压形式输出到控制器的AD端进行模数转换；所述制冷制热模块电压换向用于在控制器的控制下实现对制冷制热模块供电压向的换向。制冷制热模块电压换向由控制器的一个IO口与一个NPN型三极管的基极连接，三极管的集电极与继电器的控制线圈连接后再连接到电源上，三极管的发射极接地；当需要制冷时，控制器IO口输出高电平时，NPN型三极管导通，驱动继电器动作，使加在制冷制热模块的电压由下正上负的负向电压转换成上正下负的正向电压，即制冷制热模块由制热模式转换为制冷模式；当需要制热时，控制器IO口输出低电平时，NPN型三极管截止，继电器不动作，使加在制冷制热模块的电压由上正下负的正向电压转换成下正上负的反向电压，即制冷制热模块由制冷模式转换为制热模式。
所述GPRS通信模块用于实现数据的无线上传与接收；所述服务器用于实现对多个5G基站AAU智能恒温装置实现数据管理与系统控制。
如图3所示，在本实施例中，所述箱体支架由铝合金支架制成，固定在AAU的支撑架上，使其与AAU成为一体。箱体支架正面为AAU天线面，上面板、两侧面板、背面板均由多个模块化设计的叶片式太阳能风能综合发电单元组合拼成，正面板框21和地面板由工程塑料面板封闭；所述温度控制单元安装在地面板上，制冷制热模块的制冷或制热面与AAU上的散热片接触，以保证对AAU散热片降温，温度控制单元上的制冷制热模块的散热面穿过底面板通过空气散热，所述底面板还带有AAU线缆过孔23，方便装置的安装。
如图2所示，在本实施例中，所述叶片式太阳能风能综合发电单元还包括第一方形外壳2、第二方形外壳3、叶片板4、第一钢制滚轴5、第二钢制滚轴6、第三钢制滚轴7、限位器、倾角调整板20以及转轴15，所述限位器包括电磁铁、永久磁铁18以及限位卡19，所述第一方形外壳、第二方形外壳与箱体支架用卡扣式连接，第一方形外壳内部安装有微型发电机、第一钢制滚轴、整流电路、风能蓄电池、限位器、过零传感器、接口电路；第二方形外壳内部安装有充电电路、太阳能蓄电池、第二钢制滚轴、第三钢制滚轴以及接口电路。第一、第二方形外壳的接口电路通过防水插头将导线与温度控制单元的开关阵列连接。安装或更换单元时，只需松开卡扣，将防水插头拔下即可。
所述限位器用于将叶片板固定在零位位置，包括电磁铁、永久磁铁以及限位卡，当控制器检测到零位传感器的零位信号，通过限位器电压换向电路，驱动电磁铁通电，产生与永久磁铁相同的磁场，推动限位卡伸出，使叶片板固定在零位位置。反之，产生与永久磁铁相反的磁场，吸回限位卡，使叶片板解锁。当控制器检测到零位传感器的非零位信号，通过限位器电压换向电路，驱动电磁铁通电，产生与永久磁铁相同的磁场，推动限位卡伸出，使叶片板由于限位卡的伸出，叶片板处于半闭合，留有与限位卡的缝隙，方便空气散热。
由于AAU在实际应用时需要有个下倾角，即本装置的箱体也要有个下倾角，为保证每个单元上的叶片板在平衡状态下使箱体能处在封闭形式，每个单元安装在不同面上时需要选对水平面的角度不同，如左、右两侧面板上的叶片板平衡状态下需要垂直水平面，顶部面板上的叶片板平衡状态下需要与水平面有个下倾角的夹角，背面板上的叶片板平衡状态下需要与水平面有个90度以下倾角的夹角。在叶片板的背面加上能调节平衡状态下倾角的倾角调整板，根据力矩平衡原理，当倾角调整板调到轴向垂直叶片板，平衡状态下叶片板与水平面平行，当倾角调整板调到与叶片板平行，即贴到太阳能电池板叶片板的背面，平衡状态下叶片板与水平面垂直，实现叶片板平衡状态下任何角度的调整，详见图4a、图4b。
在本实施例中，风能发电具体实现为：叶片板通过风力转动，带动微型发电机转动，产生的交流电压经整流电路整流成直流电压后，给蓄电池充电，再通过接口电路输出供电。同时，在叶片板转动过程中，太阳能电池板也获取太阳发电。
在本实施例中，通过叶片板正面上两块太阳能电池板获取电能，两块太阳能电池板通过导线串联后连接，形成的源电压正极由导线与第二钢制滚轴内环连接，再通过第二钢制滚轴外环连接到充电电路正端上；形成的源电压负极由导线与第三钢制滚轴内环连接，再通过第三钢制滚轴外环连接到充电电路负端上；经充电电路连到蓄电池并对蓄电池进行充电，再通过接口电路输出供电。
在本实施例中，靠近微型发电机的转轴的零位上装有永久磁铁，微型发电机上装有干簧管开关，当风力带动叶片板的转轴转到零位，永久磁铁吸合干簧管开关由断开变为导通，再通过接口电路和温度控制单元的开关阵列，送入控制器，通过转轴的转速计算出当前的风速。
在本实施例中，所述控制器用于对每个叶片式太阳能风能综合发电单元的发电量检测与优化，AAU散热片温度检测与控制，制冷制热模块组状态切换，限位器状态切换，有风无风、风力的检测与判别，有阳光无阳光、阳光辐射量的检测与判别，遮阳状态、发电状态的动态调整，单元故障定位，数据对远程监控单位的上传与接收等，控制器采用嵌入式stm32f103 cortex m3型芯片实现。
在本实施例中，所述开关阵列采用EP-H5131型继电器阵列开关模块实现；所述温度传感器采用测温型NTC热敏电阻器实现；所述NPN三极管采用9013型三极管，继电器采用TRA3双刀双掷小型继电器；所述GPRS通信模块采用PZ-SIM800C GSM-GPRS模块实现；所述服务器采用云服务器实现。
基于本实施例装置的AAU恒温方法，如图5所示，方法包括以下步骤：
S1、系统自检，具体为：
系统通电开机后，控制器和所有电路得电，系统进入自检及环境数据采集状态。控制器控制所有叶片式太阳能风能综合发电单元限位器开启，制冷制热模块不工作，控制器通过温度控制单元采集的AAU当前工作温度数据T，N个叶片式太阳能风能综合发电单元采集的风能发电电压数组VW1....VWN、发电机转速数组(即风速数组)ωW1....ωWN、太阳能发电电压数组VS1....VS1，串联蓄电池组充电电压V进行自检；
当采集的某一面(如箱体左侧面)的数组中的某个数据与平均值相差较大时，则控制器判定该数据对应的叶片式太阳能风能综合发电单元有故障。例如：某个面上的第i个叶片式太阳能风能综合发电单元采集的风能发电电压数据VWi＝0，发电机转速数据ωWi正常，太阳能发电电压数据VSi正常，则判定该面上的该单元的发电电路中的整流电路有故障；某个面上的第i个叶片式太阳能风能综合发电单元采集的风能发电电压数据VWi＝0，发电机转速数据ωWi＝0，则判定该面上的该单元的发电机有故障；某个面上的第i个叶片式太阳能风能综合发电单元采集的风能发电电压数据VWi正常，发电机转速数据ωWi正常，太阳能发电电压数据VSi远小于该面太阳能发电电压数组，则判定该面上的该单元的发电电路中的太阳能充电电路有故障；控制器通过GPRS通信模块将该故障单元编号上传到远程监控单元的服务器上，进行后台故障处理。
S2、环境数据判定，具体为：
通过N个叶片式太阳能风能综合发电单元采集的发电机转速数组(即风速数组)ωW1....ωWN平均值可判定出当前AAU位置的平均风速；通过每个面上的发电机转速数组平均值的大小比较可判定出当前AAU位置的风向，如，左侧面平均风速大于右左侧面平均风速，则判定为风向为从左至右吹；每个面上的发电机转速数组平均值都接近于零时，判定为无风；通过每个面上的太阳能发电电压数组平均值比较，判定太阳的朝向和辐射量的大小。某个面上的太阳能发电电压数组平均值最大的，判定为当前太阳的朝向，太阳的辐射量最大，最小的判定为太阳的背向，太阳的辐射量最小；当各面的太阳能发电电压数组平均值都接近于零时，判定为无太阳。
S3、自检和环境数据判定结果通过GPRS通信模块上传到远程监控单元；根据自检和环境数据，判断AAU智能恒温装置形成的箱体内温度是否处在AAU工作温度范围，依据判断结果，AAU智能恒温装置采取不同的控温措施，具体为：
1、当温度数据TL<T<TH时，TL为AAU最低工作温度，TH为AAU最高工作温度时，判断结果为箱体内温度在AAU工作温度范围时，所有叶片式太阳能风能综合发电单元限位器开启，AAU后部的散热片通过四面开启的叶片板经空气对流散热，制冷制热模块不工作，在自然环境下进入空气散热加太阳能发电加风能发电状态，并对各单元的风能蓄电池和太阳能蓄电池进行充电；温度控制单元定时将AAU当前工作温度、各单元的发电电压、充电电压、风速数据通过GPRS通信模块上传到远程监控单元；
当串联蓄电池组充电电压V达到定值一定时间t时，判定各单元的风能蓄电池和太阳能蓄电池充满电，温度控制单元根据AAU当前温度偏离中心温度的数值开启制冷制热模块组进行制冷或制热工作，保持AAU温度在工作温度范围内的前提下接近中心温度。
2、当T>TH时，判断结果为箱体内温度高于AAU工作温度范围时，控制器启动制冷制热模块工作在制冷模式，根据环境数据判定结果进行处理，所述环境数据判定结果包括有太阳无风、有太阳有风、无太阳有风以及无太阳无风；
2.1、当工作环境状况为有太阳无风时，控制器控制所有朝阳面的叶片式太阳能风能综合发电单元限位器闭合，进行遮阳与太阳能发电，控制器控制所有背阳面叶片式太阳能风能综合发电单元限位器使叶片板处于半闭合，进行空气散热；
2.2、当工作环境状况为有太阳有风时，控制器控制所有朝阳面的叶片式太阳能风能综合发电单元限位器闭合，进行遮阳与太阳能发电，控制器控制所有背阳面叶片式太阳能风能综合发电单元限位器开启，进行空气散热加太阳能发电加风能发电；
2.3、当工作环境状况为无太阳有风时，控制器控制所有叶片式太阳能风能综合发电单元限位器开启，进行空气散热与风能发电；
2.4、当工作环境状况为无太阳无风时，控制器控制所有叶片式太阳能风能综合发电单元限位器使叶片板处于半闭合，进行空气散热。
3、当T<TH时，判断结果为箱体内温度低于AAU工作温度范围时，控制器启动制冷制热模块工作在制热模式，根据环境数据判定结果进行处理：
3.1、当工作环境状况为有太阳有风或有太阳无风时，控制器控制所有的叶片式太阳能风能综合发电单元限位器闭合，使朝阳面的叶片式太阳能风能综合发电单元进行太阳能发电，其它面闭合形成一个保温的箱体；
3.2、当工作环境状况为无太阳有风时，控制器控制顶面的叶片式太阳能风能综合发电单元限位器开启，进行风力发电，底部热量上升，控制器控制其它面的叶片式太阳能风能综合发电单元限位器闭合，形成一个顶部通风、五面保温的箱体；
3.3、当工作环境状况为无太阳无风时，控制器控制所有叶片式太阳能风能综合发电单元限位器闭合，形成一个保温的箱体。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种5G基站的AAU智能恒温系统，其特征在于，包括多个叶片式太阳能风能综合发电单元、温度控制单元以及远程监控单元；
所述叶片式太阳能风能综合发电单元用于发电蓄电、遮阳降温，包括发电机、太阳能电池板、太阳能蓄电池、风能蓄电池、过零传感器、接口电路、整流电路以及充电电路；所述发电机与过零传感器和整流电路连接，所述整流电路与风能蓄电池连接，所述充电电路与太阳能电池板和太阳能蓄电池连接，所述接口电路与过零传感器、整流电路、风能蓄电池、太阳能蓄电池、充电电路以及太阳能电池板连接；
所述温度控制单元，用于AAU散热片温度的检测、制冷制热模块组的运行状态转换、收集运行信息和数据，并通过GPRS通信模块上传到远程监控单元以及对叶片式太阳能风能综合发电单元故障定位，包括控制器、开关阵列、温度传感器、限位器电压换向、制冷制热模块电压换向、制冷制热模块组、串联蓄电池组电路以及GPRS通信模块；所述控制器与温度传感器、开关阵列、GPRS通信模块、限位器电压换向以及制冷制热模块电压换向连接，所述限位器电压换向与开关阵列和串联蓄电池组连接，所述制冷制热模块电压换向与串联蓄电池组合和制冷制热模块组连接；所述叶片式太阳能风能综合发电单元的接口电路与开关阵列和串联蓄电池组连接；所述制冷制热模块的制冷制热面与AAU上的散热片接触；
所述远程监控单元，用于动态存储和监测5G无线网络范围内多个AAU智能恒温系统的运行信息和数据、故障单元定位、AAU内部温度仿真以及工作环境数据监测，包括用于实现数据无线发送与接收的GPRS通信模块以及服务器；所述GPRS通信模块与服务器连接，并与温度控制单元的GPRS通信模块实现无线通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种5G基站的AAU智能恒温系统，其特征在于，所述制冷制热模块电压换向用于在控制器的控制下实现对制冷制热模块供电压的换向，由控制器的一个IO口与一个NPN型三极管的基极连接，NPN型三极管的集电极与继电器的控制线圈连接后再连接到电源上，NPN型三极管的发射极接地；当需要制冷时，控制器IO口输出高电平，NPN型三极管导通，驱动继电器动作，使加在制冷制热模块的电压由下正上负的负向电压转换成上正下负的正向电压，即制冷制热模块由制热模式转换为制冷模式；当需要制热时，控制器IO口输出低电平，NPN型三极管导截止，继电器不动作，使加在制冷制热模块的电压由上正下负的正向电压转换成下正上负的反向电压，即制冷制热模块由制冷模式转换为制热模式。
3.一种基于权利要求1所述系统的5G基站的AAU智能恒温装置，其特征在于，所述AAU智能恒温装置内设有权利要求1-2中任一项所述的5G基站的AAU智能恒温系统，所述AAU智能恒温装置包括箱体支架，所述箱体支架固定在AAU的支撑架上；所述多个叶片式太阳能风能综合发电单元组合拼成箱体支架上面板、左右两侧面板以及背面板，箱体支架的正面和底面由工程塑料制成的面板封闭，进而形成箱体，箱体正面为AAU天线面，箱体底面板还设有AAU线缆过孔；
所述温度控制单元设置在箱体底面板上，还用于限位器状态切换、遮阳状态与发电状态的动态调整以及对叶片式太阳能风能综合发电单元故障定位；所述温度传感器用于检测箱体内部和AAU散热板上的温度，并以电压形式输出到控制器的AD端进行模数转换。
4.根据权利要求3所述的一种5G基站的AAU智能恒温装置，其特征在于，所述叶片式太阳能风能综合发电单元还包括限位器、第一方形外壳、第二方形外壳、第一钢制滚轴、第二钢制滚轴、第三钢制滚轴、叶片板、转轴以及倾角调整板；
所述限位器包括限位卡、永久磁铁以及电磁铁，用于将叶片板固定在零位位置，与所述接口电路连接；
所述第一方形外壳以及第二方形外壳与箱体支架采用卡扣式连接，第一方形外壳与靠带有叶片板的转轴和第一钢制滚轴连接为一体；
所述第一方形外壳内部设置所述整流电路、发电机、风能蓄电池、限位器、过零传感器、第一钢制滚轴以及接口电路；
所述第二方形外壳内部设置所述充电电路、太阳能蓄电池、第二钢制滚轴、第三钢制滚轴以及接口电路；
所述叶片板通过风力转动，带动发电机转动，产生的交流电经整流电路整流成直流电给风能蓄电池充电；所述太阳能电池板通过导线串联连接，形成的源电压正极由导线与第二钢制滚轴内环连接，再通过第二钢制滚轴外环连接到充电电路正端上，形成的源电压负极由导线与第三钢制滚轴内环连接，再通过第三钢制滚轴外环连接到充电电路负端上，最后经充电电路连接到太阳能蓄电池对太阳能蓄电池进行充电；所述风能蓄电池和太阳能蓄电池储存的电量通过接口电路输出供电。
5.根据权利要求4所述的一种5G基站的AAU智能恒温装置，其特征在于，所述箱体设有下倾角；为保证每个叶片式太阳能风能综合发电单元上的叶片板在平衡状态下使箱体能处在封闭形式，每个叶片式太阳能风能综合发电单元安装在不同面上时，每个叶片板相对水平面的角度均不同；所述叶片板的背面设置倾角调整板，当倾角调整板调到轴向垂直叶片板，平衡状态下叶片板与水平面平行，当倾角调整板调到与叶片板平行，即贴到太阳能电池板叶片板的背面，平衡状态下叶片板与水平面垂直。
6.根据权利要求4所述的一种5G基站的AAU智能恒温装置，其特征在于，所述发电机的转轴的零位上设有永久磁铁，发电机上设有干簧管开关，当风力带动叶片板的转轴转到零位，永久磁铁吸合干簧管开关由断开变为导通，经过接口电路和温度控制单元的开关阵列，送入控制器，控制器通过单位时间永久磁铁吸合干簧管开关由断开变为导通的次数，计算出转轴的转速，再通过转轴的转速计算出当前的风速。
7.根据权利要求4所述的一种5G基站的AAU智能恒温装置，其特征在于，当控制器检测到零位传感器的零位信号，通过限位器电压换向电路，驱动电磁铁通电，产生与永久磁铁相同的磁场，推动限位卡伸出，使叶片板固定在零位位置；反之，产生与永久磁铁相反的磁场，吸回限位卡，使叶片板解锁；当控制器检测到零位传感器的非零位信号，通过限位器电压换向电路，驱动电磁铁通电，产生与永久磁铁相同的磁场，推动限位卡伸出，使叶片板由于限位卡的伸出，叶片板处于半闭合，留有与限位卡的缝隙，方便空气散热。
8.根据权利要求3所述的一种5G基站的AAU智能恒温装置，其特征在于，所述控制器采用嵌入式stm32 f103 cortex m3型芯片实现；
所述开关阵列采用EP-H5131型继电器阵列开关模块实现；
所述温度传感器采用测温型NTC热敏电阻器实现；
所述NPN三极管采用9013型三极管，继电器采用TRA3双刀双掷小型继电器；
所述GPRS通信模块采用PZ-SIM800C GSM-GPRS模块实现；
所述服务器采用云服务器。
9.一种基于权利要求3所述装置的AAU智能恒温方法，其特征在于，包括以下步骤：
系统自检，装置进行自检，控制器控制所有叶片式太阳能风能综合发电单元限位器开启，制冷制热模块不工作，控制器通过温度控制单元采集AAU当前工作环境温度、各叶片式太阳能风能综合发电单元的风能发电电压、发电机转速、太阳能发电电压以及蓄电池充电电压数据；当发现某个采集数据异常时，控制器判定该数据对应的叶片式太阳能风能综合发电单元存在故障；
环境数据判定，通过采集的叶片式太阳能风能综合发电单元采集的发电机转速数据平均值判定当前平均风速，通过每个面上发电机转速数据平均值的大小比较可判定出当前AAU位置的风向；通过每个面上的太阳能发电电压数据平均值比较，判定太阳的朝向和辐射量的大小；
自检和环境数据判定结果通过GPRS通信模块上传到远程监控单元；
根据自检和环境数据，判断AAU智能恒温装置形成的箱体内温度是否处在AAU工作温度范围，依据判断结果，AAU智能恒温装置采取不同的控温措施；所述判断结果包括箱体内温度在AAU工作温度范围、箱体内温度高于AAU工作温度范围、箱体内温度低于AAU工作温度范围；
当判断结果为箱体内温度在AAU工作温度范围时，所有叶片式太阳能风能综合发电单元限位器开启，AAU后部的散热片通过四面开启的叶片板经空气对流散热，制冷制热模块不工作，在自然环境下进入空气散热加太阳能发电加风能发电状态，并对各单元的风能蓄电池和太阳能蓄电池进行充电；温度控制单元定时将AAU当前工作温度、各单元的发电电压、充电电压、风速数据通过GPRS通信模块上传到远程监控单元；
当各单元的风能蓄电池和太阳能蓄电池充满电时，温度控制单元根据AAU当前温度偏离中心温度的数值开启制冷制热模块组进行制冷或制热工作，保持AAU温度在工作温度范围内的前提下接近中心温度；
当判断结果为箱体内温度高于或低于AAU工作温度范围时，温度控制单元先判断工作环境状况，根据不同的环境状况，选择采用太阳能发电、太阳能发电加风能发电、风能发电以及不发电中的一种或多种；同时，根据箱体内温度高于或低于AAU工作温度范围，制冷制热模块进行制冷或制热。
10.根据权利要求9所述的AAU智能恒温方法，其特征在于，当判断结果为箱体内温度高于AAU工作温度范围时，控制器启动制冷制热模块工作在制冷模式，根据环境数据判定结果进行处理，所述环境数据判定结果包括有太阳无风、有太阳有风、无太阳有风以及无太阳无风；
当工作环境状况为有太阳无风时，控制器控制所有朝阳面的叶片式太阳能风能综合发电单元限位器闭合，进行遮阳与太阳能发电，控制器控制所有背阳面叶片式太阳能风能综合发电单元限位器使叶片板处于半闭合，进行空气散热；
当工作环境状况为有太阳有风时，控制器控制所有朝阳面的叶片式太阳能风能综合发电单元限位器闭合，进行遮阳与太阳能发电，控制器控制所有背阳面叶片式太阳能风能综合发电单元限位器开启，进行空气散热加太阳能发电加风能发电；
当工作环境状况为无太阳有风时，控制器控制所有叶片式太阳能风能综合发电单元限位器开启，进行空气散热与风能发电；
当工作环境状况为无太阳无风时，控制器控制所有叶片式太阳能风能综合发电单元限位器使叶片板处于半闭合，进行空气散热；
当判断结果为箱体内温度低于AAU工作温度范围时，控制器启动制冷制热模块工作在制热模式，根据环境数据判定结果进行处理：
当工作环境状况为有太阳有风或有太阳无风时，控制器控制所有的叶片式太阳能风能综合发电单元限位器闭合，使朝阳面的叶片式太阳能风能综合发电单元进行太阳能发电，其它面闭合形成一个保温的箱体；
当工作环境状况为无太阳有风时，控制器控制顶面的叶片式太阳能风能综合发电单元限位器开启，进行风力发电，底部热量上升，控制器控制其它面的叶片式太阳能风能综合发电单元限位器闭合，形成一个顶部通风、五面保温的箱体；
当工作环境状况为无太阳无风时，控制器控制所有叶片式太阳能风能综合发电单元限位器闭合，形成一个保温的箱体；将温度控制单元控制制冷制热模块工作在制热状态，对AAU散热片升温。
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