CN113766678B - 本安型融合wifi6的uwb基站 - Google Patents
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Abstract
本发明属于矿用电气设备领域，为一种本安型融合WIFI6的UWB基站。包括基站本体以及用于放置基站本体的密封壳体，所述密封壳体为防爆密封壳体，所述密封壳体内填充有金属板，所述金属板的两侧设置有内侧延伸板和外侧延伸板，所述内侧延伸板和外侧延伸板与金属板之间垂直设置，所述内侧延伸板和外侧延伸板均竖直间隔设置在金属板上，所述内侧延伸板远离金属板的一端伸入到密封壳体内，所述外侧延伸板贯穿密封壳体，所述外侧延伸板贯穿密封壳体的一端设置有金属散热管，所述金属散热管的长度高于密封壳体的高度设置置有内侧延伸板和外侧延伸板，本发明通过对现有的结构进行改进，利用冷空气和热空气之间的温差，产生空气对流，从而形成风力，带走热量。
Description
技术领域
本发明属于矿用电气设备领域，具体为一种本安型融合WIFI6的UWB基站。
背景技术
UWB定位技术所采用的脉冲宽度仅为纳秒或次纳秒级，因此具有极大的系统带宽和良好的时间分辨率，具备抗干扰能力强、多径分辨率高、穿透能力强等优点，在理论上信号可以达到厘米级甚至更高的定位精度。UWB定位技术一般包括三种方法：基于AOA(到达角度)估计、基于RSS估计和基于TOA/TDOA(到达时间)估计。这三种定位方法中，只有基于TOA/TDOA的方法能充分利用UWB信号较高的时间分辨率、体现出UWB高精度定位的优势，因此在UWB定位中是被广泛采用的。但是UWB定位设备暂时还未得到大量普及，其定位技术的使用会要求人和物佩戴额外的标签，而这些标签的布置会花费大量的时间与金钱，将UWB定位设备部署一千平方米区域的费用采用WIFI定位设备能够覆盖的面积可以达到十万平方米。
WIFI定位技术由于WIFI设备的普及而具有广泛的硬件设备基础，同时，它兼具通信和定位的功能，对应用于矿下定位场景也更加具有优势。WIFI定位技术的常用定位方法有场景分析、邻近信息、三角定位等。但是WIFI信号容易受到环境中各种因素的干扰，例如常用的基于RSS(接收信号强度)的WIFI定位算法是采用三角定位法，但如果三个已知节点与未知节点之间测距由于地下环境或者节点间的干扰导致距离测量值较真实值的偏差较大，就会导致所构成的三角形定位区域过大、定位精度不高。因此，在对精度要求较高的环境中WIFI定位技术是不能满足实际应用需求的。
为此，混合WIFI-UWB定位技术的基站能给给予地下工作人员更好的定位作用，但煤矿井下的基站本体长期工作于有甲烷等爆炸性气体混合物的场合，且矿井下存有大量粉尘，基站本体的远端射频单元等精密电子仪器在有灰尘或者水汽的环境下会发生干扰或腐蚀，非金属材料也会加速老化和失效，导致元器件可靠性降低，造成电气短路，影响设备的性能和使用寿命，因此为保证设备安全，要求将基站本体置于密闭的结构中，且要求其外壳满足防爆强度要求且散热环境无尘、无水汽，电子发热设备内部循环的空气避免与外界空气接触，形成一个封闭空间，而全密封箱体仅能通过外壳散热，难以满足器件的工作温度要求，需要合理安装散热器来辅助散热，因此其热流途径及散热方式必须经过细致的设计才能满足要求。
发明内容
本发明针对上述的矿用基站本体所存在的技术问题，提出一种设计合理、结构简单且能够有效实现散热需求的本安型融合WIFI6的UWB基站。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种本安型融合WIFI6的UWB基站，包括基站本体以及用于放置基站本体的密封壳体，所述基站本体内设置有超宽带单基站定位模块以及无线传输模块，其中，所述超宽带单基站定位模块用于实现UWB数据收发、利用超宽带测距及多元天线阵测向对目标进行定位，所述无线传输模块为WIFI6，其特征在于，所述密封壳体为防爆密封壳体，所述密封壳体的壳壁内填充有金属板，所述金属板的两侧设置有内侧延伸板和外侧延伸板，所述内侧延伸板和外侧延伸板与金属板之间垂直设置，所述内侧延伸板和外侧延伸板均竖直间隔设置在金属板上，所述内侧延伸板远离金属板的一端伸入密封壳体的空腔内，所述外侧延伸板贯穿密封壳体的壳壁设置，所述外侧延伸板贯穿密封壳体的一端设置有金属散热管，所述金属散热管的长度高于密封壳体的高度设置。
作为优先，所述密封壳体外还套有保护壳，所述保护壳与密封壳体之间间隔设置，所述保护壳上设置有散热孔。
作为优先，所述散热孔倾斜设置在保护壳上。
作为优先，所述密封壳体的侧壁呈内凹的弧面设置。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
1、本发明提供一种本安型融合WIFI6的UWB基站，通过对现有的结构进行改进，利用冷空气和热空气之间的温差，产生空气对流，从而形成风力，带走热量，同时，本发明结构简单、加工方便，试验效果显著，适合大规模推广使用。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1提供的本安型融合WIFI6的UWB基站的结构示意图；
图2为实施例1提供的密封壳体的结构示意图；
图3为实施例1提供的密封壳体侧板的截面图；
图4为实施例1提供的金属板的结构示意图；
以上各图中，1、保护壳；11、散热孔；2、密封壳体；3、金属板；31、内侧延伸板；32、外侧延伸板；33、金属散热管。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。
实施例1，如图1～图4所示，本实施例旨在解决现有基站本体发热量大导致在矿下使用所存在的技术问题，考虑到矿下的使用环境，应当尽可能的减少电气类的散热组件来完成散热，从而确保矿下运行的安全。
为此，本实施例提供的本安型融合WIFI6的UWB基站，包括基站本体以及用于放置基站本体的密封壳体2，需要说明的是，本实施例所提供的基站本体是满足AQ 6210-2007、GB 3836.1-2010、GB 3836.2-2010及GB 3836.4-2010中的相关规定的本安型基站本体，在基站本体内设置有超宽带单基站定位模块以及无线传输模块，其中，超宽带单基站定位模块用于实现UWB数据收发，利用超宽带测距及多元天线阵测向对目标进行定位，无线传输模块为WIFI6，在本实施例中，超宽带单基站定位模块和无线传输模块所使用的天线为UWB和WIFI的二合一PCB全向天线，此类天线结构对称稳定，不圆度好，并能够满足体积小、高隔离且性能稳定。
为了实现矿下使用的安全，除了采用本安型电路设计以外，密封壳体2防爆密封壳体2，在本实施例中，密封壳体2采用高强度阻燃尼龙纤维复合材料制成，利用材料本身的特性，使其具有极强的机械强度和阻燃性能，可以防爆、防水、防冲击效果好。在本实施例中，密封壳体2采用上下结构设置，即由方形的壳体以及设置在壳体顶部的封盖组成，壳体与封盖之间设置有密封垫圈，实现结构的密封。
考虑到高强度阻燃尼龙纤维复合材料导热性能较差，为此，在密封壳体2内壳壁上填充有金属板3，在本实施例中，密封壳体2呈方形设置，在其两侧的长板内的填充有金属板3，金属板3也呈长方形状设置，在金属板3的两侧设置有内侧延伸板31和外侧延伸板32，内侧延伸板31和外侧延伸板32也为金属材质，在本实施例中，其均为铝板，内侧延伸板31和外侧延伸板32与金属板3之间垂直设置，且内侧延伸板31和外侧延伸板32均竖直间隔设置在金属板3上，其中，内侧延伸板31远离金属板3的一端伸入到密封壳体2内，内侧延伸板31的主要作用就是吸收密封壳体2内基站本体产生的热量，为此，在本实施例中，内侧延伸板31的间隔距离较近，密度较大，这样，当其与基站本体内的发热元器件接触时，能够能耗的传递热量，在本实施例中，在密封壳体2内同样设置散热风扇，虽然在密封的空间内散热风扇不能起到很好的散热效果，但其可以使密封壳体2内的气体得到流通，从而方便被内侧延伸板31来吸收，从而提高散热效果。
考虑到采用热交换的散热，就需要对金属板3予以降温，使其温度降低，才能够起到更好的散热效果，为此，外侧延伸板32贯穿密封壳体2，在外侧延伸板32贯穿密封壳体2的一端设置有金属散热管33，金属散热管33的长度高于密封壳体2的高度设置。金属散热管33的长度一般设置为密封壳体2高度的2～3倍，这样，由于内侧延伸板31的吸热，使金属散热管33的温度得到升高，同样，使金属散热管33内的空气得到加热，而热空气则会顺着金属散热管33的向上移动，直到从金属散热管33的顶部离开，而因为金属散热管33内的热空气散溢而造成的气流，将金属散热管33外的冷空气抽入补入，使其在金属散热管33的管底产生气流流动，形成风，这样，不仅能够使金属散热管33的温度得到降低，同时，由于风吹的效果，使密封壳体2的表面都得到降温，进而降低整个基站的稳定，为此，在本实施例中，金属散热管33的管底的高度高于密封壳体2的底部。差距在3～5cm之间。
为了使金属散热管33管底产生的气流效果更大，在本实施例中，在密封壳体2外还套有保护壳1，保护壳1与密封壳体2之间间隔设置，这样，保护壳1和密封壳体2之间就产生的一定的空间，用于气体的流动，从而更好的达到散热的目的。
为了进一步产生气体的流动，在保护壳1上设置有散热孔11，在本实施例中，为了使从散热孔11内进入的气体能够产生一定的流动，从而加大散热效果，在本实施例中，散热孔11倾斜设置在保护壳1上。以保护壳1侧板的中心线，散热孔11呈对称设置，这样，当进气存在一定角度后，配合金属散热管33的管底产生气流流动，使其在保护壳1和密封壳体2之间的空间内产生旋流，同时，由于密封壳体2内包覆金属板3，这样，使得整个密封壳体2的散热效果更佳。
为了使气流进一步的流动，在本实施例中，密封壳体2的侧壁呈内凹的弧面设置。这样，更有利于产生旋流，从而更进一步的提高散热效果。当然，由于矿下含有一定的粉尘，为了避免粉尘在保护壳1内堆积，在保护壳1的底部设置有出尘孔，出尘孔(图中未示出)多点分布在保护壳1的底部，但其不设置在金属散热管33的下方。这样确保从金属散热管33内的风能够产生流动，而不是直接从出尘孔排出。
UWB基站模块主要由一个传输板和射频板组合而成，主板电路板布线线条宽度大于等于0.2mm，布线线距大于等于0.15mm，材质为环氧四层敷铜板，电路板厚1.6mm，铜箔厚度35um，焊接完毕后涂绝缘漆三遍，电路板布线线条宽度、线距、电路板厚、电路板铜箔厚度同传输板要求，材质为环氧2层敷铜板。
UWB基站射频模块设计包括主板、接口和电源模块，射频主板电路板厚为1mm。电路板材质为环氧2层敷铜板，WiFi6支持“MIMO2*2/在2.4GHz+MIMO 2*2/在5GHz”、或者“MIMO2*2/在5GHz+MIMO2*2/在5GHz”配置。支持OFDMA多址编码技术、1024QAM调制能力，提供最高约1.2G+2.4Gbps的WiFi接入能力。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (4)
1.一种本安型融合WIFI6的UWB基站，包括基站本体以及用于放置基站本体的密封壳体，所述基站本体内设置有超宽带单基站定位模块以及无线传输模块，其中，所述超宽带单基站定位模块用于实现UWB数据收发、利用超宽带测距及多元天线阵测向对目标进行定位，所述无线传输模块为WIFI6，其特征在于，所述密封壳体为防爆密封壳体，所述密封壳体采用高强度阻燃尼龙纤维复合材料制成，所述密封壳体的壳壁内填充有金属板，所述金属板的两侧设置有内侧延伸板和外侧延伸板，所述内侧延伸板和外侧延伸板也为金属材质，所述内侧延伸板和外侧延伸板与金属板之间垂直设置，所述内侧延伸板和外侧延伸板均竖直间隔设置在金属板上，所述内侧延伸板远离金属板的一端伸入密封壳体的空腔内，所述外侧延伸板贯穿密封壳体的壳壁设置，所述外侧延伸板贯穿密封壳体的一端设置有金属散热管，所述金属散热管的长度高于密封壳体的高度设置，所述金属散热管的管底的高度高于密封壳体的底部。
2.根据权利要求1所述的本安型融合WIFI6的UWB基站，其特征在于，所述密封壳体外还套有保护壳，所述保护壳与密封壳体之间间隔设置，所述保护壳上设置有散热孔。
3.根据权利要求2所述的本安型融合WIFI6的UWB基站，其特征在于，所述散热孔倾斜设置在保护壳上。
4.根据权利要求3所述的本安型融合WIFI6的UWB基站，其特征在于，所述密封壳体的侧壁呈内凹的弧面设置。
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