CN201185226Y - 一种卫星天线融雪装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种卫星天线融雪装置，所述装置包括：附着在天线上的一个或一个以上的电热膜、由天线温度与上下限温度比较结果控制电热膜通电的温控箱以及设置温控箱中所述上下限温度的计算机远程监控器；其中，所述天线与温控箱的输入端相连，温控箱通过第一连接端与电热膜的电极相连，温控箱的输入/输出端与所述温计算机远程监控器的输入/输出端通过总线连接。本实用新型所述的卫星天线融雪装置热效率高，功耗小，容易实施，且安全性能高，可广泛应用于卫星通信系统。

Description

一种卫星天线融雪装置

技术领域

本实用新型涉及融雪技术，特别是涉及一种卫星天线融雪装置。

背景技术

冬季降雪会造成卫星天线表面堆积冰雪的现象，形成雪衰。雪衰会干扰天线对信号的接收和发射，严重时会导致无法接收和发射信号。目前，应用于天线的融雪方法主要有电加热法、热风机吹扫法和自来水喷淋法等，电加热法包括电热丝加热法和电热带加热法。其中，电热带包括恒功率电热带和自限温电热带。

电热丝加热法，根据受热面的外型尺寸，将数米长的直径为0.1至几毫米的电热丝有间隔地盘布在受热面上，通电后发热，电热丝以热传导方式将热量传给受热面。该方法中，电热丝的绝缘性能较差，电热转换率稍差，功耗较大，且极易被烧断，使用年限低。采用该方法进行融雪，现场施工较难。

恒功率电热带法，将电热丝无间隔地卷绕在电源母线绝缘材料的外面，电热丝两端分别连接母线的正负极，并在其表面包缚绝缘层和防护层，形成电热带；将电热带固定在受热面上，电热带通电发热后，以热传导方式将热量传给受热面。该电热带的宽度为1～2cm，厚度大于5mm，长度最大可达200m。该方法中，电热带的绝缘性极好，但电热转换率稍差，功耗较大。采用该方法进行融雪，现场施工很难。

自限温电热带法，一种具有正温度系数效应(PCT，Positive TemperatureCoefficient)的高分子导电材料经挤塑加工后，包缚在电源母线上，并在其表面包缚绝缘层和防护层，制成电热带；将电热带固定在受热面上，电热带通电发热后，以热传导方式将热量传给受热面。该电热带的宽度、厚度和长度与恒功率电热带相同。该方法中，电热带具有自控温能力，电热转换率尚可，功耗为较小，绝缘防护极好，但冷态启动电流极大，对设备承载能力要求较高。采用该方法进行融雪，现场施工很难。

热风机吹扫法，鼓风机将加热后的空气吹向受热面，通过空气和受热面间的热量传递进行融雪，热效率低，功耗大。采用该方法进行融雪的装置结构复杂且庞大，能满足安全要求，但对天线角度和方向的变动有阻碍。采用该方法进行融雪，现场施工不易。

自来水喷淋法，固定积雪设备表面的喷头将加压后的自来水喷向雪层，进行融雪。采用该方法进行融雪的装置结构复杂且庞大，对天线角度和方向的变动有阻碍。采用该方法进行融雪，现场施工不易，应用场所很有限，而且，水管必须防冻，避免跑水。

上述各融雪方法的热转换率比较低，功耗大，现场施工不易，甚至，安全要求不易保证。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种卫星天线融雪装置，热效率高，功耗小，容易实施，且安全性能高。

为了达到上述目的，本实用新型提出的技术方案为：

一种卫星天线融雪装置，所述装置包括：附着在天线上的一个或一个以上的电热膜1、由天线温度与上下限温度比较结果控制电热膜1通电的温控箱2以及设置温控箱2中所述上下限温度的计算机远程监控器3；

其中，所述天线与温控箱2的输入端2101相连，温控箱2通过第一连接端2501与电热膜1的电极10相连，温控箱2的输入/输出端2303与所述计算机远程监控器3的输入/输出端340通过总线连接。

综上所述，本实用新型提出的一种卫星天线融雪装置，由于所述电热膜通电后，以远红外辐射方式传送热量，电热转换率高，功耗小，而且，热辐射方式使得天线表面温度提升幅度不大，避免了卫星天线本身因为温差大而产生的形变和涂层脱落。由于所述融雪装置各组成部分绝缘性能高，安装方便，所以采用所述融雪装置融雪，施工简单便捷。

附图说明

图1为本实用新型融雪装置组成结构示意图。

图2为本实用新型温控系统的组成结构示意图。

图3为本实用新型温控仪表的组成结构示意图。

图4为本实用新型温控仪表实现温度控制的电路原理示意图。

图5为本实用新型计算机远程控制系统的组成结构示意图。

图6为本实用新型分片加热、独立控制的温控系统组成结构示意图。

图7为实施例中每瓣扇形部件上电热膜平面布置示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步地详细描述。

通常情况下，卫星天线由多个扇形部件组成，如图1所示，本实用新型所述的卫星天线融雪装置包括：附着在天线上的一个或一个以上的电热膜1、由天线温度与上下限温度比较结果控制电热膜通电的温控箱2以及设置温控箱2中所述上下限温度的计算机远程监控器3；其中，

所述天线与温控箱的输入端2101相连，温控箱2通过第一连接端2501与电热膜1的电极10相连，温控箱2的输入/输出端2303与所述计算机远程监控器3的输入/输出端340通过总线连接。

所述温控箱2对天线的温度信号进行处理，处理后得到的天线温度与设置的上下限温度进行比较，由比较结果控制电热膜1的通电或断电；电热膜1通过通电或断电调整天线温度；计算机远程控制器3显示天线温度、上下限温度和电热膜的通电状态，并根据显示数据设置控制箱2中所述的上下限温度。

每块所述电热膜1表面都安装有一个用于防止电热膜1过热的过热保护器。

安装有所述过热保护器的电热膜1外侧还覆盖有保温绝热层，用于防止热量从天线外侧丧失，保护电热膜1不受外界环境的侵蚀，保持天线外观的完整；所述保温绝热层从内到外依次包括：化学交联聚乙烯(XPE)保温板、橡塑保温板、铝塑保温板。

所述电热膜1是一种高分子面状发热体，厚度小于1mm，因发热基体、电极织入方式和绝缘层的不同而具有不同的物理形态和性能，可根据受热面的需要加工成任意形状。

所述电热膜1(电极以外的部分)遭到局部破坏时，如划伤、洞穿、弯曲、折压等，其加热功能不受影响。

所述电热膜1通电后，以远红外辐射方式传送热量，单位面积发热量可通过电热膜1的电阻和电源的电压大小进行调整。电热膜1电阻的调整可通过调整发热材料成分或涂敷量实现，电源的电压为3.6～220V的交流电压或直流电压。

温控箱2控制天线温度，防止过高过低。温度过高，会损伤天线；温度过低时，如果遇到冰雪天气，则会造成积雪，影响信号的接收和发射。

如图2所示，所述温控箱2包括：位于天线与电热膜1之间的温度传感器21、用于在温度传感器21与温控仪表23之间变换信号的温度变送器22、根据信号处理结果控制继电器25导通的温控仪表23、用于为电热膜1供电的电源24以及用于控制电热膜1与电源24导通的继电器25；其中，

所述温度传感器21通过温控箱2的输入端2101与天线相连，输出端2102与温度变送器22的输入端2201相连，温度变送器22的输出端2202与温控仪表23的输入端2301相连，温控仪表23的输出端2302与继电器25的控制端2503相连，继电器25的第一连接端2501与电热膜1的电极10相连，第二连接端2502与电源24相连，温控仪表23通过温控箱2的输入/输出端2303与计算机远程控制器3相连。

所述温度传感器21将接收的温度信号变换为电压信号，温度变送器22将所述电压信号变换为电流信号，温控仪表3对所述电流信号进行采样、处理后，得到天线温度，并将所述天线温度与上下限温度进行比较，根据比较结果控制继电器25的接通或关断，继电器25的接通或关断控制电热膜1与电源24的导通或关断。

在实际应用系统中，随着信号传输距离的加长，电压信号的衰减量加大；而天线距离控制室比较远，所以，为避免电压信号的衰减，温控箱2中配置了将电压信号变换为电流信号的温度变送器22。

如图3所示，所述温控仪表23包括：用于对所述温度变送器22输出信号采样的采样模块231、用于获取天线温度的处理模块232、由天线温度与上下限温度比较结果控制电热膜1通电的决策模块233和通讯模块234；其中，

所述采样模块231通过温控仪表23的输入端2301与温度变送器22的输出端2202相连，采样模块231的输出端2311与处理模块232的输入端2320相连，处理模块232的第一输出端2321与决策模块233的输入端2330相连，决策模块233通过温控仪表23的输出端2302与继电器25的控制端2503相连，决策模块233的输入/输出端2331与通讯模块234的第一输入/输出端2341相连，处理模块232的第二输出端2322与通讯模块234的输入端2340相连，通讯模块234通过温控箱2的输入/输出端2303与所述计算机远程控制器3相连。

所述决策模块233采用温度滞回控制方式，控制电热膜1的通电状态。如图4所示，所述温度滞回控制为：当天线温度高于上限温度时，电热膜1断电，停止对天线加热；当天线温度低于下限温度时，电热膜1通电，对天线进行加热；当天线温度介于上限温度和下限温度之间时，所述电热膜1保持当前的加热状态，即，保持当前的通电或断电状态。

温控箱2的上述控制方式为自动控制方式。实际应用中，温控箱2还可采用人工控制方式，即，直接对电热膜1的供电开关进行手动操作。

如图5所示，所述计算机远程监控器3包括：显示温控箱2传送的天线温度、上下限温度、电热膜1通电状态的显示模块31、用于设置温控箱2中所述上下限温度的设置模块32、存储模块33和通讯模块34；其中，

所述通讯模块34的输入/输出端340与温控箱2相连，通讯模块34的输出端341与显示模块31的输入端310相连，显示模块31的输出端311与存储模块33的第一输入端330相连；设置模块32的第一输出端321与存储模块33的第二输入端331相连，设置模块32的第二输出端322与所述通讯模块34的输入端342相连。

通过计算机远程监控器3的通讯模块34，显示模块31显示所述温控箱2获取的天线温度、设置的上下限温度及电热膜的通电状态；设置单元32根据显示模块31显示的数据设置温控箱2中所述的上下限温度，并通过通讯单元34写到温控仪表23的决策模块233中；存储模块33存储显示模块31显示的数据和设置单元32新设置的数据。

大口径的天线是由多个扇形部件拼接而成，这些扇形部件之间通过金属桁架固定连接，因此，对天线温度的控制，通常都采用分片加热、独立控制的模式，即，一个或一个以上的所述扇形部件外侧附着至少一个电热膜1，每个附着有电热膜1的扇形部件均配置有一个温控箱2，各温控箱2之间并联连接，它们通过自身的输入/输出端2303和计算机远程监控器3的输入/输出端340间的总线，与所述计算机远程监控器3相连，如图6所示，实线表示正常运转的一个温控箱2，虚线表示备用温控箱2。

实际应用中，每个所述温控箱2的温度变送器22分别连接一个控制开关26，所述控制开关26通常安装在控制室。正常工作状态下，只有一个温控箱2运转，其它的温控箱2处于备用状态；当前运转的温控箱2的温度传感器21发生故障时，断开当前运转的温控箱2对应的控制开关26，同时，闭合处于备用状态的一个温控箱2对应的控制开关26。

实际应用中，由于天线是由多个扇形部件拼接而成，所以，是在天线的全部扇形部件上安装电热膜，还是在部分扇形部件上安装电热膜，以及每块扇形部件上安装几个电热膜，都需要根据实际情况具体确定。

下面以一个实施例来说明本实用新型的卫星天线融雪装置。

对一台直径为φ3.7m卫星通信天线进行温度控制，设计工作电压为220V，总电流为19.1A，电源总线的截面积应选用4mm以上的导线。所述天线分为12个扇形部件，每个扇形部件的表面积约1m²，其中，7个扇形部件需安装融雪装置，每个扇形部件背面安装5个电热膜，这样，所述天线应安装35个电热膜；天线单位面积功率约600W/m²，总铺设功率约4200W，完全可以满足室外卫星天线冬季寒冷时段融雪、除冰的要求。

如图7所示，所述天线的一个扇形部件上安装5个电热膜，每个电热膜上都安装有过热保护器，以避免在系统启动后因突发事件造成发热体局部过热损坏系统；在安装有过热保护器的这些电热膜的外侧覆盖保温绝热层。本实施例中，所述融雪装置的绝热层采用自粘性铝箔复合保温板、高级橡塑保温板和铝塑板共同构成保温绝热层。

自粘性铝箔复合保温板(AL-XPE-G1)采用闭孔式结构，具有耐酸碱、抗腐蚀、抗老化；透湿系数低，防结露、防火、环保，使用安全；自粘复合粘接牢固，洁净度高，使用寿命长等特点。

高级橡塑保温板为闭孔式结构，空气中的水汽不易渗透到材料中去，因此具有良好的抗水汽渗透能力，使它的导热系数能持久保持稳定，同时外表不必再用隔气层，因为材料本身就是一种优异的防潮层。高级橡塑保温板为B1级难燃材料，确保安全可靠。

铝塑板采用与天线外观相同的颜色，安装融雪装置后天线外观几乎没有改变。

在天线上，从安装有电热膜的7个扇形部件中任选3个，安装三个测温点，即温度传感器，本实施例采用Pt100温度传感器。

在温控箱中，前端的Pt100温度传感器将天线的温度信号变换为电压信号，电压信号经变送器转换为电流信号，采用XMT-4温控仪表对电流信号进行采样、处理后，得到天线温度，根据天线温度与设置的上下限温度的比较结果做出对电热膜的控制决策。XMT-4温控仪表(最多32台)的通讯模块通过光隔离RS485总线连接计算机远程监控器的通讯模块，通过计算机远程监控器对天线温度、电热膜的通电状态进行监测，并根据监测情况重新设置上下限温度，所述上下限温度被写入到XMT-4温控仪表。

本实施例融雪装置中，所有导线均接至天线的中心支架，沿天线中心支架接到专用配电箱上，天线的金属框架应严格接地。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1、一种卫星天线融雪装置，其特征在于，所述装置包括：

附着在天线上的一个或一个以上的电热膜(1)、由天线温度与上下限温度比较结果控制电热膜(1)通电的温控箱(2)以及设置温控箱(2)中所述上下限温度的计算机远程监控器(3)；

其中，所述天线与温控箱(2)的输入端(2101)相连，温控箱(2)通过第一连接端(2501)与电热膜(1)的电极(10)相连，温控箱(2)的输入/输出端(2303)与所述计算机远程监控器(3)的输入/输出端(340)通过总线连接。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每块所述电热膜(1)上都安装有一个过热保护器。

3、根据权利要求2所述的装置，其特征在于，安装有所述过热保护器的电热膜(1)外侧还覆盖有保温绝热层；

所述保温绝热层从内到外依次包括：化学交联聚乙烯保温板、橡塑保温板和铝塑保温板。

4、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温控箱(2)包括：

位于天线与电热膜(1)之间的温度传感器(21)、用于在温度传感器(21)与温控仪表(23)之间变换信号的温度变送器(22)、根据信号处理结果控制继电器(25)导通的温控仪表(23)、用于为电热膜(1)供电的电源(24)以及用于控制电热膜(1)与电源(24)导通的继电器(25)；

其中，所述温度传感器(21)通过温控箱(2)的输入端(2101)与天线相连，输出端(2102)与温度变送器(22)的输入端(2201)相连，温度变送器(22)的输出端(2202)与温控仪表(23)的输入端(2301)相连，温控仪表(23)的输出端(2302)与继电器(25)的控制端(2503)相连，继电器(25)的第一连接端(2501)与电热膜(1)的电极(10)相连，第二连接端(2502)与电源(24)相连，温控仪表(23)通过温控箱(2)的输入/输出端(2303)与计算机远程控制器(3)相连。

5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述温控仪表(23)包括：

用于对所述温度变送器(22)输出信号采样的采样模块(231)、用于获取天线温度的处理模块(232)、由天线温度与上下限温度比较结果控制电热膜(1)通电的决策模块(233)和通讯模块(234)；

其中，所述采样模块(231)通过温控仪表(23)的输入端(2301)与温度变送器(22)的输出端(2202)相连，采样模块(231)的输出端(2311)与处理模块(232)的输入端(2320)相连，处理模块(232)的第一输出端(2321)与决策模块(233)的输入端(2330)相连，决策模块(233)通过温控仪表(23)的输出端(2302)与继电器(25)的控制端(2503)相连，决策模块(233)的输入/输出端(2331)与通讯模块(234)的第一输入/输出端(2341)相连；处理模块(232)的第二输出端(2322)与通讯模块(234)的输入端(2340)相连；通讯模块(234)通过温控箱(2)的输入/输出端(2303)与所述计算机远程控制器(3)相连。

6、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述计算机远程监控器(3)包括：

显示温控箱(2)传送的天线温度、上下限温度、电热膜(1)通电状态的显示模块(31)、用于设置温控箱(2)中所述上下限温度的设置模块(32)、存储模块(33)和通讯模块(34)；

其中，所述通讯模块(34)通过计算机远程监控器(3)的输入/输出端(340)与温控箱(2)相连，通讯模块(34)的输出端(341)与显示模块(31)的输入端(310)相连，显示模块(31)的输出端(311)与存储模块(33)的第一输入端(330)相连，设置模块(32)的第一输出端(321)与存储模块(33)的第二输入端(331)相连，设置模块(32)的第二输出端(322)与所述通讯模块(34)的输入端(342)相连。

7、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述天线的至少一个扇形部件上附着至少一个所述电热膜(1)，每个附着有电热膜(1)扇形部件均配置有一个温控箱(2)，各温控箱(2)之间并联连接，通过各自的输入/输出端(2303)与计算机远程监控器(3)的输入/输出端(340)间的总线，各温控箱(2)与计算机远程控制器(3)相连；每个温控箱(2)的温度变送器(22)分别连接一个用于控制温度传感器(21)接通的控制开关(26)；当前工作的温度传感器(21)对应的控制开关(26)处于闭合状态，非工作状态下的温度传感器(21)对应的控制开关(26)处于断开状态。

8、根据权利要求1或7所述的装置，其特征在于：所述总线为RS485总线。

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