CN209265216U - 一种可用于工参采集及环境监测的5g智慧天线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可用于工参自动采集及环境监测的5G智慧天线，包括天线主体、微处理芯片、无线通信模块、工参采集模块和环境检测模块，工参采集模块用于采集5G智慧天线的工参信息，工参信息包括位置信息、高度信息、下倾角信息和方位角信息；环境检测模块用于采集5G智慧天线周围的环境参数，环境参数包括温度信息、湿度信息和粉尘浓度信息；工参采集模块的输出级与微处理芯片的第一输入级电连接；环境检测模块的输出级与微处理芯片的第二输入级电连接；微处理芯片的输出端与无线通信模块的输入端电连接。本实用新型的有益效果是：1、天线工参采集精度高；2、应用的普适性强；3、低功耗、低故障率；4、支持环境监测，具备成本传导的基础。

Description

一种可用于工参采集及环境监测的5G智慧天线

技术领域

本实用新型涉及移动通信天线领域，更具体地，涉及一种可用于工参采集及环境监测的5G智慧天线。

背景技术

在现网中，天线作为无源设备，处于无序管理的状态，难以实现对网络的精细化管理。从网络规划的角度看，准确的现网工参是实现网络精准规划的前提条件之一，而传统的工参获取一般是通过人工测量的手段，存在人工上塔成本高昂、测量工具精度不一、易产生人为记录误差、数据更新不及时、无法实时获知等缺点；从网络运营的角度看，自然灾害或人为因素导致的天线状态变化，很可能会严重影响网络性能，且这种变化缺乏有效的监控，难以定位，从而造成了极大的网络安全隐患。因此，随着未来5G基站的超密集组网，实现5G天线工参自动、远程、实时获取势在必行。同时，传统天线也存在业务单一，部署成本高，没有太多的功能性拓展的问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种新的可用于工参采集及环境监测的5G智慧天线。本实用新型可实现天线工参的自动采集，同时附加环境监测功能，促进“通信+大数据”的结合，可在满足网络精细化运营的同时获取新的业务增长点。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种可用于工参采集及环境监测的5G智慧天线，包括天线主体、微处理芯片、无线通信模块、工参采集模块和环境检测模块，其中，

所述的工参采集模块用于采集5G智慧天线的工参信息，所述的工参信息包括位置信息、高度信息、下倾角信息和方位角信息；

所述的环境检测模块用于采集5G智慧天线周围的环境参数，所述的环境参数包括温度信息、湿度信息和粉尘浓度信息；

所述的工参采集模块的输出级与微处理芯片的第一输入级电连接；

所述的环境检测模块的输出级与微处理芯片的第二输入级电连接；

所述的微处理芯片的第一输出端与无线通信模块的输入端电连接。

本实用新型的工作过程：通过工参采集模块和环境检测模块进行数据采集，然后进过微处理芯片进行处理，再通过无线通信模块发送到远方服务器或者工作人员的移动终端上。通过无线回传代替有线回传，降低了故障发生率。

在一种优选的方案中，所述的工参采集模块包括双GPS子模块、电子罗盘和重力加速度计，其中，

所述的工参采集模块的输出级包括第一输出端、第二输出端和第三输出端；

所述的微处理芯片的第一输入级包括第一输入端、第二输入端、第三输入端；

所述的双GPS子模块的输出端作为工参采集的第一输出端，双GPS子模块的输出端与微处理芯片的第一输入端电连接；

所述的电子罗盘的输出端作为工参采集的第二输出端，电子罗盘的输出端与微处理芯片的第二输入端电连接；

所述的重力加速度计的输出端作为工参采集的第三输出端，重力加速度计的输出端与微处理芯片的第三输入端电连接。

本优选方案中，通过电子罗盘和双GPS子模块，用于替代单一的电子罗盘进行天线方位角测量。电子罗盘由于受到工程现场复杂磁环境的影响，无法获取精准的绝对方位角，但相对方位角的测量精度很高。双GPS子模块可不受环境干扰，进行绝对方位角的高精度测量，但双GPS子模块对设备长度有要求，一旦长度小于200mm，将会带来约5°的误差。综合考虑5G智慧天线对天线工参自动采集模块的小型化、高精度的要求，本优选方案有效发挥了电子罗盘和双GPS工具各自的优势，先利用电子罗盘测量天线的相对方位角，再利用双GPS子模块测量的绝对方位角进行校准，以此达到更佳的测量效果。同时，双GPS子模块可对天线的挂高，也即海拔高度进行测量，而无需像传统方案一样需再集成气压计模块，节省了设备成本。此外，本优选方案采用重力加速度计代替传统的陀螺仪进行天线下倾角的测量，也可提升至约0.5°的测量精度。综上，通过对所集成测量模块以及测量方法的改进，本优选方案能够有效提升天线工参的测量精度。

在一种优选的方案中，所述的环境参数模块包括温度传感器、湿度传感器和粉尘浓度传感器，其中，

所述的环境参数模块的输出级包括第一输出端、第二输出端和第三输出端；

所述的微处理芯片的第二输入级包括第四输入端、第五输入端和第六输入端；

所述的温度传感器的输出端作为环境参数模块的第一输出端，温度传感器的输出端与微处理芯片的第四输入端电连接；

所述的湿度传感器的输出端作为环境参数模块的第二输出端，湿度传感器的输出端与微处理芯片的第五输入端电连接；

所述的粉尘浓度传感器的输出端作为环境参数模块的第三输出端，粉尘浓度传感器的输出端与微处理芯片的第六输入端电连接。

本优选方案中，可使基站天线在承载通信业务的同时也承载环境监测等非通信业务。通过天线平台共享的方式，5G智慧天线的使用可有效降低环境监测站的建设成本，同时也实现了新型天线安装的成本传导，具备良好的可拓展性。

在一种优选的方案中，所述的无线通信模块是NB-IoT无线通信模块。

本优选方案中，解决了传统的基于AISG的有线回传普适性不高、增加故障率等问题。对于现有基站，仅需通过软件升级，即可具备NB-IoT功能，因而可解决非电调天线基站无法使用AISG有线回传的难题，满足多场景的应用需求。同时，NB-IoT无线通信模块具有海量连接、低功耗需求的特点。

在一种优选的方案中，所述的5G智慧天线还包括可替换式电源和电源管理模块，所述的可替换式电源用于对工参采集模块和环境检测模块进行供电，所述的电源管理模块用于检测可替换式电源的剩余电量，若低于设定的阈值时，提醒工作人员更换。

在一种优选的方案中，所述的5G智慧天线还包括连接套件，所述的连接套件用于将工参采集模块、环境检测模块、可替换式电源和电源管理模块设置在天线主体上。

在一种优选的方案中，所述的连接套件包括固定支架、固定夹板、活动夹板、调节棒，其中，

所述的固定夹板设置在固定支架的一侧，固定夹板与固定支架固定连接；

所述的活动夹板与固定夹板对立设置，活动夹板通过调节棒调整活动夹板与固定夹板之间的距离，活动夹板的一侧与调节棒的一端固定连接；

所述的固定支架的另一侧开设有通孔，通孔内侧设置有内螺纹，调节棒的外侧设置有外螺纹，调节棒通过外螺纹和内螺纹旋转进退，从而实现调节活动夹板与固定夹板之间的距离。

在一种优选的方案中，所述的连接套件还包括手柄，所述的手柄与调节棒的另一端固定连接。

在一种优选的方案中，所述的5G智慧天线还包括数据存储器，所述的数据存储器的输入端与微处理芯片的第二输出端电连接。

本优选方案中，数据存储器用于存储工参采集模块和环境检测模块的采集数据，实行数据备份，有利于后期的数据核查和恢复工作。

与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

1、天线工参采集精度高；

2、应用的普适性强；

3、低功耗、低故障率；

4、支持环境监测，具备成本传导的基础。

附图说明

图1为实施例的结构图。

图2为实施例中的可感知单元的模块图。

图3为实施例中的连接套件的模块图。

图4为本实施例的工作流程图。

标号说明：1、可感知单元；2、连接套件；3、天线本体；2.1、固定夹板；2.2、活动夹板；2.3、调节棒；2.4、手柄；2.5、固定支架。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

如图1所示，一种可用于工参采集及环境监测的5G智慧天线，包括天线本体3、连接套件2和可感知单元1，其中，

连接套件2用于将可感知单元1设置在天线主体3上。

如图2所示，可感知单元1包括工参采集模块、环境检测模块、32位ARM Cortex-M芯片、NB-IoT无线通信模块、可替换式电源和电源管理模块，

工参采集模块用于采集5G智慧天线的工参信息，工参信息包括位置信息、高度信息、下倾角信息和方位角信息；

工参采集模块包括双GPS子模块、电子罗盘和重力加速度计，

双GPS子模块的输出端与微处理芯片的第一输入端电连接；

电子罗盘的输出端与微处理芯片的第二输入端电连接；

重力加速度计的输出端与微处理芯片的第三输入端电连接；

环境检测模块用于采集5G智慧天线周围的环境参数，环境参数包括温度信息、湿度信息和粉尘浓度信息；

环境参数模块包括温度传感器、湿度传感器和PM2.5传感器；

温度传感器的输出端与微处理芯片的第四输入端电连接；

湿度传感器的输出端与微处理芯片的第五输入端电连接；

PM2.5传感器的输出端与微处理芯片的第六输入端电连接；

32位ARM Cortex-M芯片的输出端与NB-IoT无线通信模块的输入端电连接；

可替换式电源和电源管理模块对可感知单元1进行供电，电源管理模块用于检测可替换式电源的剩余电量，若低于10%时，提醒工作人员更换。

如图2所示，连接套件2包括固定支架2.5、固定夹板2.1、活动夹板2.2、调节棒2.3和手柄2.5，其中，

固定夹板2.1设置在固定支架2.5的一侧，固定夹板2.1与固定支架2.5固定连接；

活动夹板2.2与固定夹板2.1对立设置，活动夹板2.2通过调节棒2.3调整活动夹板2.2与固定夹板2.1之间的距离，活动夹板2.2的一侧与调节棒2.3的一端固定连接；

固定支架2.5的另一侧开设有通孔，通孔内侧设置有内螺纹，调节棒2.3的外侧设置有外螺纹，调节棒2.3通过外螺纹和内螺纹旋转进退，从而实现调节活动夹板2.2与固定夹板2.1之间的距离；

手柄2.4与调节棒2.3的另一端固定连接。

本实施例的工作过程：

低功耗32位ARM Cortex-M芯片首先处于待机状态。当定时器到达测量周期时，ARMCortex-M芯片发送启动测量的命令至天线工参自动采集模块和环境监测模块的各个子功能模块。天线工参自动采集模块的重力加速度计实时采集天线下倾角，双GPS子模块实时采集天线挂高、经纬度和绝对方位角，并将绝对方位角用于校正电子罗盘所测量的相对方位角。同理，环境监测模块的温度、湿度和PM2.5传感器对应测量相应的空气质量参数。上述参数经ARM Cortex-M芯片进行数据格式的串口转换后，由NB-IoT模块进行数据回传。一个采集周期结束后，如ARM Cortex-M芯片未接收到终止指令，则ARM Cortex-M芯片回到待机状态，继续监测定时器的测量周期命令。

本实施例的优点：

（1）天线工参采集精度高。在方位角的测量上，现有技术采用的电子罗盘方案容易受到工程现场复杂的电磁环境影响，导致测量精度受限，而本实施例使用电子罗盘与双GPS工具结合的方法，先利用电子罗盘测量天线的相对方位角，再利用双GPS工具测量的绝对方位角进行校准，相比现有的方案，可大幅提升测量精度。在下倾角的测量上，现有技术通常采用陀螺仪进行测量，而本实施例改用重力加速度计测量天线的机械下倾角，灵敏度更高，实时性更强。

（2）应用的普适性强。现有技术方案通常采用基于AISG的有线数据回传方式，这种方案的场景适应性不高，例如非电调天线的基站就无法应用该方案实现工参自动回传。而本本实施例采用NB-IoT模块进行数据回传，其无线回传的方式相对有线回传更为灵活，不受场景约束，普适性更强。

（3）低功耗、低故障率。本本实施例采用32位ARM Cortex-M芯片对各子模块的动作进行控制和协调，该ARM Cortex-M芯片具有低功耗的特点。此外，应用NB-IoT回传，也同样具有低功耗的优点。

（4）支持环境监测，具备成本传导的基础。本实施例集成了环境监测模块，可在传统通信业务的基础上承载环境监测等非通信业务，利用共享的方式将基站转换为监测站，从而带来了新的业务增长点，有助于将安装成本传导至其他业务需求部门。

相同或相似的标号对应相同或相似的部件；

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可用于工参采集及环境监测的5G智慧天线，包括天线主体，其特征在于，还包括微处理芯片、无线通信模块、工参采集模块和环境检测模块，其中，

所述的工参采集模块用于采集5G智慧天线的工参信息，所述的工参信息包括位置信息、高度信息、下倾角信息和方位角信息；

所述的环境检测模块用于采集5G智慧天线周围的环境参数，所述的环境参数包括温度信息、湿度信息和粉尘浓度信息；

所述的工参采集模块的输出级与微处理芯片的第一输入级电连接；

所述的环境检测模块的输出级与微处理芯片的第二输入级电连接；

所述的微处理芯片的第一输出端与无线通信模块的输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的5G智慧天线，其特征在于，所述的工参采集模块包括双GPS子模块、电子罗盘和重力加速度计，其中，

所述的工参采集模块的输出级包括第一输出端、第二输出端和第三输出端；

所述的微处理芯片的第一输入级包括第一输入端、第二输入端、第三输入端；

所述的双GPS子模块的输出端作为工参采集的第一输出端，双GPS子模块的输出端与微处理芯片的第一输入端电连接；

所述的电子罗盘的输出端作为工参采集的第二输出端，电子罗盘的输出端与微处理芯片的第二输入端电连接；

所述的重力加速度计的输出端作为工参采集的第三输出端，重力加速度计的输出端与微处理芯片的第三输入端电连接。

3.根据权利要求1或2所述的5G智慧天线，其特征在于，所述的环境参数模块包括温度传感器、湿度传感器和粉尘浓度传感器，其中，

所述的环境参数模块的输出级包括第一输出端、第二输出端和第三输出端；

所述的微处理芯片的第二输入级包括第四输入端、第五输入端和第六输入端；

所述的温度传感器的输出端作为环境参数模块的第一输出端，温度传感器的输出端与微处理芯片的第四输入端电连接；

所述的湿度传感器的输出端作为环境参数模块的第二输出端，湿度传感器的输出端与微处理芯片的第五输入端电连接；

所述的粉尘浓度传感器的输出端作为环境参数模块的第三输出端，粉尘浓度传感器的输出端与微处理芯片的第六输入端电连接。

4.根据权利要求3所述的5G智慧天线，其特征在于，所述的无线通信模块是NB-IoT无线通信模块。

5.根据权利要求1、2或4所述的5G智慧天线，其特征在于，所述的5G智慧天线还包括可替换式电源和电源管理模块，所述的可替换式电源用于对工参采集模块和环境检测模块进行供电，所述的电源管理模块用于检测可替换式电源的剩余电量，若低于设定的阈值时，提醒工作人员更换。

6.根据权利要求5所述的5G智慧天线，其特征在于，所述的5G智慧天线还包括连接套件，所述的连接套件用于将工参采集模块、环境检测模块、可替换式电源和电源管理模块设置在天线主体上。

7.根据权利要求6所述的5G智慧天线，其特征在于，所述的连接套件包括固定支架、固定夹板、活动夹板、调节棒，其中，

所述的固定夹板设置在固定支架的一侧，固定夹板与固定支架固定连接；

所述的活动夹板与固定夹板对立设置，活动夹板通过调节棒调整活动夹板与固定夹板之间的距离，活动夹板的一侧与调节棒的一端固定连接；

所述的固定支架的另一侧开设有通孔，通孔内侧设置有内螺纹，调节棒的外侧设置有外螺纹，调节棒通过外螺纹和内螺纹旋转进退，从而实现调节活动夹板与固定夹板之间的距离。

8.根据权利要求7所述的5G智慧天线，其特征在于，所述的连接套件还包括手柄，所述的手柄与调节棒的另一端固定连接。

9.根据权利要求1、2、4、6、7或8所述的5G智慧天线，其特征在于，所述的5G智慧天线还包括数据存储器，所述的数据存储器的输入端与微处理芯片的第二输出端电连接。

10.根据权利要求5所述的5G智慧天线，其特征在于，所述的5G智慧天线还包括数据存储器，所述的数据存储器的输入端与微处理芯片的第二输出端电连接。