CN209930518U - 车载机动式系留气球应急通信基站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种车载机动式系留气球应急通信基站，包括应急机动车，应急机动车通过绝缘绳连接有位于空中的系留气球，系留气球的底部固定安装有通讯基站；应急机动车上设置有供电系统，供电系统由太阳能供电装置、发电机供电装置和蓄电池组成；蓄电池安装在应急机动车的车厢内，并通过软导线连接至通讯基站；太阳能供电装置包括安装在应急机动车车顶的太阳能电池板，太阳能电池板通过转换开关连接至蓄电池；发电机供电装置安装在应急机动车的车厢内，其通过转换开关连接至蓄电池；本实用新型可以解决应急通信时通信车天线挂高高度有限、无人机续航能力差的问题。

Description

车载机动式系留气球应急通信基站

【技术领域】

本实用新型属于应急通信设备技术领域，具体涉及一种车载机动式系留气球应急通信基站。

【背景技术】

自然灾害通常很难预测且不可避免，但可以通过有效的手段将损失降到最小。当今社会如果遇到重大事故灾难等，往往造成整个通信网路瘫痪。自然灾害发生之后，一方面，灾区民众的通信需求急剧增长导致原有通信系统超负荷运行；另一方面，由于自然灾害可能导致能源供应短缺、道路交通中断、建筑物倒塌、通信基站坍塌，引起通信系统被彻底破坏，导致完全无法提供灾区的通信服务。

因此，保持通信畅通是开展救灾工作的前提任务，但维修或者重建本地通信基础设施既耗时且不易操作，需要临时组建应急通信系统。应急通信系统都应该能够做到迅速布设网络，保障重要信息的传输，快速有效地指挥发令。这时，就需要采用能够迅速完成通信信号覆盖，且又能在集会结束后迅速撤离的户外应急通信产品，户外移动应急通信恰能满足该通信要求。

目前，所有应急通信车全部都是由各品牌汽车制造厂家在现有的各种车型中改造制成，比如大家熟知的越野车、载重车等等，由于受到环境条件的限制，现有应急通信车天线挂高所能达到高度非常有限，无法满足应急通信基站信号覆盖要求，且移动性差、整体安装烦琐，无法满足快速建站的需求。在一些高楼林立的场合下并不能提供优质的通信服务。无人机(UAV，UnmannedAerial Vehicle)等空中平台往往不受限于的交通状况，因此也被广泛应用于应急通信领域。但是无人机续航能力有限，在灾区长时间使用的环境下很难持续提供服务，而且动力系统价格昂贵再加上无人机本身成本居高，因此，在实际中应用起来其成本过高。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供一种车载机动式系留气球应急通信基站，以解决应急通信时通信车天线挂高高度有限、无人机续航能力差的问题。

本实用新型采用以下技术方案：车载机动式系留气球应急通信基站，包括应急机动车，应急机动车通过绝缘绳连接有位于空中的系留气球，系留气球的底部固定安装有通讯基站；

应急机动车上设置有供电系统，供电系统由太阳能供电装置、发电机供电装置和蓄电池组成；蓄电池安装在应急机动车的车厢内，并通过软导线连接至通讯基站；太阳能供电装置包括安装在应急机动车车顶的太阳能电池板，太阳能电池板通过转换开关连接至蓄电池；发电机供电装置安装在应急机动车的车厢内，其通过转换开关连接至蓄电池。

进一步地，应急通信基站包括控制电路，控制电路包括分别用于获取太阳能供电装置和发电机供电装置供电电压的第二检测电路和第一检测电路，第二检测电路和第一检测电路均连接至电源端控制器，电源端控制器的信号输出端通过电源端驱动电路连接至转换开关；

电源端控制器用于根据第二检测电路和第一检测电路发送的检测信息生成转换开关的控制信息，并通过电源端驱动电路发送至转换开关；

转换开关用于根据控制信息切换太阳能供电装置和蓄电池之间、发电机供电装置和蓄电池之间的连通状态。

进一步地，第一检测电路和第二检测电路均由运算放大器及其外围电路组成，该运算放大器的VIN端为电压采集端，用于采集太阳能电池或发电机供电装置的输出电压，该运算放大器的OUT2端为输出端，用于以高低电平信息流的形式输出采集到的电压信息。

进一步地，软导线穿设于绝缘绳内部。

进一步地，太阳能电池板的输出端连接至太阳能电池，太阳能电池的输出端通过MPTT控制器与转换开关连接。

进一步地，应急机动车上还安装有卷线机，卷线机用于收回或放出绝缘绳，以控制系留气球的高度。

进一步地，太阳能电池板通过转向台安装在应急机动车的车顶上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型可以解决灾害时移动通讯基站瘫痪的问题，它可以通过高空系留氦气球通信系统搭载集群微型基站、微型基站等多种通信载荷，形成多种灵活的通信应用配置方式，在灾区核心区域快速开通通信服务。采用三种混合电源，既避免了对市电电网需求，又保证了应急通信需要，能应对复杂情况需求；卷线机可快速收放绝缘绳已达到降低或升高氢气球的目的，最终达到升降高度可满足应急通信基站信号覆盖要求，不受地面路基、桥梁、电力等基础设施大面积损坏的影响。结构简单，性能稳定，搭建方便快速灵活。

【附图说明】

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的组成原理图；

图3为本实用新型实施例的电源结构示意图；

图4为本实用新型实施例中检测电路图；

图5为本实用新型实施例中电源端控制器的电路图。

其中：1.应急机动车；2.绝缘绳；3.通讯基站；4.系留气球。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型实施例公开了一种车载机动式系留气球应急通信基站，如图1所示，包括应急机动车1，应急机动车1通过绝缘绳2连接有位于空中的系留气球4，系留气球4的底部固定安装有通讯基站3。本实施例中，系留气球4采用氦气气球，选择AS型，填充“氦气”气囊密闭，高度可通过充气量控制，本实施例中释放的高度选择80米，高度在80米下运营商定义的有效覆盖距离最好。

应急机动车1上设置有供电系统，供电系统由太阳能供电装置、发电机供电装置和蓄电池组成。蓄电池安装在应急机动车1的车厢内，该蓄电池采用输出直流48V，并通过软导线连接至通讯基站3。太阳能供电装置包括安装在应急机动车1车顶的太阳能电池板，太阳能电池板通过转换开关连接至蓄电池。发电机供电装置安装在应急机动车1的车厢内，其通过转换开关连接至蓄电池，发电机供电装置采用柴油发电机，给通信基站供电，同时给蓄电池充电。

通信基站由微型基站构成，置于氦气球的下方，如图2所示，在本实施例中基站选择TDD/FDD-LTE基站，其内置全向天线双发双收，达到恢复通信的目的。当某地需要应急通信时，应急机动车1开到预定位置，用支撑腿对应急机动车的车体进行支撑，给氦气球充气通过卷线机释放绝缘绳以达到氦气球载通信基站天线升空的目的，通过软导线从地面获得源源不断的电力供应。

本实施例中基站选择闻远通信的一体化宏基站TDD/FDD-LTE无线宽带移动通信系列设备，具体的型号选择WiSC-e400/e1400/e1800系列，该设备被广泛应用在应急通信，视频监控，语音视频通话，语音视频调度领域。拥有运营商级别4G产品的高质量，高性能，一体化高度集成安装简单机动便捷无需机房。搭载双通道20W/80W发射功率全向天线TDD/FDD-LTE基站飞行高度建议为80米，覆盖半径可以达到5000米。搭载TDD/FDD-LTE基站测试，使用定向天线，发射功率为80瓦时，覆盖半径在飞行高度为60米时可达到8000米。在排除周边基站干扰的情况下，最大覆盖半径会有所增加，最大同时支持128终端业务。

通过应急机动车1带动系留气球4移动，并通过系留气球4下方的通讯基站3实现一定范围内的终端用户的交流通信。该系统机动灵活、响应快速、作用半径大、范围广，主要以克服现有技术中存在的地理位置环境限制应急通信设备的搭建的问题以及基站的电力供应等问题。

车载机动式系留气球应急通信作为应急通信平台可以完全解决灾害时移动通讯基站瘫痪的问题，它可以通过高空系留氦气球通信系统搭载集群微型基站、微型基站等多种通信载荷，形成多种灵活的通信应用配置方式，在灾区核心区域快速开通通信服务。

本实用新型的实施例中，软导线穿设于绝缘绳2内部。通过绝缘绳2对其内部穿设的软导线形成保护，减少软导线的损坏几率，使得整个系统稳定性更强。

在本实施例中，如图3所示，太阳能电池板的输出端连接至太阳能电池，太阳能电池的输出端通过MPTT控制器与转换开关连接。而且，应急通信基站还包括控制电路，控制电路包括分别用于获取太阳能供电装置和发电机供电装置供电电压的第二检测电路和第一检测电路，第二检测电路和第一检测电路均连接至电源端控制器，电源端控制器的信号输出端通过电源端驱动电路连接至转换开关。

电源端控制器用于根据第二检测电路和第一检测电路发送的检测信息生成转换开关的控制信息，并通过电源端驱动电路发送至转换开关。转换开关用于根据控制信息切换太阳能供电装置和蓄电池之间、发电机供电装置和蓄电池之间的连通状态。通过转换开关可以实现供电方式的选择，切换通信基站3的供电线路，而且，通过电源端控制器可以根据检测信息自动判断并切换供电方式，其内预设供电优先级为太阳能供电装置供电、发电机供电装置供电、蓄电池供电。

当阳光充足时由太阳能供电装置为通讯基站3供电并且给蓄电池供电，具体实现由第二检测电路与转换开关来实现。当第二检测电路测得太阳能转化的电力不足时，则启动发电机供电装置，由柴油发电机和太阳能供电装置共同供电，或者由柴油发电机单独提供电能。由第一检测电路采集发电机的电压，当检测电路采集到的电压不足提供通讯设备额定电压时，由转换开关切换到蓄电池，由蓄电池给通信基站3供电，蓄电池输出端输出DC48V由软导线从而连接到通信基站3。

在本实施例中，图4为电压检测电路，用来实现第一级检测电路和第二级检测电路的功能。检测电路由运算放大器设计而成，其作用检测太阳能电池输出电压和发电机整流后的直流电压，当选通切换电路将输出端线路接通，该正端电压送到检测电路的VIN(即用来采集太阳能电池或发电机供电装置的输出电压)，检测电路将电压比较的结果由OUT2端输出以高低电平信息流的形式送入译码器进行选通。

如图5所示，为电源端控制器的电路原理图，用来实现电源驱动电路、电源端控制器、转换开关的功能。图中译码器选择74HC138，其每一路的输出用来控制相邻的两个光耦继电器(U4A、U5A)源端导通，从而实现被检测端的输出端电压分别送入VIN1和VIN2进入光耦继电器(U6A、U7A)达到开关的目的。设置片选信号译码器使能，就能使太阳能的输出端和发电机的输出端电压送往电压检测电路，译码器的输出端对应控制太阳能电池输出端和发电机输出端正负极的接通和断开。从而达到转换电源和开关的目的。

另外，在本实施例中应急机动车1上还安装有卷线机，卷线机用于收回或放出绝缘绳，以控制系留气球4的高度。通过卷线机可以实现绝缘绳2的释放长度，当通信基站3的高度不够使，可以释放更长的绝缘绳2来提高其高度，当过高时，通过卷线机缩短放出的绝缘绳2的释放长度，使其满足要求。绝缘绳2和软导线缠绕放置于卷线机中，软导线的末端与蓄电池的输出接口相结，另一末端与空中氦气球下部的通讯基站连接。

在本实用新型的另一实施例中，太阳能电池板通过转向台安装在应急机动车1的车顶上，结合转向台一方面可以调节太阳能电池板的朝向，使其始终朝向太阳方向，充分利用太阳能，另一方面实现太阳能电池板的固定，使其固定更加牢固。

本实用新型的基站机动灵活、响应快速、作用半径大、范围广，主要以克服现有技术中存在的地理位置环境限制应急通信设备的搭建的问题以及基站的电力供应等问题。

本实用新型供电系统采用发电机供电装置、太阳能供电装置、蓄电池三种混合电源，三种电源使用优先级顺序是太阳能供电装置、发电机供电装置、蓄电池，既避免了对市电电网需求，又保证了应急通信需要，能应对复杂情况需求；卷线机可快速收放绝缘绳2以达到降低或升高氦气球的目的，最终达到升降高度可满足应急通信基站信号覆盖要求，不受地面路基、桥梁、电力等基础设施大面积损坏的影响，结构简单，性能稳定，搭建方便快速灵活。

Claims (7)

1.车载机动式系留气球应急通信基站，其特征在于，包括应急机动车(1)，所述应急机动车(1)通过绝缘绳(2)连接有位于空中的系留气球(4)，所述系留气球(4)的底部固定安装有通讯基站(3)；

所述应急机动车(1)上设置有供电系统，所述供电系统由太阳能供电装置、发电机供电装置和蓄电池组成；所述蓄电池安装在所述应急机动车(1)的车厢内，并通过软导线连接至所述通讯基站(3)；所述太阳能供电装置包括安装在所述应急机动车(1)车顶的太阳能电池板，所述太阳能电池板通过转换开关连接至所述蓄电池；所述发电机供电装置安装在所述应急机动车(1)的车厢内，其通过所述转换开关连接至所述蓄电池。

2.如权利要求1所述的车载机动式系留气球应急通信基站，其特征在于，所述应急通信基站包括控制电路，所述控制电路包括分别用于获取所述太阳能供电装置和发电机供电装置供电电压的第二检测电路和第一检测电路，所述第二检测电路和第一检测电路均连接至电源端控制器，所述电源端控制器的信号输出端通过电源端驱动电路连接至所述转换开关；

所述电源端控制器用于根据所述第二检测电路和第一检测电路发送的检测信息生成所述转换开关的控制信息，并通过所述电源端驱动电路发送至转换开关；

所述转换开关用于根据所述控制信息切换所述太阳能供电装置和蓄电池之间、发电机供电装置和蓄电池之间的连通状态。

3.如权利要求2所述的车载机动式系留气球应急通信基站，其特征在于，所述第一检测电路和第二检测电路均由运算放大器及其外围电路组成，该运算放大器的VIN端为电压采集端，用于采集所述太阳能电池或发电机供电装置的输出电压，该运算放大器的OUT2端为输出端，用于以高低电平信息流的形式输出采集到的电压信息。

4.如权利要求2或3所述的车载机动式系留气球应急通信基站，其特征在于，所述软导线穿设于所述绝缘绳(2)内部。

5.如权利要求4所述的车载机动式系留气球应急通信基站，其特征在于，所述太阳能电池板的输出端连接至太阳能电池，所述太阳能电池的输出端通过MPTT控制器与所述转换开关连接。

6.如权利要求5所述的车载机动式系留气球应急通信基站，其特征在于，所述应急机动车(1)上还安装有卷线机，所述卷线机用于收回或放出所述绝缘绳，以控制所述系留气球(4)的高度。

7.如权利要求5所述的车载机动式系留气球应急通信基站，其特征在于，所述太阳能电池板通过转向台安装在所述应急机动车(1)的车顶上。

Images