DE10250618A1 - Air conditioning device for base station, measures temperature at each module and controls respective air-conditioning devices accordingly - Google Patents

Air conditioning device for base station, measures temperature at each module and controls respective air-conditioning devices accordingly Download PDF

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Abstract

Respective air-conditioning devices are provided for air-conditioning multiple modules (BG1, BG2). Each module includes a measuring device (TS1,TS2) for determining the temperature. The base station includes a logic device to which each air conditioning device and each measuring device is connected. Measured module temperatures are evaluated and the respective air-conditioning device is controlled to achieve the required temperature.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Klimatisierung einer Basisstation eines Funkkommunikationssystems, wobei die Basisstation zu klimatisierende Baugruppen und Klimatisierungseinrichtungen aufweist.The invention relates to an arrangement for air conditioning a base station of a radio communication system, the base station having assemblies and air conditioning devices to be air-conditioned.

Zur Klimatisierung von Mobilfunk-Basisstationen werden einerseits Lüfter und andererseits Heizungen verwendet. Ein derartiger Lüfter weist dabei eine Speichereinrichtung mit einer dort fest abgespeicherten Lüfterkennlinie auf. Basierend auf Temperaturmessungen wird mit Hilfe einer durch die fest abgespeicherte Lüfterkennlinie vorgegebenen Lüfterdrehzahl bzw. mit Hilfe einer Heizung die Basisstation gekühlt bzw. erwärmt.For air conditioning of mobile phone base stations become fans on the one hand and on the other hand used heaters. Such a fan has a storage device with a memory permanently stored there Fan characteristic curve on. Based on temperature measurements is carried out with the help of a the permanently stored fan characteristic specified fan speed or using a heater to cool the base station or heated.

Dabei wird bei einem ersten Klimatisierungskonzept an einer Gehäusewand der Basisstation eine Lufteintrittstemperatur bestimmt. Bei einem zweiten Klimatisierungskonzept wird an einer Gehäusewand der Basisstation eine Luftaustrittstemperatur bzw. eine Ablufttemperatur bestimmt.The first air conditioning concept on a housing wall the base station determines an air inlet temperature. With a second Air conditioning concept is on a housing wall of the base station Air outlet temperature or an exhaust air temperature determined.

Basierend darauf werden Lüfter der oben beschriebenen Bauart, die an der Gehäusewand angeordnet sind, oder eine Basisstationsheizung zur Klimatisierung entsprechend angesteuert.Based on this, fans of the Type described above, which are arranged on the housing wall, or a base station heater for air conditioning is controlled accordingly.

Beim ersten Klimatisierungskonzept bestimmen vorbekannte Verhältnisse zwischen Lufteintrittstemperatur einerseits und im Inneren der Basisstation vorherrschenden Temperaturen andererseits die Klimatisierung. Es erfolgt kein Rückschluss auf Baugruppentemperaturen und auf eine damit verbundene Erhöhung der Ablufttemperatur der Basisstation.With the first air conditioning concept determine previously known conditions between the air inlet temperature on the one hand and inside the base station prevailing temperatures, on the other hand, the air conditioning. It there is no conclusion on module temperatures and an associated increase in Exhaust air temperature of the base station.

Beim zweiten Klimatisierungskonzept bestimmen gemittelte Temperaturen über alle Baugruppen die Luftaustrittstemperatur und damit die Klimatisierung. Mischtemperaturen entstehen dadurch, dass einzelne Baugruppen im Betrieb sind und andere nicht. Wärmeübergänge innerhalb der Basisstation werden nicht erfasst bzw. nicht berücksichtigt. Daraus folgt eine systembedingte Trägheit zwischen interner Baugruppentemperatur einerseits und einer momentanen Lüfterdrehzahl andererseits.With the second air conditioning concept determine average temperatures over all assemblies the air outlet temperature and thus the air conditioning. Mixing temperatures result from the fact that individual modules are in operation and others are not. Heat transfer within the base station are not detected or not taken into account. from that system inertia follows between internal module temperature on the one hand and a current one Fan speed on the other hand.

Da die Kühlung unter Einsatz von Lüftern mit fest vorgegebenen Lüfterkennlinien erfolgt, müssen bei einer nachträglichen Erweiterung der Basisstation um zusätzliche Baugruppen die Lüfter getauscht werden, da sich im Inneren der Basisstation andere Temperaturverhältnisse bilden.Because the cooling is fixed using fans specified fan characteristics takes place at a subsequent one Expansion of the base station with additional modules, the fans are replaced, because there are different temperature conditions inside the base station form.

Da bei den bisher bekannten Klimatisierungssystemen die Lüfterkennlinien exakt für jede einzelne Basisstation abgestimmt werden müssen, entsteht eine kostspielige Vielfalt an verschiedenen Lüftertypen.As with the previously known air conditioning systems the fan characteristics exactly for every single base station must be tuned, an expensive one arises Variety of different fan types.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Klimatisierung von Basisstationen zu verbessern.It is an object of the present invention To improve the air conditioning of base stations.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This task is solved by the features of claim 1. Advantageous further developments are in the subclaims specified.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird insbesondere die Typenvielfalt bei den zur Kühlung verwendeten Lüftern reduziert, da die verwendeten Lüfter nunmehr unabhängig von der elektrischen Funktion der Basisstationen bzw. unabhängig von der dort verwendeten Baugruppenanzahl einsetzbar sind. Bei einer Basisstationserweiterung werden entsprechende Lüfterkennlinien mit Hilfe von Software von außen modifiziert.The arrangement according to the invention in particular the variety of types in the fans used for cooling is reduced, because the fans used now independent of the electrical function of the base stations or independently of the number of modules used there can be used. At a Base station expansions become corresponding fan characteristics with the help of software from the outside modified.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung werden baugruppenspezifische Temperaturen bestimmt und jede Baugruppe für sich wird unmittelbar klimatisiert.By the arrangement according to the invention module-specific temperatures are determined and each module is for itself immediately air-conditioned.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung. erfolgt auch beim Ruhezustand der Basisstation eine optimale Klimatisierung.Through the arrangement according to the invention. optimal air conditioning takes place even when the base station is idle.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird eine dynamische Klimatisierung mit vernachlässigbarer Trägheit erzielt.The arrangement according to the invention achieves dynamic air conditioning with negligible inertia.

Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:In the following an embodiment of the Invention explained in more detail with reference to a drawing. It shows:

1 eine erfindungsgemäße Anordnung zur Klimatisierung einer Basisstation. 1 an inventive arrangement for air conditioning a base station.

1 zeigt eine Klimatisierung einer Basisstation BTS gemäß der Erfindung. 1 shows an air conditioning of a base station BTS according to the invention.

Eine Basisstation BTS beinhaltet mehrere zu klimatisierende Baugruppen BG1 bis BG4. Dabei werden den Baugruppen BG1 und BG2 ein Lüfter L1 als Kühleinrichtung sowie eine Heizung HZ1 als Heizeinrichtung zugeordnet und den Baugruppen BG3 und BG4 ein Lüfter L2 als Kühleinrichtung und eine Heizung HZ2 als Heizeinrichtung zugeordnet. Die Kühl- und die Heizeinrichtung bilden zusammen eine Klimatisierungseinrichtung.A base station includes BTS several assemblies BG1 to BG4 to be air-conditioned. In doing so a fan for the modules BG1 and BG2 L1 as a cooling device and a heater HZ1 assigned as a heating device and the modules BG3 and BG4 a fan L2 as a cooling device and a heater HZ2 assigned as a heater. The cooling and the heating device together form an air conditioning device.

Der zu klimatisierenden Baugruppe BG1 bzw. BG3 ist jeweils ein Temperatursensor TS1 bzw. TS3 als Temperatur-Messeinrichtung zugeordnet, der bevorzugt an einem sogenannten „Hot-Spot" HS1 bzw. HS3 der zu klimatisierenden Baugruppe BG1 bzw. BG3 angeordnet ist.The assembly to be air-conditioned BG1 or BG3 is a temperature sensor TS1 or TS3 as a temperature measuring device assigned, which is preferably at a so-called "hot spot" HS1 or HS3 of the assembly to be air-conditioned BG1 or BG3 is.

Hier nicht dargestellt sind weitere Temperatursensoren zur Temperaturmessung der Baugruppen BG2 bzw. BG4, wobei deren Aufgabe auch von den jeweiligen Temperatursensoren TS1 bzw. TS2 der benachbarten Baugruppen BG1 bzw. BG2 mitübernommen werden kann.Further are not shown here Temperature sensors for temperature measurement of the BG2 or BG4, whose task is also from the respective temperature sensors TS1 or TS2 of the neighboring modules BG1 or BG2 can be.

Die Basisstation BTS beinhaltet eine Logikplatine LP als Logikeinrichtung, die zur Auswertung gemessener Temperaturen und zur Ansteuerung der Lüfter L1, L2 und der Heizungen HZ1, HZ2 verwendet wird. Die Lüfter L1 und L2 sowie die Heizungen HZ1 und HZ2 sind über Steuerleitungen mit. der Logikplatine verbunden.The base station BTS includes one Logic board LP as a logic device used to evaluate measured Temperatures and to control fans L1, L2 and the heaters HZ1, HZ2 is used. The fans L1 and L2 as well as the heaters HZ1 and HZ2 are connected via control lines. the Logic board connected.

Weiterhin weist die Basisstation BTS Temperatursensoren UTS1 und UTS2 als Messeinrichtung auf, wobei mit Hilfe des Temperatursensors UTS1 eine Umlufttemperatur bzw. eine Umgebungstemperatur innerhalb und mit Hilfe des Temperatursensors UTS2 die Umlufttemperatur bzw. Umgebungstemperatur außerhalb der Basisstation BTS bestimmt wird.Furthermore, the base station has BTS Tempe rature sensors UTS1 and UTS2 as a measuring device, with the help of the temperature sensor UTS1 an ambient air temperature or an ambient temperature inside and with the help of the temperature sensor UTS2 the ambient air temperature or ambient temperature outside the base station BTS is determined.

Die Temperatursensoren UTS1, UTS2, TS1 und TS2 sind mit der Logikplatine LP zur Temperaturmesswertübertragung verbunden.The temperature sensors UTS1, UTS2, TS1 and TS2 are with the logic board LP for temperature measurement transmission connected.

Mit Hilfe der Logikplatine LP werden sowohl Umlufttemperaturen als auch baugruppenspezifische Temperaturen erfasst und die jeweils entsprechenden Kühl- bzw. Heizeinrichtungen entsprechend gesteuert. Zusätzlich werden mit Hilfe der Logikplatine LP hier nicht dargestellte Lüftungsklappen der Basisstation BTS gesteuert, die zur Wärmeabfuhr bzw. zum Wärmerückhalt verwendbar sind.With the help of the logic board LP circulating air temperatures as well as module-specific temperatures recorded and the corresponding cooling or heating devices controlled accordingly. additionally are using the logic board LP ventilation flaps not shown here the base station BTS controlled, which can be used for heat dissipation or heat retention are.

Die Logikplatine LP weist einerseits einen Mikroprozessor MP und andererseits einen Programmspeicher PS auf. Der Programmspeicher ist beispielsweise über eine Schnittstelle RS232 mit einer Steuerlogik verbunden, über die beispielsweise ein Servicetechniker bei einer Erweiterung der Basisstation BTS um zusätzliche Baugruppen neue Lüfterkennlinien für die Lüfter L1 und L2 einspeisen kann.The logic board LP has one hand a microprocessor MP and on the other hand a program memory PS on. The program memory is, for example, via an RS232 interface connected to a control logic, for example a Service technician when expanding the BTS base station by additional ones Components new fan characteristics for the Fan L1 and L2 can feed.

Der Mikroprozessor ist beispielsweise über einen optionalen CAN-Bus von außen ansteuerbar. Eine Fernüberwachung der Basisstation BTS mit Messwertübertragung ist mittels RS232-Schnittstelle bzw. über den CAN-Bus leicht realisierbar.The microprocessor is for example one optional external CAN bus controllable. Remote monitoring the base station BTS with measured value transmission is via RS232 interface or via the CAN bus easily implemented.

Dabei dient der Programmspeicher PS zur Speicherung eines Mess- und Steuerungsprogramms sowie von Messwerten, während der Mikroprozessor MP zur Temperaturauswertung und zur Steuerung der Klimatisierungseinrichtungen verwendet wird.The program memory is used for this PS for storing a measurement and control program as well as Readings during the Microprocessor MP for temperature evaluation and for controlling the Air conditioning equipment is used.

Besonders vorteilhaft sind die einzelnen Lüfterkennlinien der Lüfter L1 und L2 nicht mehr fest im Lüfter L1 bzw. L2 hinterlegt, sondern werden auf der Logikplatine LP abgespeichert und sind mit Hilfe der RS232-Schnittstelle bzw. mit Hilfe des CAN-Bus dynamisch anpassbar. Ein Steuerungsprogramm zur Klimatisierung der Basisstation BTS wird basisstationsspezifisch mit Hilfe der RS232-Schnittstelle bzw. mit Hilfe des CAN-Bus auf der Logikplatine abgelegt.The individual are particularly advantageous Fan characteristics the fan L1 and L2 no longer fixed in the fan L1 or L2 stored, but are stored on the logic board LP and are using the RS232 interface or using the CAN bus dynamically adaptable. A control program for air conditioning the Base station BTS becomes base station specific with the help of the RS232 interface or stored on the logic board using the CAN bus.

Die Heizung HZ1 wird beispielsweise mit Hilfe eines Schalters S1 angesteuert, indem bei geschlossenem Schalter S1 eine Heizspannung von 230V an die Heizung HZ1 angeschaltet wird. Entsprechend ist für die Heizung HZ2 ein Schalter S2 vorgesehen.The heater HZ1 is for example controlled with the aid of a switch S1, when closed Switch S1 a heating voltage of 230V connected to the heater HZ1 becomes. Accordingly, for the heater HZ2 a switch S2 is provided.

Mit Hilfe eines Schalters S3 wird die Funktion der Logikplatine LP überwacht bzw. fernüberwacht.With the help of a switch S3 the function of the logic board LP is monitored or monitored remotely.

Bei einem Ausfall von Temperaturmesseinrichtungen ist in einem Notbetrieb vorgesehen, dass alle Lüfter L1 bzw. L2 mit ihrer maximalen Drehzahl betrieben werden.In the event of a temperature measuring device failure is provided in an emergency mode that all fans L1 and L2 with their maximum Speed are operated.

Mit Hilfe der Logikplatine LP werden einzelne Betriebszustände wie Temperatur und Lüfterdrehzahl zu Dokumentationszwecken gespeichert und sind bei Bedarf von der Fernüberwachung abrufbar.With the help of the logic board LP individual operating states like temperature and fan speed too Documentation purposes saved and are from remote monitoring when needed available.

Zusammenfassend sind als Vorteile der Erfindung zu nennen:In summary, there are advantages to name the invention:

  • – Die Temperatur jeder einzelnen zu klimatisierenden Baugruppe wird überwacht und kann jeweils über die zugeordnete Heizung bzw. über den Lüfter gezielt beeinflusst werden. Dadurch ist eine gezielte individuelle Klimatisierung möglich.- The The temperature of each individual component to be air-conditioned is monitored and can each over the assigned heating or via the fan be influenced in a targeted manner. This is a targeted individual Air conditioning possible.
  • – Da die jeweilige Lüfterdrehzahl logikgesteuert vorgegeben wird, entfällt ein Abspeichern einer Lüfterkennlinie bei jedem einzelnen Lüfter. Beim Lüfter werden auf kostenintensive Speicher- und Steuerungskomponenten verzichtet.- There the respective fan speed If a logic-controlled default is specified, there is no need to save a fan characteristic with every single fan. With the fan costly storage and control components are dispensed with.
  • – Die verwendeten Lüfter sind mit Hilfe der Logikplatine von ihrer Bauart her unabhängig von Änderungen bei der Basisstation bzw. von der Anzahl der dort verwendeten Baugruppen.- The used fans are independent of changes with the help of the logic board for the base station or the number of modules used there.
  • – Bei einem defekten Lüfter einer ersten Baugruppe wird dessen Aufgabe von benachbarten Lüftern mitübernommen, eine dynamisch einstellbare Klimatisierung mit Redundanz wird erzielt.- At a defective fan a first assembly is taken over by neighboring fans, A dynamically adjustable air conditioning with redundancy is achieved.
  • – Die erfindungsgemäße Klimatisierung ist kundenspezifisch anpassbar – beispielsweise an beliebige Outdoor- bzw. Indoor-Anwendungen, Standortregionen und Lärmgrenzwerte. Mit Hilfe von weiteren Messeinrichtungen bei der Basisstation werden Sonneneinwirkung, Feuchte und MEF-Ver-schmutzung (Luftfilterverschmutzung) erfasst und bei der Steuerung der Klimatisierungseinrichtungen entsprechend berücksichtigt.- The Air conditioning according to the invention is customizable - for example to any outdoor or indoor applications, location regions and noise limits. With the help of further measuring devices at the base station Sun exposure, humidity and MEF pollution (air filter pollution) recorded and the control of the air conditioning facilities accordingly considered.
  • – Die sogenannte „Mean Time Between Failure" MTBF der Baugruppen wird erhöht und eine Energieeinsparung ist erreichbar.- The so-called "Mean Time Between Failure "MTBF of the assemblies is increased and energy savings can be achieved.

Claims (10)

Anordnung zur Klimatisierung einer Basisstation, wobei die Basisstation mehrere zu klimatisierende Baugruppen und Klimatisierungseinrichtungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, – dass jeder zu klimatisierenden Baugruppe eine Klimatisierungseinrichtung zur Klimatisierung zugeordnet ist, – dass jeder zu klimatisierenden Baugruppe eine Messeinrichtung zur Temperaturbestimmung zugeordnet ist, – dass die Basisstation eine Logikeinrichtung beinhaltet, an die jede Klimatisierungseinrichtung und jede Messeinrichtung angeschlossen ist, wobei mit Hilfe der Logikeinrichtung gemessene baugruppenspezifische Temperaturen auswertbar und die zugeordneten jeweiligen Klimatisierungseinrichtungen zum Temperaturausgleich entsprechend ansteuerbar sind.Arrangement for air conditioning a base station, the base station having a plurality of assemblies and air conditioning devices to be air-conditioned, characterized in that - an air conditioning device for air conditioning is assigned to each assembly to be air-conditioned, - that a measuring device for temperature determination is assigned to each assembly to be air-conditioned, - that the base station includes a logic device to which each air conditioning device and each measuring device is connected, module-specific temperatures measured with the aid of the logic device being able to be evaluated and the associated respective air conditioning devices being controllable accordingly for temperature compensation. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimatisierungseinrichtung eine steuerbare Kühleinrichtung und/oder eine steuerbare Heizeinrichtung beinhaltet.Arrangement according to claim 1, characterized in that the air conditioning device is a controllable cooling device and / or includes a controllable heating device. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisstation zur Umgebungstemperaturbestimmung eine mit der Logikeinrichtung verbundene Umgebungstemperatur-Messeinrichtung und/oder eine von der Logikeinrichtung steuerbare Lüftungsklappe aufweist.Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the base station is used to determine the ambient temperature ambient temperature measuring device connected to the logic device and / or a ventilation flap that can be controlled by the logic device having. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikeinrichtung einen Programmspeicher zur Speicherung eines Mess- und Steuerungsprogramms und einen Mikroprozessor zur Temperaturauswertung und zur Steuerung der Klimatisierungseinrichtungen aufweist.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the logic device has a program memory for storing a measurement and control program and a microprocessor for temperature evaluation and for controlling the air conditioning systems having. Anordnung. nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Programmspeicher über eine Schnittstelle mit einer Fernüberwachungseinrichtung und/oder der Mikroprozessor über eine Schnittstelle mit der Fernüberwachungseinrichtung verbunden ist.Arrangement. according to claim 4, characterized in that the program memory over an interface with a remote monitoring device and / or the microprocessor over an interface with the remote monitoring device connected is. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle zum Programmspeicher als RS232-Schnittstelle ausgebildet ist.Arrangement according to claim 5, characterized in that the interface to the program memory as RS232 interface is trained. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelle zum Mikroprozessor als CAN-Bus ausgebildet ist.Arrangement according to claim 5, characterized in that the interface to the microprocessor is designed as a CAN bus is. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Notfallbetrieb Lüfter einer Kühleinrichtung eine maximale Drehzahl aufweisen.Arrangement according to one of claims 2 to 7, characterized in that that in an emergency operation fan a cooling device have a maximum speed. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikeinrichtung mit weiteren bei der Basisstation angeordneten Messeinrichtungen zur Bestimmung von Sonneneinwirkung, Feuchte und MEF-Verschmutzung verbunden ist, wobei entsprechend gebildete weitere Messwerte bei der Steuerung der Klimatisierungseinrichtungen berücksichtigt werden.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the logic device with others at the base station arranged measuring devices for determining sun exposure, Moisture and MEF pollution is connected, taking accordingly formed further measured values in the control of the air conditioning devices considered become. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Messwerte der Messeinrichtungen mindestens zum Teil in einem bei der Fernüberwachungseinrichtung und/oder bei der Logikeinrichtung vorgesehenen Messwertspeicher abgelegt sind.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized marked that measured values of the measuring devices at least partly in one at the remote monitoring facility and / or measured value memories provided in the logic device are filed.
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