CN114909012A - 一种多功能智能低碳5g通讯发射塔及塔架制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种多功能智能低碳5G通讯发射塔及塔架制造工艺，包括塔架；塔架为锥形框体结构；塔架包括有若干段；塔架顶端固定安装有避雷组件；发电装置固定安装在塔架上；测控***固定安装于塔架底部；工作负载包括5G信号发射箱和显示屏；5G信号发射箱和显示屏均固定安装在塔架上。本发明具有多功能、轻量化的优点，能够实现5G信号发射塔的智能、低碳和环保运行。
Description
技术领域
本发明涉及信号发射塔技术领域，特别是涉及一种多功能智能低碳5G通讯发射塔及塔架制造工艺。
背景技术
发射塔是5G移动通讯技术重要基础设施，是5G信号发射箱的安装基体，是5G通讯技术得以推广和应用的重要保证。现有的5G通讯发射塔分为钢板筒式和框架式两种结构，在用材方面主要由Q235B和Q355B普通钢制造，用材强度级别低、耐候性差，在制造过程中需要对结构进行酸洗、磷化和表面喷涂处理来提高其耐候性，由于在运输和现场安装过程中会导致结构表面漆层损坏，降低了发射塔的使用寿命；筒式结构的发射塔，存在结构设计不够合理，强度和刚度盈余，用材多，结构笨重，风载大，不能在塔架内安装风力发电组件等问题；而现有的框架式发射塔CN111526436A为整体式结构，主要用于安装5G信号发射箱，有些发射塔上还安装有光伏发电组件，但功能较单一，不能实现一塔多用。目前的风电互补供电发射基站CN102561745A，采用传统的桨叶式水平轴风力发电机与光伏发电组件组成风光互补供电***为发射基站供电，但桨叶式风力发电机对安装地点与环境风速要求高，多安装在空旷户外，城镇区域内安装基站的位置和环境均不适合安置桨叶式水平轴风力发电机，它还需要专门塔架或筒杆作为安装基础，施工量大，成本高。另外当环境风速较低时桨叶无法旋转发电，过高时会使风力发电机叶片超速旋转，导致发电机损坏，需要风力发电机超速运转保护装置。风电互补发电装置产生的电能可为工作负载供电，剩余电能为蓄电池组充电，以备发电不足时使用，电池组充满后需要卸荷，以防止电池过充电，保护电池，延长其使用寿命，这就需要有智能测控***对发射塔整个供电和用电***进行集成控制，以保证***正常、稳定运行。
可见，现有的5G通讯发射塔功能较单一，用材、结构及其制造工艺不符合多功能、轻量化、低碳和绿色环保要求，控制***不够智能化。需要发明一种新的多功能智能低碳5G通讯发射塔以便解决存在的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种多功能智能低碳5G通讯发射塔及塔架制造工艺，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种多功能智能低碳5G通讯发射塔，包括塔架；所述塔架断面为锥形多边框体结构；所述塔架包括有若干段；所述塔架顶端固定安装有避雷组件；
发电装置；所述发电装置固定安装在所述塔架上；
测控***；所述测控***固定安装于所述塔架底部；
工作负载；所述工作负载包括5G信号发射箱和显示屏；所述5G信号发射箱和显示屏均固定安装在所述塔架上。
所述塔架包括顶部塔架，上腰塔架，环形架,下腰塔架和底部塔架；所述顶部塔架顶端中心固定安装有避雷组件；所述顶部塔架底部内侧套接于所述上腰塔架顶部外侧，且通过若干个连接螺栓相互连接固定成一个整体；
上腰塔架，环形架，下腰塔架和底部塔架依次固定安装，且安装方式与顶部塔架和上腰塔架的装配方式相同。
所述顶部塔架，上腰塔架，环形架，下腰塔架和底部塔架均由立柱、连接横梁和交叉斜梁通过螺栓连接成一体；所述顶部塔架，上腰塔架，环形架，下腰塔架和底部塔架一侧均安装有操作梯；每段所述操作梯顶端和底端均可与相邻所述操作梯用螺栓连接。
所述发电装置包括微风发电组件和光伏发电组件，所述微风发电组件由6片垂向布置的玻纤或碳纤维复合材料叶片、推力轴承、电磁离合器和WFT-1000型垂直轴涡轮发电机组成，最小启动风速达1.6米/秒；
所述顶部塔架上还通过天线抱杆固定安装有5G信号发射箱；
所述上腰塔架上固定有第二安装平台，借助于第二安装平台通过安装支架固定安装有光伏发电组件，通过第一安装平台固定安装有微风发电组件；所述第一安装平台设置于所述第二安装平台下方；
所述上腰塔架和下腰塔架之间水平安装有环形架，所述环形架上安装固定有显示屏；
所述底部塔架通过所固连的安装底座安装固定于发射塔地基的地脚螺栓上；所述测控***固定安装在所述安装底座上。
所述环形架包括底板，下环、上环和加强柱；所述底板，下环和上环圈定一立方体区域，所述下环和上环之间还等间距设置有若干个加强柱，用于安装固定显示屏。
所述测控***包括充放电控制器，蓄电池组，卸载负荷，DC/DC变换器和DC/AC变换器；所述发电装置与所述充放电控制器电连接，所述充放电控制器与所述蓄电池组、卸载负荷、DC/DC变换器和DC/AC变换器电连接，所述蓄电池组与所述DC/DC变换器和DC/AC变换器电连接，所述DC/DC变换器与所述显示屏电性连接；所述DC/AC变换器与所述5G信号发射箱电性连接；当所述发电装置在无风、无光条件下不能发出足够电能时，所述蓄电池组通过DC/DC变换器和DC/AC变换器为所述显示屏和5G信号发射箱提供电源。
一种塔架制造工艺，包括以下步骤：
零件选材；选择屈服强度为300MPa-500MPa的耐候钢轧制成角钢或空心圆管作为制造塔架材料；
零件落料；按照顶部塔架，上腰塔架，环形架，下腰塔架和底部塔架各部分零件安装尺寸要求进行落料；
零件加工；对上一步骤中的零件分别进行钻孔和切削加工；
零件组装；将顶部塔架，上腰塔架，环形架，下腰塔架和底部塔架分别组装成模块；再将顶部塔架，上腰塔架，环形架，下腰塔架，底部塔架，发电装置、测控***及工作负载输送至现场通过连接螺栓进行组装。
还包括抛丸除锈；在零件加工步骤后对各个零件抛丸处理，除去表面锈蚀和氧化皮。
还包括表面喷塑；在零件组装后分别对所述顶部塔架，上腰塔架，环形架，下腰塔架和底部塔架进行表面喷塑。
本发明公开了以下技术效果：该5G通讯发射塔由微风发电组件和光伏发电组件组成的风电互补发电装置联合供电，微风发电组件可以直接安装在塔架内不同高度处的安装平台上，并能透过框架式塔架接收环境风力，避免了采用桨叶式水平轴风力发电机对安装地点和环境风速要求高，需要专门塔架或筒杆作为安装基础，导致施工量大，成本高的问题，节约了能源；
塔架用高强度耐候钢框架式结构代替低强度钢板筒状结构，显著降低了结构重量，减少了用材，实现了轻量化和低碳。塔架制成多功能模块化分段结构，可以安装多种工作装置，方便制造、运输和现场安装，实现一塔多用。
塔架的制造工艺，避免了传统的塔架酸洗、磷化和表面喷涂处理工艺给环境造成的污染，有效保护了环境。耐候钢材料再加上表面喷塑处理显著提高了发射塔的耐候性能和使用寿命；
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地说明和展示，下面描述中的附图仅仅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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为发射塔整体结构示意图；
图2为塔架结构示意图；
图3为环形架结构示意图；
图4为各段塔架模块之间的连接结构；
图5为测控***连接原理图；
图6为塔架制造工艺流程图；
其中，1、塔架；2、发电装置；3、测控***；4、工作负载；5、避雷组件；101、顶部塔架；102、上腰塔架；103、下腰塔架；104、底部塔架；105、连接螺栓；106、立柱；107、连接横梁；108、交叉斜梁；109、操作梯；110、环形架；111、第一安装平台；112、第二安装平台；113、安装支架；114、天线抱杆；115、安装底座；201、微风发电组件；202、光伏发电组件；301、充放电控制器；302、蓄电池组；303、卸载负荷；304、DC/DC变换器；305、DC/AC变换器；401、5G信号发射箱；402、显示屏；1101、底板；1102、下环；1103、上环；1104、加强柱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种多功能智能低碳5G通讯发射塔，包括塔架1；塔架1断面为锥形多边框体结构；塔架1包括有若干段；塔架1顶端固定安装有避雷组件5；
发电装置2；发电装置2固定安装在塔架1上；
测控***3；测控***3固定安装于塔架1底部；
工作负载4；工作负载4包括5G信号发射箱401和显示屏402；5G信号发射箱401和显示屏402均固定安装在塔架1上。
塔架1包括顶部塔架101，上腰塔架102，环形架110，下腰塔架103和底部塔架104；顶部塔架101顶端中心固定安装有避雷组件5；顶部塔架101底部内侧套接于上腰塔架102顶部外侧，且通过若干个连接螺栓105相互连接固定成一个整体；
上腰塔架102，环形架110，下腰塔架103和底部塔架104依次固定安装且安装方式与顶部塔架101和上腰塔架102的装配方式相同。
顶部塔架101、上腰塔架102、环形架110、下腰塔架103和底部塔架104均由立柱106、连接横梁107和交叉斜梁108通过螺栓连接成一体；顶部塔架101，上腰塔架102，环形架110,下腰塔架103和底部塔架104一侧均安装有操作梯109；每段操作梯109顶端和底端均可与相邻操作梯109螺栓连接成一体。
发电装置2包括微风发电组件201和光伏发电组件202；
顶部塔架101上还通过天线抱杆114固定安装有5G信号发射箱401；
上腰塔架102上固定有第二安装平台112，借助于第二安装平台112通过安装支架113固定安装有光伏发电组件202，通过第一安装平台111固定安装有微风发电组件201；第一安装平台111设置于第二安装平台112下方；
在上腰塔架102和下腰塔架103之间水平安装有环形架110，环形架110上安装固定有显示屏402；
底部塔架104通过安装底座115安装于发射塔地基的地脚螺栓上；测控***3固定安装在安装底座115上。
环形架110包括底板1101，下环1102、上环1103和加强柱1104；底板1101，下环1102、上环1103和加强柱1104圈定一立方体区域，上环1102和下环1103之间还等间距设置有若干个加强柱1104用于安装固定显示屏402。
测控***3包括充放电控制器301，蓄电池组302，卸载负荷303，DC/DC变换器304和DC/AC变换器305；发电装置2与充放电控制器301电连接，充放电控制器301与蓄电池组302、卸载负荷303、DC/DC变换器304和DC/AC变换器305电连接，蓄电池组302与DC/DC变换器304和DC/AC变换器305电连接，DC/DC变换器304与显示屏402电性连接；DC/AC变换器305与5G信号发射箱401电性连接；当发电装置2在无风、无光条件下不能发出足够电能时，蓄电池组302通过DC/DC变换器304和DC/AC变换器305为显示屏402和5G信号发射箱401提供电源。
一种塔架制造工艺，包括以下步骤：
零件选材；选择屈服强度为300MPa-500MPa的耐候钢轧制成角钢或空心圆管作为制造塔架1材料；
零件落料；按照顶部塔架101，上腰塔架102，环形架110，下腰塔架103和底部塔架104各部分零件安装尺寸要求进行落料；
零件加工；对上一步骤中的零件分别进行钻孔和切削加工；
零件组装；将顶部塔架101，上腰塔架102，环形架110，下腰塔架103和底部塔架104分别组装成模块；再将顶部塔架101、上腰塔架102、环形架110、下腰塔架103、底部塔架104、发电装置2、测控***3及工作负载4输送至现场通过连接螺栓进行组装。
还包括抛丸除锈；在零件加工步骤后对各个零件抛丸处理，除去表面锈蚀和氧化皮。
还包括表面喷塑；在零件组装后分别对顶部塔架101，上腰塔架102，环形架110，下腰塔架103和底部塔架104进行表面喷塑
进一步的，微风发电组件由6片垂向布置的玻纤或碳纤维复合材料叶片、推力轴承、电磁离合器和WFT-1000型垂直轴涡轮发电机组成，最小启动风速达1.6米/秒。
在本发明的一个实施例中，塔架整体采用Q460NH高强度耐候钢轧制成角钢型材，制成多功能、轻量化、模块化结构，便于发射塔的制造、运输、现场安装、调试和维修。塔架采用的高强度耐候钢虽然材料价格有所增加，但材料强度级别提高后，可以通过零件壁厚减薄尺寸减小和结构轻量化优化设计大幅降低塔架的自身重量，减少其用材数量来控制发射塔成本不增反降。
进一步的，采用厚度为8mm的10号等边角钢作为四边形断面框架式锥体结构塔架1的立柱106，用厚度为4mm的5/3.2号不等边角钢作为连接横梁107和交叉斜梁108，并对塔架1进行模块化结构设计和性能分析，使其满足发射塔的性能要求。
进一步的，连接螺栓选用耐候螺栓。
在本发明的一个实施例中，环形架110和显示屏402可设置有若干个模块，安装于顶部塔架与上腰塔架，上腰塔架与下腰塔架，下腰塔架和底部塔架之间；环形架110上安装的显示屏402可用于公司信息发布、品牌宣传等。
在本发明的一个实施例中，微风发电组件201代替传统的桨叶式水平轴风力发电机，并将微风发电组件201安装在塔架1内第一安装平台111上，当需要多个微风发电组件201时，可以在塔架内不同高度处设置若干个安装平台来分别进行安装；然后再与塔架1外侧安装的光伏发电组件202形成风光互补发电***，为5G信号发射箱401和环形架110上LED显示屏402无间断供电，节省5G通讯发射塔电力消耗，实现节能环保和低碳；
在本发明的一个实施例中，塔架1的环保制造工艺为先将Q460NH高强度耐候钢轧制成所要求规格的角钢作为塔架1的基材，然后对塔架1的各模块进行单独制造，并根据塔架1的设计方案按各零件的尺寸要求进行落料，再对各零件进行钻孔和切削加工，接着对各零件进行抛丸处理，除去表面锈蚀和氧化皮，再用耐候螺栓分别连接成顶部塔架101，上腰塔架102，下腰塔架103和底部塔架104、环形架110模块结构，其后把制造好的操作梯109、第一安装平台111、第二安装平台112、安装支架113、天线抱杆114和安装底座115总成连接到相应段塔架模块上，再对各段塔架总成进行表面喷塑处理；也可以不经过抛丸除锈和表面喷塑处理，直接将各零件用耐候螺栓连接成塔架各模块，耐候钢在使用环境中经过温湿度变化作用，会在表明形成一层致密红褐色保护锈层，也可实现耐候防腐；最后运输到发射塔施工现场就可以对塔架进行装配。
现场装配时先将底部塔架104下端的安装底座115固定在发射塔地基的各地脚螺栓上，再将下腰塔架103四个立柱106的下端套接在底部塔架104四个立柱106上端外侧，靠两段塔架间的锥度锁止定位，接着用16个耐候螺栓105把4个立柱连接在一起；然后把环形架110四个立柱106套接在下腰塔架103四个立柱106的上端外侧，锁止定位后用16个耐候螺栓105把四个立柱连接在一起；按照同样的方法，将上腰塔架102套接在环形架110上，顶部塔架101套接在上腰塔架102上，再用耐候螺栓105依次连接固定，从而完成了塔架1的施工现场装配。再把微风发电组件201安装在上腰塔架102内部的第一安装平台111上，当需要多个微风发电组件201时，可以安装在塔架1不同段塔架内设置的多个安装平台上。再借助于第二安装平台112把光伏发电组件202固定在安装支架113上，接着再安装好环形架110上的LED显示屏402，并在顶部塔架101的天线抱杆114上安装好5G信号发射箱401，在塔顶安装好避雷组件5，最后安装发射塔的测控***3并进行现场调试，满足性能要求后，5G通讯发射塔即可交付使用并保持正常运行。
在本发明的一个实施例中，测控***3中的充放电控制器301，采用智能控制技术对***中各个信号进行智慧辨识和测控，通过读取微风发电组件201中叶片轴的转速信号，并在超过容许的最高转速时实时控制叶片轴端电磁离合器分离，就能够在环境风速过高时有效防止叶片超速运转导致微风发电组件201损坏；并使微风发电组件201在不同风速和风向下发出的电能，以及光伏发电组件202在不同日照强度和环境温度下发出的电能，经整流、滤波，变换后满足为5G信号发射箱401和显示屏402直接供电的要求；还能在工作负载4用电剩余时给蓄电池组302充电，并在蓄电池组302充满电后及时通过卸荷负载303进行卸荷，防止蓄电池组302过充电，实现了测控***3的智能控制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种多功能智能低碳5G通讯发射塔，其特征在于，包括：塔架(1)；所述塔架(1)断面为锥形多边框体结构；所述塔架(1)包括有若干段；所述塔架(1)顶端固定安装有避雷组件(5)；
发电装置(2)；所述发电装置(2)固定安装在所述塔架(1)上；
测控***(3)；所述测控***(3)固定安装于所述塔架(1)底部；
工作负载(4)；所述工作负载(4)包括5G信号发射箱(401)和显示屏(402)；所述5G信号发射箱(401)和显示屏(402)均固定安装在所述塔架(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种多功能智能低碳5G通讯发射塔，其特征在于：所述塔架(1)包括顶部塔架(101)，上腰塔架(102)，环形架(110)，下腰塔架(103)和底部塔架(104)；所述顶部塔架(101)顶端中心固定安装有避雷组件(5)；所述顶部塔架(101)底部内侧套接于所述上腰塔架(102)顶部外侧，且通过若干个连接螺栓(105)相互连接固定成一个整体；
所述上腰塔架(102)，环形架(110)，下腰塔架(103)和底部塔架(104)依次固定安装且安装方式与所述顶部塔架(101)和上腰塔架(102)的装配方式相同。
3.根据权利要求2所述的一种多功能智能低碳5G通讯发射塔，其特征在于：所述顶部塔架(101)、上腰塔架(102)、环形架(110)、下腰塔架(103)和底部塔架(104)均由立柱(106)、连接横梁(107)和交叉斜梁(108)通过螺栓连接成一体；所述顶部塔架(101)，上腰塔架(102)，环形架(110),下腰塔架(103)和底部塔架(104)一侧均安装有操作梯(109)；每段所述操作梯(109)顶端和底端均可与相邻操作梯(109)螺栓连接成一体。
4.根据权利要求3所述的一种多功能智能低碳5G通讯发射塔，其特征在于：所述发电装置(2)包括微风发电组件(201)和光伏发电组件(202)；
所述顶部塔架(101)上还通过天线抱杆(114)固定安装有5G信号发射箱(401)；
所述上腰塔架(102)上固定有第二安装平台(112)，借助于第二安装平台(112)通过安装支架(113)固定安装有光伏发电组件(202)，通过第一安装平台(111)固定安装有微风发电组件(201)；所述第一安装平台(111)设置于所述第二安装平台(112)下方；
在所述上腰塔架(102)和下腰塔架(103)之间水平安装有所述环形架(110)，所述环形架(110)上安装固定有显示屏(402)；
所述底部塔架(104)通过安装底座(115)安装于发射塔地基的地脚螺栓上；所述测控***(3)固定安装在所述安装底座(115)上。
5.根据权利要求4所述的一种多功能智能低碳5G通讯发射塔，其特征在于：所述环形架(110)包括底板(1101)，下环(1102)、上环(1103)和加强柱(1104)；所述底板(1101)，下环(1102)、上环(1103)和加强柱(1104)圈定一立方体区域，所述上环(1102)和下环(1103)之间还等间距设置有若干个加强柱(1104)用于安装固定所述显示屏(402)。
6.根据权利要求1所述的一种多功能智能低碳5G通讯发射塔，其特征在于：所述测控***(3)包括充放电控制器(301)，蓄电池组(302)，卸载负荷(303)，DC/DC变换器(304)和DC/AC变换器(305)；所述发电装置(2)与所述充放电控制器(301)电连接，所述充放电控制器(301)与所述蓄电池组(302)、卸载负荷(303)、DC/DC变换器(304)和DC/AC变换器(305)电连接，所述蓄电池组(302)与所述DC/DC变换器(304)和DC/AC变换器(305)电连接，所述DC/DC变换器(304)与所述显示屏(402)电性连接；所述DC/AC变换器(305)与所述5G信号发射箱(401)电性连接；当所述发电装置(2)在无风、无光条件下不能发出足够电能时，所述蓄电池组(302)通过DC/DC变换器(304)和DC/AC变换器(305)为所述显示屏(402)和5G信号发射箱(401)提供电源。
7.一种塔架制造工艺，包括根据任一权利要求1-6所述的多功能智能低碳5G通讯发射塔，其特征在于，包括以下步骤：
零件选材；选择屈服强度为300MPa-500MPa的耐候钢轧制成角钢或空心圆管作为制造塔架(1)材料；
零件落料；按照顶部塔架(101)，上腰塔架(102)，环形架(110)，下腰塔架(103)和底部塔架(104)各部分零件安装尺寸要求进行落料；
零件加工；对上一步骤中的零件分别进行钻孔和切削加工；
零件组装；将顶部塔架(101)，上腰塔架(102)，环形架(110)，下腰塔架(103)和底部塔架(104)分别组装成模块；再将顶部塔架(101)、上腰塔架(102)、环形架(110)、下腰塔架(103)、底部塔架(104)、发电装置(2)、测控***(3)及工作负载(4)输送至现场通过连接螺栓进行组装。
8.根据权利要求7所述的一种塔架制造工艺，其特征在于：还包括抛丸除锈；在零件加工步骤后对各个零件抛丸处理，除去表面锈蚀和氧化皮。
9.根据权利要求7所述的一种塔架制造工艺，其特征在于：还包括表面喷塑；在零件组装后分别对所述顶部塔架(101)，上腰塔架(102)，环形架(110)，下腰塔架(103)和底部塔架(104)进行表面喷塑。
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