通过预制机房补偿通信塔配重的基站及其稳定性监测方法
【专利摘要】本发明公开了一种通过预制机房补偿通信塔配重的基站及其稳定性监测方法，基站包括预制机房、塔身和管塔设备，管塔设备通过转接法兰设置在塔身顶部，所述预制机房包括若干个预制模块，各个预制模块通过混泥土浇合或通过螺栓连接；预制机房顶部设有与塔身相配的预埋锚栓或连接法兰，塔身通过预埋锚栓或连接法兰安装在预制机房顶部。预制机房自重较大，内部还配有电池等可以作为有效荷载的设备，通过机房自重来抵消通信塔抗倾覆弯矩，可以节约投资。而且将土建机房基础实现预制化，可达到快速拼装目的，可以有效减少作业工期，对于提高建设速度有很大帮助。本方案适用于所有的通信基站。
【专利说明】
通过预制机房补偿通信塔配重的基站及其稳定性监测方法
技术领域
[0001]本发明涉及通信设备建筑领域，尤其是涉及一种通过预制机房补偿通信塔配重的基站及其稳定性监测方法。【背景技术】
[0002]随着通信事业的快速发展，通信塔桅也逐渐变得多样性，然而目前采用的铁塔建设基本是机房建设与铁塔建设是分开建设的，不仅会导致征地面积加大，而且会导致施工安排会涉及到不同的施工单位，管理会导致不方便。从受力上讲也没有充分使用两种结构的优点，机房自重交大，而铁塔又是靠自重进行抗倾覆的，二者单独建设并没有发挥机房自重带来的优势。
[0003]目前有将设备通过架空层设置在塔上部的，这种结构可以使用与mini型机柜等小型设备，对于大型设备无法设置在塔上时，需要单独设置机房时目前工艺考虑不足，如果能将机房自重来抵消通信塔抗倾覆弯矩，将对节约投资有很大帮助。
[0004]中华人民共和国国家知识产权局于2006年03月15日公开了名称为《一种通信用三管塔》的专利文献(申请号:CN200420110137.4 )，其包括塔基、塔体、平台支架、避雷针，塔体由多根塔柱连接而成，塔柱的三根直立钢管两侧焊接铁板，铁板连接三根水平铁，钢管、铁板、水平铁构成三角形状。但是此技术方案未能有效将机房自重利用起来，经济性和性价比较差。
【发明内容】
[0005]本发明主要是解决现有技术所存在的不能有效利用机房自重、需要额外安装配重负荷等的技术问题，提供一种可以利用将机房自重来抵消通信塔抗倾覆弯矩的通过预制机房补偿通信塔配重的基站，同时提出了一种可以对基站稳定性进行监测的方法。
[0006]本发明针对上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的:一种通过预制机房补偿通信塔配重的基站，包括预制机房、塔身和管塔设备，管塔设备通过转接法兰设置在塔身顶部，所述预制机房包括若干个预制模块，各个预制模块通过混泥土浇合或通过螺栓连接;预制机房顶部设有与塔身相配的预埋锚栓或连接法兰，塔身通过预埋锚栓或连接法兰安装在预制机房顶部。
[0007]预制机房自重较大，内部还配有电池等可以作为有效荷载的设备，通过机房自重来抵消通信塔抗倾覆弯矩，将对节约投资有很大帮助。而且将土建机房基础实现预制化，可达到快速拼装目的，可以有效减少作业工期，对于提高建设速度有很大帮助，对于传统的型机房采用预制补偿基础可以有效改变建设模式。
[0008]作为优选，所述预制模块为混凝土块，各个混凝土块之间通过混凝土浇筑结合。
[0009]作为优选，所述预制模块为钢结构模块，各个钢结构模块之间通过螺栓连接。[〇〇1〇]混凝土块或钢结构组成的预制机房自重较大，在满足承载力要求的同时需要平衡铁塔的倾覆荷载，该基础采用预制化处理，分割模式采用模数化，可以满足不同规格的组装。
[0011]作为优选，所述预制机房包括核心模块和若干个外围模块，核心模块侧边环形布置有水平的插接钢筋，外围模块侧边上开有与插接钢筋相配和的插接孔，外围模块顶面上还开有连接到插接孔的注浆孔，核心模块通过插接钢筋与外围模块连接，插接钢筋通过从注浆孔注入的植筋胶与外围模块粘接固定。
[0012]通过插接钢筋和植筋胶可以使各个模块之间牢固结合。
[0013]作为优选，所述预制机房为圆形或多边形。
[0014]预制机房采用的形状与塔身采用的形状可以配合使用。单管类型塔身采用建设在预制机房中间位置，可以有效利用机房的自重来抵抗来之不同方向的倾覆荷载；四管(所有的四边形式)均可利用正方形或长方形预制机房的四角进行承重，三角形、五边形、六边形、 七边形等均可以根据实际边数进行相应的边数塔形安装，也可以利用其中几边进行安装， 造型可达到多变。
[0015]预制机房顶部预留有各种塔形的预埋锚栓(预制混凝土柱)或者预留连接法兰，可以在机房安装完毕满足承载要求的时候安装通信塔。
[0016]机房安装完通信塔后先不进行加载，机房内部通过采用连接措施对电池等重量较大的设备进行固定位置安装，该部分重量可有效补偿倾覆荷载，成为预制机房补偿通信塔配重型基站中配重的有效形式。
[0017]作为优选，通过预制机房补偿通信塔配重的基站还包括有单片机和通信设备，所述预制机房的顶端固定有第一红外发射器和第二红外发射器，所述第一红外发射器和第二红外发射器对准塔身上同一根主管的一条棱边，被第一红外发射器和第二红外发射器对准的主管为测量杆，被第一红外发射器和第二红外发射器对准的棱边为测量棱边，所述测量棱边与第一红外发射器和第二红外发射器位于同一平面，所述测量棱边的两个侧面上均固定有红外接收器阵列，所述测量棱边与第一红外发射器以及第二红外发射器之间设置有竖直分光镜，竖直分光镜通过固定架固定在预制机房上，所述第一红外发射器和第二红外发射器发射的红外线经过竖直分光镜照射在所述红外接收器阵列上，所述红外接收器阵列的输出端与单片机电连接，所述单片机与通信设备电连接，单片机和通信设备固定在所述塔身上，所述红外接收器阵列、第一红外发射器、第二红外发射器、单片机和通信设备均由电源供电。
[0018]单片机通过接收红外接收器阵列的红外信号推断当前测量杆的摇动、晃动和扭动，一旦当前测量杆的摇动、晃动和扭动超过设定值，则单片机通过通信设备进行报警。
[0019]作为优选，所述测量棱边的两个侧面与所述第一红外发射器之间的夹角均相等， 所述第一红外发射器与所述第二红外发射器相互平行，所述竖直分光镜的中轴线与地面垂直。
[0020]作为优选，通过预制机房补偿通信塔配重的基站还包括有单片机和通信设备，所述预制机房的顶端固定有第一红外发射器和第二红外发射器，所述第一红外发射器和第二红外发射器对准塔身上同一根主管的一条棱边的同一目标点，被第一红外发射器和第二红外发射器对准的主管为测量杆，被第一红外发射器和第二红外发射器对准的棱边为测量棱边，所述第一红外发射器和第二红外发射器位于同一水平面，所述测量棱边的两个侧面上均固定有红外接收器阵列，所述测量棱边与第一红外发射器以及第二红外发射器之间设置有旋转折光镜，旋转折光镜通过固定架固定在所述预制机房上，所述第一红外发射器和第二红外发射器发射的红外线经过旋转折光镜照射在所述红外接收器阵列上，所述红外接收器阵列的输出端与单片机电连接，所述单片机与通信设备电连接，单片机和通信设备固定在所述塔身上，所述红外接收器阵列、第一红外发射器、第二红外发射器、单片机和通信设备均由电源供电。
[0021]本方案可以将红外线分散为四个射入点由红外接收器阵列读取，单片机根据相应照射点之间差值数值的变化推断当前测量杆的运动状态并对应不同的阈值进行对比，然后进行报警，而采用旋转折光镜的技术方案中，两个红外发射器照射在旋转折光镜上进行折射照射在红外接收器阵列，由于旋转折光镜保持旋转状态，所以红外接收器阵列上被照射的点是一个轨迹，单片机可以根据当前获得的轨迹进行分析，根据晃动、沉降和扭动分别设定阈值，一旦超出阈值就进行报警。
[0022]作为优选，所述旋转折光镜包括驱动电机、旋转驱动轴、连接爪盘、减速齿轮组和棱锥状折光镜，所述棱锥状折光镜的底面朝向测量棱边，所述连接爪盘与所述锥状折光镜固定连接，所述连接爪盘的底部与旋转驱动轴的第一端连接，旋转驱动轴的第二端通过减速齿轮组与驱动电机连接，所述驱动电机由电源供电，所述第一红外发射器在棱锥状折光镜上的照射点与第二红外发射器在棱锥状折光镜上的照射点轴向对称。
[0023]—种通过预制机房补偿通信塔配重的基站稳定性监测方法，适用于如前所述的基站，基站的塔身为多边形，包括以下步骤:步骤一，红外接收器阵列、第一红外发射器、第二红外发射器、单片机和通信设备得电启动，单片机读取预设的对应红外接收器阵列中每个红外接收器的转换值，单片机同时读取预设的阈值，步骤二，第一红外发射器和第二红外发射器照射在竖直分光镜上进行分光，红外接收器阵列接收到四个红外信号，单片机根据接收到的红外接收器阵列信号进行查询得到转换值，得出正常态数据，步骤三，单片机实时记录当前转换值，若当前转换值推算出红外接收器阵列中接收到的红外线竖直方向或水平方向波动大于阈值则判定塔身晃动，若当前转换值推算出红外接收器阵列中接收到的红外线竖直方向数值持续大于阈值则判定塔身沉降过大，若当前转换值推算出红外接收器阵列中接收到的两个红外线水平方向波动中存在数值差且至少一个转换值大于阈值时判定为测量杆扭曲，步骤四，单片机根据步骤三中所得出的结论，发送相应信号至通信设备，进行相应的报警动作。
[0024]本发明带来的实质性效果是，可以有效利用机房的自重，减少额外的配重荷载，降低成本，通过预制的方式简化机房建造过程，节约用地;可以对塔身稳定性进行精确监测和预警，出现异常时及时进行维修，阻止塔身倾斜的进一步加重，减少经济损失。【附图说明】[〇〇25]图1是本发明的一种结构示意图；图2是本发明的一种核心模块上视图；图3是本发明的一种外围模块结构示意图；图4为本发明中第一红外发射器和第二红外发射器照射红外接收器阵列的示意图；图5为本发明中单片机部分电路框架示意图；图6为本发明中旋转折光镜的一种示意图。
[0026]图中:1、管塔设备，2、塔身，3、预制机房，4、第一红外发射器，5、第二红外发射器， 6、竖直分光镜，61、棱锥状折光镜，7、红外接收器阵列，8、测量杆，9、单片机，10、通信设备， 11、驱动电机，12、减速齿轮组，13、旋转驱动轴，14、连接爪盘，15、核心模块，16、插接钢筋， 17、外围模块，18、插接孔，19、注浆孔。【具体实施方式】
[0027]下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0028]实施例1:本实施例的一种通过预制机房补偿通信塔配重的基站，如图1所示，包括预制机房3、塔身2和管塔设备1，管塔设备通过转接法兰设置在塔身顶部，所述预制机房包括若干个预制模块，各个预制模块通过混泥土浇合或通过螺栓连接;预制机房顶部设有与塔身相配的预埋锚栓或连接法兰，塔身通过预埋锚栓或连接法兰安装在预制机房顶部。 [〇〇29]预制模块为混凝土块。
[0030]如图2和图3所示，预制机房包括核心模块15和若干个外围模块17，核心模块侧边环形布置有水平的插接钢筋16,外围模块侧边上开有与插接钢筋相配和的插接孔18,外围模块顶面上还开有连接到插接孔的注浆孔19,核心模块通过插接钢筋与外围模块连接，插接钢筋通过从注浆孔注入的植筋胶与外围模块粘接固定。通过插接钢筋和植筋胶可以使各个模块之间牢固结合。[0031 ]机房安装完通信塔后先不进行加载，机房内部通过采用连接措施对电池等重量较大的设备进行固定位置安装，该部分重量可有效补偿倾覆荷载，成为预制机房补偿通信塔配重型基站中配重的有效形式。
[0032]如图4和图5所示，通过预制机房补偿通信塔配重的基站还包括有单片机9和通信设备10,所述预制机房的顶端固定有第一红外发射器4和第二红外发射器5,所述第一红外发射器和第二红外发射器对准塔身上同一根主管的一条棱边，被第一红外发射器和第二红外发射器对准的主管为测量杆8,被第一红外发射器和第二红外发射器对准的棱边为测量棱边，所述测量棱边与第一红外发射器和第二红外发射器位于同一平面，所述测量棱边的两个侧面上均固定有红外接收器阵列7,所述测量棱边与第一红外发射器以及第二红外发射器之间设置有竖直分光镜6，竖直分光镜通过固定架固定在预制机房上，所述第一红外发射器和第二红外发射器发射的红外线经过竖直分光镜照射在所述红外接收器阵列上，所述红外接收器阵列的输出端与单片机电连接，所述单片机与通信设备电连接，单片机和通信设备固定在所述塔身上，所述红外接收器阵列、第一红外发射器、第二红外发射器、单片机和通信设备均由电源供电。
[0033]单片机通过接收红外接收器阵列的红外信号推断当前测量杆的摇动、晃动和扭动，一旦当前测量杆的摇动、晃动和扭动超过设定值，则单片机通过通信设备进行报警。
[0034]测量棱边的两个侧面与所述第一红外发射器之间的夹角均相等，所述第一红外发射器与所述第二红外发射器相互平行，所述竖直分光镜的中轴线与地面垂直。
[0035]—种通过预制机房补偿通信塔配重的基站稳定性监测方法，适用于如前所述的基站，基站的塔身为多边形，包括以下步骤:步骤一，红外接收器阵列、第一红外发射器、第二红外发射器、单片机和通信设备得电启动，单片机读取预设的对应红外接收器阵列中每个红外接收器的转换值，单片机同时读取预设的阈值，步骤二，第一红外发射器和第二红外发射器照射在竖直分光镜上进行分光，红外接收器阵列接收到四个红外信号，单片机根据接收到的红外接收器阵列信号进行查询得到转换值，得出正常态数据，步骤三，单片机实时记录当前转换值，若当前转换值推算出红外接收器阵列中接收到的红外线竖直方向或水平方向波动大于阈值则判定塔身晃动，若当前转换值推算出红外接收器阵列中接收到的红外线竖直方向数值持续大于阈值则判定塔身沉降过大，若当前转换值推算出红外接收器阵列中接收到的两个红外线水平方向波动中存在数值差且至少一个转换值大于阈值时判定为测量杆扭曲，步骤四，单片机根据步骤三中所得出的结论，发送相应信号至通信设备，进行相应的报警动作。
[0036]实施例2:如图6所示，本实施例的通过预制机房补偿通信塔配重的基站包括有单片机和通信设备，所述预制机房的顶端固定有第一红外发射器和第二红外发射器，所述第一红外发射器和第二红外发射器对准塔身上同一根主管的一条棱边的同一目标点，被第一红外发射器和第二红外发射器对准的主管为测量杆，被第一红外发射器和第二红外发射器对准的棱边为测量棱边，所述第一红外发射器和第二红外发射器位于同一水平面，所述测量棱边的两个侧面上均固定有红外接收器阵列，所述测量棱边与第一红外发射器以及第二红外发射器之间设置有旋转折光镜，旋转折光镜通过固定架固定在所述预制机房上，所述第一红外发射器和第二红外发射器发射的红外线经过旋转折光镜照射在所述红外接收器阵列上，所述红外接收器阵列的输出端与单片机电连接，所述单片机与通信设备电连接，单片机和通信设备固定在所述塔身上，所述红外接收器阵列、第一红外发射器、第二红外发射器、单片机和通信设备均由电源供电。[〇〇37]所述旋转折光镜包括驱动电机11、旋转驱动轴13、连接爪盘14、减速齿轮组12和棱锥状折光镜61，所述棱锥状折光镜的底面朝向测量棱边，所述连接爪盘与所述锥状折光镜固定连接，所述连接爪盘的底部与旋转驱动轴的第一端连接，旋转驱动轴的第二端通过减速齿轮组与驱动电机连接，所述驱动电机由电源供电，所述第一红外发射器在棱锥状折光镜上的照射点与第二红外发射器在棱锥状折光镜上的照射点轴向对称。
[0038]本方案可以将红外线分散为四个射入点由红外接收器阵列读取，单片机根据相应照射点之间差值数值的变化推断当前测量杆的运动状态并对应不同的阈值进行对比，然后进行报警，而采用旋转折光镜的技术方案中，两个红外发射器照射在旋转折光镜上进行折射照射在红外接收器阵列，由于旋转折光镜保持旋转状态，所以红外接收器阵列上被照射的点是一个轨迹，单片机可以根据当前获得的轨迹进行分析，根据晃动、沉降和扭动分别设定阈值，一旦超出阈值就进行报警。[〇〇39]其他部分与实施例1相同。[〇〇4〇]本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0041]尽管本文较多地使用了预制机房、塔身、红外发射器等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
【主权项】
1.一种通过预制机房补偿通信塔配重的基站，其特征在于，包括预制机房、塔身和管塔 设备，管塔设备通过转接法兰设置在塔身顶部，所述预制机房包括若干个预制模块，各个预 制模块通过混泥土浇合或通过螺栓连接;预制机房顶部设有与塔身相配的预埋锚栓或连接 法兰，塔身通过预埋锚栓或连接法兰安装在预制机房顶部。2.根据权利要求1所述的通过预制机房补偿通信塔配重的基站，其特征在于，所述预制 模块为混凝土块，各个混凝土块之间通过混凝土浇筑结合。3.根据权利要求1所述的通过预制机房补偿通信塔配重的基站，其特征在于，所述预制 模块为钢结构模块，各个钢结构模块之间通过螺栓连接。4.根据权利要求2所述的通过预制机房补偿通信塔配重的基站，其特征在于，所述预制 机房包括核心模块和若干个外围模块，核心模块侧边环形布置有水平的插接钢筋，外围模 块侧边上开有与插接钢筋相配和的插接孔，外围模块顶面上还开有连接到插接孔的注浆 孔，核心模块通过插接钢筋与外围模块连接，插接钢筋通过从注浆孔注入的植筋胶与外围 模块粘接固定。5.根据权利要求2或4所述的通过预制机房补偿通信塔配重的基站，其特征在于，所述 预制机房为圆形或多边形。6.根据权利要求1所述的通过预制机房补偿通信塔配重的基站，其特征在于，还包括有 单片机和通信设备，所述预制机房的顶端固定有第一红外发射器和第二红外发射器，所述 第一红外发射器和第二红外发射器对准塔身上同一根主管的一条棱边，被第一红外发射器 和第二红外发射器对准的主管为测量杆，被第一红外发射器和第二红外发射器对准的棱边 为测量棱边，所述测量棱边与第一红外发射器和第二红外发射器位于同一平面，所述测量 棱边的两个侧面上均固定有红外接收器阵列，所述测量棱边与第一红外发射器以及第二红 外发射器之间设置有竖直分光镜，竖直分光镜通过固定架固定在预制机房上，所述第一红 外发射器和第二红外发射器发射的红外线经过竖直分光镜照射在所述红外接收器阵列上， 所述红外接收器阵列的输出端与单片机电连接，所述单片机与通信设备电连接，单片机和 通信设备固定在所述塔身上，所述红外接收器阵列、第一红外发射器、第二红外发射器、单 片机和通信设备均由电源供电。7.根据权利要求6所述的通过预制机房补偿通信塔配重的基站，其特征在于，所述测量 棱边的两个侧面与所述第一红外发射器之间的夹角均相等，所述第一红外发射器与所述第 二红外发射器相互平行，所述竖直分光镜的中轴线与地面垂直。8.根据权利要求1所述的通过预制机房补偿通信塔配重的基站，其特征在于，还包括有 单片机和通信设备，所述预制机房的顶端固定有第一红外发射器和第二红外发射器，所述 第一红外发射器和第二红外发射器对准塔身上同一根主管的一条棱边的同一目标点，被第 一红外发射器和第二红外发射器对准的主管为测量杆，被第一红外发射器和第二红外发射 器对准的棱边为测量棱边，所述第一红外发射器和第二红外发射器位于同一水平面，所述 测量棱边的两个侧面上均固定有红外接收器阵列，所述测量棱边与第一红外发射器以及第 二红外发射器之间设置有旋转折光镜，旋转折光镜通过固定架固定在所述预制机房上，所 述第一红外发射器和第二红外发射器发射的红外线经过旋转折光镜照射在所述红外接收 器阵列上，所述红外接收器阵列的输出端与单片机电连接，所述单片机与通信设备电连接， 单片机和通信设备固定在所述塔身上，所述红外接收器阵列、第一红外发射器、第二红外发射器、单片机和通信设备均由电源供电。9.根据权利要求8所述的通过预制机房补偿通信塔配重的基站，其特征在于，所述旋转 折光镜包括驱动电机、旋转驱动轴、连接爪盘、减速齿轮组和棱锥状折光镜，所述棱锥状折 光镜的底面朝向测量棱边，所述连接爪盘与所述锥状折光镜固定连接，所述连接爪盘的底 部与旋转驱动轴的第一端连接，旋转驱动轴的第二端通过减速齿轮组与驱动电机连接，所 述驱动电机由电源供电，所述第一红外发射器在棱锥状折光镜上的照射点与第二红外发射 器在棱锥状折光镜上的照射点轴向对称。10.—种通过预制机房补偿通信塔配重的基站稳定性监测方法，适用于如权利要求1所 述的基站，基站的塔身为多边形，其特征在于，包括以下步骤:步骤一，红外接收器阵列、第一红外发射器、第二红外发射器、单片机和通信设备得电 启动，单片机读取预设的对应红外接收器阵列中每个红外接收器的转换值，单片机同时读 取预设的阈值，步骤二，第一红外发射器和第二红外发射器照射在竖直分光镜上进行分光，红外接收 器阵列接收到四个红外信号，单片机根据接收到的红外接收器阵列信号进行查询得到转换 值，得出正常态数据，步骤三，单片机实时记录当前转换值，若当前转换值推算出红外接收器阵列中接收到 的红外线竖直方向或水平方向波动大于阈值则判定塔身晃动，若当前转换值推算出红外接 收器阵列中接收到的红外线竖直方向数值持续大于阈值则判定塔身沉降过大，若当前转换 值推算出红外接收器阵列中接收到的两个红外线水平方向波动中存在数值差且至少一个 转换值大于阈值时判定为测量杆扭曲，步骤四，单片机根据步骤三中所得出的结论，发送相应信号至通信设备，进行相应的报 警动作。
【文档编号】E04H5/02GK105971325SQ201610298860
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月5日
【发明人】姚云龙, 张佚伦, 郑汉业, 胡桂彬, 苏鹤善, 杨建雄, 谢欣延, 杨鹏, 黎炫志, 罗春来
【申请人】华信咨询设计研究院有限公司