一种广播电视发射天线除冰装置的制作方法

本实用新型涉及一种天线除冰装置，尤其涉及一种应用于广播电视发射天线的除冰装置。

背景技术：

我国幅员辽阔，地形复杂，气候类型多样，不仅地处温带、亚热带、热带各种气候带，而且由于地形崎岖，往往在不同范围内形成不同程度的气候差异。我国纵跨纬度近50°，按着温度的不同，从北到南，包括寒温带、中温带、暖温带、亚热带、热带和赤道带等6个温度带和一个特殊的青藏高寒区。接着水分条件(干湿状况)从东南向西北依次出现湿润、亚湿润、亚干旱和干旱四种不同的干湿地区。不同的温度带和干湿地区相互交织。由于地理环境的巨大差异，如距海远近、地形高低、山脉屏障及走向等，又可分为高山气候、高原气候、盆地气候、森林气候、草原气候和荒漠气候等多种气候类型。由于气候类型的多样化，在全国不同地区形成了不同的自然气象条件，在我国南方地区时常发生冰冻雨雪灾害，对电力、通信等领域造成巨大影响。

随着2012年我国《地面数字电视广播覆盖网发展规划》的出台，地面数字电视的推广和应用被提高到战略的高度。相应的对广播电视技术设备也提出了更高的标准。在广播电视系统中，发射天线是重要组成部分，具有十分重要的作用。当在天线罩表面形成冰层后，电磁波会在冰层表面产生散射，进而影响天线的辐射特性，直接影响服务区域的信号稳定性以及覆盖区域。同时电磁波会在冰层表面产生反射，造成传输损耗，直接影响辐射功率，使天线电压驻波比升高，驻波比的升高可能对发射机造成损坏，对整个发射系统造成影响。于是，为保证广播电视发射天线全天候的工作性能和服务质量及稳定性，就需要解决天线表面结冰积雪的问题。

目前，最常用的除冰雪方法是人工清理，但是广播电视发射铁塔往往较高，利用人工清理存在较大安全隐患；而现有的除冰技术，包括气热除冰、电热除冰和防护涂层等方法，主要应用在卫星天线、绝缘子、飞行器和风力发电的风机叶片等领域，在广播电视发射天线领域尚未得到应用。

有鉴于此，确有必要提出一种广播电视发射天线除冰装置，来解决现有技术存在的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供了一种广播电视发射天线除冰装置，通过电加热装置对天线整体加热，来达到除冰的目的。该装置具有结冰状态识别准确，安装简单，易于调节，成本低，稳定性高等特点，适用于广播电视发射天线系统。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种广播电视发射天线除冰装置，包括电加热装置、温度传感器、数据采集设备、保温材料、防护板、微控制器、远程计算机、配电箱、视频监控单元和气象监测单元，电加热装置安装在天线反射板后，温度传感器紧贴在电加热装置上，数据采集设备也固定在电加热装置上，温度传感器与数据采集设备连接通讯，数据采集设备与微控制器连接通讯，微控制器通过串口与远程计算机连接通讯；保温材料安装在温度传感器和数据采集设备后，防护板安装在最外层；视频监控单元安装在天线上方，气象监测单元安装在铁塔上，视频监控单元和气象监测单元分别与远程计算机连接通讯，配电箱连接电加热装置，同时与微控制器连接通讯。

所述电加热装置采用硅橡胶电加热膜。

所述数据采集设备为单片机。

所述视频监控单元为红外摄像头。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：

一种广播电视发射天线除冰装置，可有效的去除广播电视发射天线表面冰雪，防止冰雪覆盖，满足广播电视发射系统应用要求；该装置具有结冰状态识别准确，安装简单，易于调节，成本低，稳定性高等特点，适用于广播电视发射天线系统。

附图说明

图1是本实用新型一种广播电视发射天线除冰装置的原理框图；

图2是安装了本实用新型装置的单个天线的侧视图。

图中：1-电加热装置、2-温度传感器、3-数据采集设备、4-保温材料、5-防护板、6-微控制器、7-远程计算机、8-配电箱、9-电源总开关、10-视频监控单元、11-气象监测单元、12-天线、13-铁塔。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式进一步说明：

如图1-图2所示，一种广播电视发射天线除冰装置，包括电加热装置1、温度传感器2、数据采集设备3、保温材料4、防护板5、微控制器6、远程计算机7、配电箱8、视频监控单元10和气象监测单元11，电加热装置1安装在天线12反射板后，温度传感器2紧贴在电加热装置1上，数据采集设备3也固定在电加热装置1上，温度传感器2与数据采集设备3连接通讯，数据采集设备3与微控制器6连接通讯，微控制器6通过串口与远程计算机7连接通讯；保温材料4安装在温度传感器2和数据采集设备3后，防护板5安装在最外层；视频监控单元10安装在天线12上方，气象监测单元11安装在铁塔13上，视频监控单元10和气象监测单元11分别与远程计算机7连接通讯，配电箱8连接电加热装置1，同时与微控制器6连接通讯。电加热装置1由配电箱8供电，配电箱8由电源总开关9控制。

所述电加热装置1采用硅橡胶电加热膜。采用220V标准电压供电，贴敷于广播电视发射天线12反射板后，规格尺寸根据使用环境的气象数据计算确定；同时电加热装置1安装在天线12反射板后，保证了除冰装置不会对天线12性能产生影响。

温度传感器2紧贴在电加热装置1安装，其测温范围达到-40～125℃，测温精度满足≤1℃。

所述数据采集设备3为单片机或类似器件。实时读取温度传感器2的温度信息，利用串行通信方式将信息传输给微控制器6。

在一副铁塔13上安装有若干个单体广播电视发射天线12。在每一个单体天线12上安装有一套由电加热装置1、温度传感器2和数据采集设备3组成的加热测温装置，在一副铁塔13上安装有一个或若干个微控制器6，每一个微控制器6与若干个单体天线12上的数据采集设备3连接通讯。微控制器6能够读取所有天线12上的温度信息，将实时监测数据利用一路信号线，通过串口传输到远程计算机7；微控制器6可根据远程计算机7的指令对配电箱8进行控制；当加热温度过高时，微控制器6将自动停止电加热装置1的工作，来保护整个除冰装置。

所述视频监控单元10为红外摄像头。可实现二十四小时实时监控，将视频监控信息传输给远程计算机7进行图像处理。

远程计算机7作用包括：用于监测远端铁塔上广播电视发射天线的温度信息，由软件编程实现对指定天线同时或逐个的任意监测，发布高温预警，当温度过高时，输出操作指令给微控制器6，停止电加热装置1的工作，保证除冰装置整体的稳定性和安全性；读取视频监控设备10信息，利用图像处理算法，识别结冰厚度，判断是否采取除冰操作；根据天线结冰情况，结合实时气象数据，利用热能算法计算融冰所需总热量，为微控制器6提供相应操作指令。

气象监测单元11包括风速探测设备、风向探测设备、温度探测设备、湿度探测设备以及气压探测设备，实时监测天线周围环境气象数据，将实时气象数据提供给远程计算机7，辅助计算融冰所需总热量。

温度探测设备可以采用温度传感器，温度传感器安装于天线12的外表面以及铁塔13上方，用于感测天线外表面融冰温度的变化和天线周围环境温度的变化。

一种采用广播电视发射天线除冰装置的对天线进行除冰的方法，电加热装置1安装在天线反射板后，由配电箱8供电，配电箱8由电源总开关9控制；温度传感器2紧贴在电加热装置1上，实时监测加热情况，由数据采集设备3实时采集温度信息，将采集到的温度数据传输给微控制器6，微控制器6整合全部天线的温度信息，汇成一路信号，通过串口通信传输给远程计算机7，操作人员可在远程计算机7上实时监测铁塔13上所有的广播电视发射天线的温度信息，选择启动或关闭电加热装置1；同时，微控制器6也可以启动或关闭电加热装置1，当加热温度过高时，微控制器6将自动停止电加热装置1的工作，来保护整个除冰装置；视频监控单元10安装在天线12上方，实时监控天线12表面结冰情况，并将监控信息实时传输给远程计算机7，远程计算机7利用图像处理算法，识别结冰厚度，判断是否采取除冰操作；气象监测单元11安装在铁塔13上，实时监测环境气象数据并传输给远程计算机7，由远程计算机7计算出当前环境条件下除冰所需总热量，进而确定电加热装置1的输出功率，由远程计算机7产生除冰操作指令，输出给微控制器6，微控制器6控制配电箱8有选择性的启动或关闭电加热装置。

远程计算机7利用热能算法计算除冰所需的总热量，其主体融冰所需总热量可由公式Q＝Q₁+Q₂+Q₃决定，其中Q₁表示融冰所需的热量，由式Q₁＝CmΔt表示，其中C表示冰的比热容，m表示融冰质量，Δt表示融冰过程温度改变量；Q₂表示天线整体提高温度Δt所需热量，由式Q₂＝(C₁m₁+C₂m₂+…)Δt表示，其中C_i表示天线各组成部分的比热容，m_i表示相应组成部分的质量，i＝1，2，……；Q₃表示天线整体散热损失热量，由式Q₃＝K(t₁-t₂)S表示，其中S表示散热面积，t₁表示天线的实时温度，t₂表示天线周围环境温度，表示传热系数，其中α₁与α₂分别表示天线外罩内、外表面热交换系数，α₁为常数由天线外罩内表面面积及材质决定，α₂通过风速探测设备、风向探测设备和湿度探测设备所测的各项数据以及天线外罩外表面面积计算所得，δ为天线外罩材料厚度，λ为天线外罩材料导热系数。

实际所需总热量在利用公式计算的基础上，需要将天线具体结构及材质通过立体图像输入计算机，与所测的实际环境数据相结合，利用计算机仿真软件计算优化，最终确定加热设备需要提供的热量，进而确定电加热装置的输出功率，有选择性的开启或关闭电加热装置，避免不必要的能源浪费。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。