雨水井通信基站供備電設備應用設計

黃顯良

（華信咨詢設計研究院有限公司，浙江 杭州 310052）

1 雨水井通信基站供備電設計的背景分析

基站作為重要的無線電通信設備，在其覆蓋范圍內，所有的通信終端都需要與基站進行無線電信號連接才能有效收發無線電信號，實現可靠通信。為保持通信不間斷，基站的工作需要電力的不間斷支持，為此每個基站都需要單獨配備一個供備電設備。目前比較常見的做法是在基站旁設置室外供電柜，內置蓄電池模塊和電源控制系統模塊，輸入端與市電連接，輸出端通過線纜與基站上的通信設備連接。室外供電柜最大的問題在于需要專門安排放置地點，對于人口眾多、道路擁擠以及建筑密集的城市而言，空間限制較多，基站的建設尋址難度較高，繼續在每個基站旁設置室外供電柜會導致基站建設尋址更加困難。在可預計的未來，城市網絡化信息化建設要求達到WiFi全覆蓋，會要求進一步提高基站密度，因而基站建設尋址的問題會進一步突出。針對室外供電柜的問題，產生了地埋式供電柜的方案，將供電柜做好防潮措施后埋入基站旁的地下。但在城市中，可供埋入供電柜的地面屈指可數，而且供電柜埋入地下后通風散熱等問題也難以很好地解決[1]。

2 雨水井通信基站供備電技術可行性分析

井蓋基站主要包括井蓋和基站主體，井蓋的底部設有連接機構，基站主體包括基站機柜和天線。井蓋基站設備隱蔽，不存在視覺污染，且地下施工時物業協調和安裝、維護較為方便。基站機柜通過連接機構設置在井蓋的底部，天線設置在基站機柜的外殼上，基站機柜和天線通過饋線相連。

解決現有的基站安裝在地面上占用地面空間及不美觀的問題，檢查井的井室標準高度不超過180 cm，井口直徑最大150 cm，最小70 cm。以日本的類似技術方案為例，即使井蓋和井座都換用了對無線信號無阻擋的FRP復合材料，在實際測試中其信號也僅能覆蓋水平直徑90 m、高度15 m的范圍。采用這樣的基站進行布局，會大大增加基站的數量，建設成本會顯著提升，不利于通信發展。尤其重要的是高層建筑15 m以上就成為了信號盲區，而這個高度僅相當于普通民居5層樓的高度，這樣的解決方案顯然不能滿足目前的通信需求。因此，有必要在保持基站功率不變的情況下，為基站供備電設備尋找一個合適的放置位置，既能夠滿足基站的用電需求，又能夠不占用有限的地面空間[2]。

同樣，井蓋供電設備的設計與井蓋基站相似。井蓋（如雨水井）設備主要包括井蓋和設備主體，底部設有連接機構，設備主體包括設備機柜和設備等。設備機柜通過連接機構設置在井蓋的底部，設備則在機柜內部，利用電力線纜和通信線纜等通過機柜線槽于管線連接到地面桿塔基站設備，解決地面無空間安裝機柜、城市建設要求不能新增機柜及不美觀的問題[3-5]。在國內，道路兩邊的路燈桿、傳輸桿、監控桿以及電力桿等社會桿塔資源豐富，若進行大量基站部署，地面增加較多基站機柜或者使用拉遠的方式進行引電（供電及備電），將可能導致建設成本顯著提升，不利于通信發展。國家提出共享社會資源的理念并已開始大力發展實施，充分利用社會資源，減少資源浪費，如利用共享市政路燈桿、市政監控桿、傳輸桿以及電力塔等進行通信基站部署或補盲。同時，就近供備電成為了利用社會桿塔部署基站時需要解決的突出問題。

3 雨水井通信基站供備電技術設計

井蓋通信基站一般適用于城市高端住宅小區、城市工業園區及中心商業街道的深度覆蓋，城市園區易采用PADRRU、BookRRU以及mRRU等一體化微基站覆蓋。其主設備的傳統供備電需要從地面基站機房引電，經過地埋管線再到井蓋基站，占用地面及地下較多資源。

共享市政路燈桿、市政監控桿、傳輸桿以及電力塔等社會桿塔一般位于城市道路兩邊，同樣易采用PADRRU、BookRRU以及mRRU等一體化微基站覆蓋，用于較小范圍通信基站部署或補盲。桿塔上主設備的傳統供備電需要從地面基站機房引電，經過地埋管線再到井蓋基站，也占用地面與桿塔較多資源。

為解決共享桿塔或井蓋基站的用電需求和基站供備電設備不占用有限地面空間之間的矛盾，可引入創新型的雨水井通信基站供備電設備，比從地面基站機房或者其他遠程獲取供備電更方便快捷，解決了基站供備電設備部署、管線路由、設計以及施工等難題[6]。

3.1 雨水井基站供備電設備結構設計

雨水井基站供備電設備包括埋設在地面下的雨水井成型模組。雨水井成型模組的形狀為長槽形，上端開口于地面，井蓋適配地扣合在開口上，兩側壁上分別設有凹槽，凹槽開口相對。兩凹槽內均設有密封的埋地柜，兩個埋地柜內分別設有蓄電池模組和電源控制模塊，通過導線電連接，其中至少一個埋地柜通過導線連接市電和基站的通信設備。

為了解決基站供電需求和地面空間有限的矛盾，本方案設計的基站供備電設備被放置在雨水井下。雨水井包括一個井口，井口上扣合有井蓋，井蓋上設有過水孔供路面積水流入，井口下方是雨水井成型模組，其為長槽形結構，在道路施工時被整體埋設在路面以下。長槽形結構的兩端分別連接雨水管，雨水管將道路上各個雨水井成型模組在地下連接成線成網。本方案中，對雨水井成型模組進行了改進，在其側壁上分別設計了凹槽，凹槽的開口相對設計，凹槽內嵌入埋地柜。埋地柜為密封柜，內部安裝有必要的設備，一個埋地柜中安置有蓄電池模組，另一個安置有電源控制模塊[7]。這樣的布局無需對雨水井成型模組的外輪廓做改動，也不會對道路土建施工尺寸進行調整，因此對土建施工的影響幾乎為零。本方案將蓄電池模組和電源控制模塊分別設置在兩個埋地柜中，而這兩個埋地柜又分別設置在雨水井成型模組槽體的兩不同側壁上，因此需要通過電連接將蓄電池模組和電源控制模塊連接起來，以滿足供備電的控制要求。此外，在至少其中一個埋地柜上還通過導線連接市電和基站的通信設備，例如可以沿井旁的線管走線，然后使輸入端通過諸如路燈桿等市電設施與市電連接，輸出端導通到基站上，與基站的通信設備連接，從而實現對基站的有效供電，同時又無需占用地面空間。另外，雨水井位于地面下，上面又有井蓋蓋住，因此內部的溫度波動幅度相對周圍氣溫波動幅度要小的多，通常情況能做到冬暖夏涼，對基站供備電設備的長期穩定運行有好處。尤其是蓄電池模塊對溫度變化比較敏感，在合適的溫度范圍內工作將有利于蓄電池使用壽命的延長。雨水井通信基站供備電設備結構如圖1所示。

圖1 雨水井通信基站供備電設備結構圖

3.2 雨水井基站供備電主要設備功能及特點

埋地柜的上端設有可啟閉的柜門，柜門設于井蓋下。柜門可打開，以便安裝檢修內部設施，同時只有在井蓋被打開的時候才可以打開柜門，因此減少了被隨意破壞和被盜的可能性。由于位置較低，且處于雨水井下，因此可能時常有水滴落在柜門上。柜門的頂面設計成斜面，斜面靠近雨水井成型模組槽底方向的一側為低端，可以引導水滴快速流入雨水井成型模組的槽底，保持柜門上的干燥[8]。

井蓋橫跨在雨水井成型模組的兩側壁上方，井蓋對應柜門的位置在厚度方向上封閉，過水孔貫通地設于井蓋的中間部分，這樣從過水孔流入的水就不容易直接流淌到柜門上。

雨水井成型模組的槽底橫跨地適配鋪設有底部走線模塊，底部走線模塊的兩端設有分別與兩個埋地柜電連接的導線或接頭，而兩個埋地柜分別設于底部走線模塊兩端部的上方[9]。為了方便安裝，將溝通兩個埋地柜的部分設計成了模塊化的底部走線模塊。底部走線模塊的尺寸與雨水井成型模組尺寸適配，也與兩個埋地柜所在的空間位置適配。此外，底部走線模塊上還設置有必要的導線或接頭，只需要將底部走線模塊鋪設在雨水井成型模組的槽底，將兩端的導線或接頭適配地與上方的兩個埋地柜電連接，然后將埋地柜安放到指定位置即可。這樣可以大幅省略現場鋪設導線的工序，提高施工效率。導線在底部走線模塊內部受到保護，也可以避免導線裸露在雨水井成型模組槽底的不安全問題[10]。

埋地柜的材質為良好的導熱材質，導熱性較好，蓄電池模組和電源控制模塊緊貼埋地柜的內側壁安裝，可以充分利用雨水井下的溫度為蓄電池模組和電源控制模塊降溫散熱。兩埋地柜之間通過導線電連接，其中至少一個埋地柜還分別通過輸入輸出總線纜連接市電和基站的通信設備。實際安裝過程，輸入輸出總線纜沿井旁的線管走線，然后輸入線纜通過諸如路燈桿等市電設施與市電連接，輸出線纜導通到基站上與基站的通信設備連接，從而實現對基站的有效供電。

4 結 論

井蓋通信基站適用于城市高端住宅小區、城市工業園區及中心商業街道的深度覆蓋，地面社會桿塔（如共享市政路燈桿、市政監控桿、傳輸桿以及電力塔等）基站適用于城市高端住宅小區樓宇、城市工業園區、城市道路及中心商業街道的深度覆蓋，這兩種類型的基站均可使用雨水井通信基站供電設備方案滿足基站移動通信設備的用電與備電需求，不占用有限的地面空間，滿足市政市貌要求。雨水井通信基站供電設備豐富了井蓋基站及地面共享社會桿塔小型基站的供備電方案選型，也使得移動通信網絡建設方案更容易實現，且設備隱蔽，覆蓋效果好，不存在視覺污染，地下施工時物業協調和安裝、維護較為方便。