矿用隔爆兼本安型5G无线基站
技术领域
本实用新型涉及一种无线基站，尤其是一种矿用隔爆兼本安型5G无线基站。
背景技术
2017年国家发改委发布《安全生产“十三五”规划》， 要求在矿山领域实施”机械化换人、自动化减人”推广应用工业机器人、智能装备等，减少危险岗位人员数量和人员操作。全面提升矿山行业生产技术水平，推动转型升级，充分利用现代通信、传感、信息与通讯技术，实现矿山生产过程的自动检测、智能监测、智能控制与智慧调度，有效提高矿山资源综合回收利用率、劳动生产率和经济效益收益率。国家政策大力支持智慧化矿山发展。
随着5G的发展,4G数字化矿山时代也迈入了5G智能化矿山时代。5G成为了建设智慧矿井的基础。在5G技术的推动下，智慧化矿山趋于井下无人化、智能化、远程控制化，使煤矿井下生产更加的安全。在通信联络、调度通信以及安全救援方面还是基于固定电话机的通讯方式，随着煤矿的不断发展，4G无线通信已经应用的非常成熟，使用4G VOLTE技术解决矿山井下高清语音通话的需求已经得到广大客户的任何和好评，但是仍然无法满足后期数字化矿山建设对数据信息高大带宽、高速率、低延时的需求。相对于4G 技术，5G 将以一种全新的网络架构，提供峰值 1Gbps以上的带宽、毫秒级时延和超高密度连接，实现网络性能新的跃升，开启万物互联、带来无限遐想的新时代。结合5G技术的特点，煤矿建立覆盖范围广、通讯联络方便、承载无线数据带宽高、时延低的矿用5G的无线系统显得十分必要。
实用新型内容
为了实现将5G技术的基站布置在矿山这一特殊环境下，满足防爆兼本安的要求。本实用新型提供一种矿用隔爆兼本安型5G无线基站，用来满足上述需求。技术方案如下：一种矿用隔爆兼本安型5G无线基站，包括基带、变压器、光模块、射频模块、数据采集模块和内置电池组；所述无线基站设置在隔爆外壳内，所述外壳包括箱体和上盖，箱体和上盖的接触面采用隔爆结合面设计；箱体内设置电池组；连接箱体上还设有开关,为了适用于矿山内部隔爆和本安的要求，所述开关设置为旋钮开关，用于控制整台设备电源的连接与断开；接入器的上盖处设有显示屏观察装置，所述显示屏观察装置包括设置于上盖的钢化玻璃观察窗以及箱体内的显示屏，所述无线基站还配设有若干个定向天线。
进一步，所述定向天线共四个，通过天线输出与矿用其他本安ib设备无线连接，实现5G信号的无线传输。
进一步，所述电池组为矿用基站内置电池 ，镍氢电池组串并联，10000mAh，电压DC48V。
进一步，为满足防爆和本质安全的要求所述箱体和上盖都采用Q235A钢板制成，箱体具有下连接部，上盖具有上连接部，上连接部和下连接部的接触面为隔爆结合面。
进一步，所述基站集成控制、时钟、接入、基带、射频功能，通过Um接口与手持设备UE通信，同时通过光模块接口经光缆与基站控制器相连。
进一步，所述天线为无源简单设备，天线将信号无线传输到本安手机或其他手持设备，也可接收本安手机或其他手持设备的信号，数据采集模块轮循所有的定向天线，采集数据并存储在外部存储器中。
进一步，基站控制器可以用于矿用基站和交换机之间的协议转换和数据传输，从无线同步板中提取时钟，然后把时钟传给所有矿用基站，使各个基站同步工作。
进一步，显示屏观察装置设在上盖的开口下方，显示屏观察装置包括显示屏、有隔爆作用的钢化玻璃、观察窗压板、显示屏固定板、显示屏底座。
进一步，所述钢化玻璃设置在上盖的开口下方，钢化玻璃与上盖之间采用紫铜垫相隔，形成防爆构造，观察窗压板将钢化玻璃压紧在上盖下方，观察窗压板与钢化玻璃之间采用橡胶垫做缓冲层，通过显示屏固定板将显示屏及显示屏底座与上盖连接，将显示屏固定在钢化玻璃下方。
进一步，所有隔爆面精加工后进行处理，表面粗糙度值不大于Ra6.3um，所述接入器的电器间隙至少为18mm，发电距离至少为14mm。
本实用新型技术的有益效果为：
1、更优的隔爆兼本质安全型基站设备结构，根据本实用新型的隔爆兼本安型基站防爆性能满足国家标准 GB 3836.1—2010 爆炸性环 境 第 1 部分：设备通用要求»、GB3836.2—2010 «爆炸性环境 第 2 部分：由隔爆外壳“d”保护的设备»、GB 3836.3—2010 «爆炸性环境 第 3 部分：由增安型“e”保护的设备»、GB 3836.4—2010 «爆炸性环境 第 4部分：由本质安全型“i”保护的设备»的规定，制成隔爆兼本质安全型。
2、使用最新的5G通信技术，使矿井下信息交流更快捷。
3、矿用5G无线通信系统集成度和安全性更高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型矿用隔爆兼本安型5G无线基站基本构造示意图。
图2为本实用新型矿用隔爆兼本安型5G无线基站设备主视图；
图3为本实用新型矿用隔爆兼本安型5G无线基站俯视图；
图4为本实用新型矿用隔爆兼本安型5G无线基站侧视图；
图5为本实用新型矿用隔爆兼本安型5G无线基站的显示屏观察装置结构图。
图6为本实用新型矿用隔爆兼本安型5G无线基站连接原理示意图。
具体实施方式
下面，参考附图，对本实用新型进行更全面的说明，附图中示出了本实用新型的示例性实施例。然而，本实用新型可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本实用新型全面和完整，并将本实用新型的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。
为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。
根据附图1-5，根据本实用新型的一种矿用隔爆兼本安型5G无线基站100，属于矿用无线通讯系统中的基站设备，实现煤矿井下无线信号覆盖，为本安型矿用本安手机在煤矿井下的应用提供5G无线网络环境，实现煤矿井下与地面、无线与无线，及无线与有线的互联互通。矿用基站由隔爆外壳、基站，光模块、BK-100VA控制变压器、内置电池组和定向天线等组成。
所述基站集成控制、时钟、接入、基带、射频等功能，通过Um接口与手持设备UE通信，同时通过光模块接口经光缆与基站控制器相连。
基站控制器可以用于矿用基站和交换机之间的协议转换和数据传输，从无线同步板中提取时钟，然后把时钟传给所有矿用基站，使基站同步工作。
5G无线基站的构造如下：
其包括BK-100VA控制变压器、控制器、光模块、基带、内置电池组、定向天线、射频模块、数据采集模块等，上述构件安装在防爆外壳内，所述防爆外壳包括箱体1，上盖2，为满足防爆和本质安全的要求所述箱体1和上盖2都采用Q235A钢板制成，箱体1内设置电池组3，所述电池组为矿用基站内置电池 ，镍氢电池组串并联，10000mAh，电压DC48V，理论供电时间不小于2小时。还包括芯板31、交换机4、出线孔5、开关6、显示屏观察装置7。其中上盖2与箱体1通过铰链11连接，上盖2上设有手柄12和铭牌13，箱体1内部底面上设置电池组3，电池组3两侧竖直设有芯板台柱32，所述芯板台柱共4个，用于支撑和垫高芯板31，使得芯板31位于电池组3的上方，芯板31采用胶木板制成，胶木板内部安装固定各种电子元器件。箱体一侧的侧壁上设有开关6,为了适用于矿山内部隔爆和本安的要求，所述开关6设置为旋钮开关，用于控制整台设备电源的连接与断开。开关6与设备的控制变压器、电池电源适配器部件连接，从而控制电池、控制器等部件工作。
所述箱体1和上盖2都为隔爆外壳，箱体1和上盖2的接触面采用隔爆结合面设计，所有隔爆面精加工后进行处理，表面粗糙度值不大于Ra6.3um；所有隔爆面经磷化后涂201-1置换型防锈油、所有隔爆面不得有明显的机械划痕，不得涂任何油漆，隔爆外壳精加工后，需要经过水压试验，能够受压1MPa，持续10+2s，无渗水现象和无影响隔爆性能的永久性变型即为合格。箱体具有下连接部44，上盖具有上连接部43，上连接部43和下连接部44的接触面为隔爆结合面，上连接部和下连接部之间采用紧固件连接，所述紧固件可为螺栓，紧固件需采取放松和防锈措施。箱体1和上盖2需要安装的标牌等采用铆接的方式固定在外壳表面，铆钉孔底厚不小于3.5mm。并且接入器的电器间隙至少为18mm，发电距离至少为14mm。外壳外表面喷醇酸漆两道，内表面（隔爆面除外）经除锈处理后涂防锈漆底漆，再喷1321耐弧漆。经上述处理加工的外壳（包括箱体和上盖）满足隔爆兼本安要求，使得所述基站接入器适于在矿山这一特殊环境下使用。
显示屏观察装置7设在上盖2的开口9下方，显示屏观察装置7包括显示屏71，有隔爆作用的钢化玻璃72，观察窗压板73，显示屏固定板74，显示屏底座75，紫铜垫76，橡胶垫77。所述钢化玻璃72设置在上盖2的开口下方，钢化玻璃72与上盖2之间采用紫铜垫相隔，形成防爆构造，观察窗压板73将钢化玻璃72压紧在上盖下方，观察窗压板75与钢化玻璃72之间采用橡胶垫77做缓冲层，显示屏71和显示屏底座75位于钢化玻璃72下方，通过显示屏固定板74将显示屏71及显示屏底座75与上盖连接，将显示屏固定在钢化玻璃72下方。通过所述钢化玻璃能够直观看到显示屏的显示内容，所述显示内容为基站内各检测部件获取的参数。
根据本实用新型的5G基站的连接及工作原理如下：
矿用隔爆本安型5G无线基站通过电源AC660V接入，通过控制变压器转为AC127V，AC127V输入电源适配器为电池供电和充电，电池输出DC48V为矿用隔爆本安型无线基站供电，矿用隔爆本安型无线基站通过光纤与基站接入器连接，接收基站接入器输入的信号，无线基站设有四个天线，所述天线为无源简单设备，通过天线输出与矿用其他本安ib设备无线连接，实现5G信号的无线传输。
数据传输功能部分：与井下矿用隔爆兼本安型（5G）无线基站接入器、井上5G无线通信系统连接，实现第5代无线通信功能。与井下其他矿用隔爆兼本安型基站接入器（5G）设备级联，实现井下5G无线通信多区域覆盖。传输方式采用光模块传输，传输速率达到10Gbps以上，传输距离远，传输距离不小于10km，与矿用隔爆兼本安型（5G）无线基站级联数量多，共8个。设备稳定性高。
所述基站的基带将采集到的射频电子信号或识别卡等数据、手机或其他手持设备的无线限号等一起复用到通信链路上，上传至基站控制器，控制器对各种信号进行处理和转换，分别传输至射频模块、数据采集模块，所述射频模块接收通信天线传来的无线通讯信号，将数据传输到基站基带。天线将信号无线传输到本安手机或其他手持设备，也可接收本安手机或其他手持设备的信号，数据采集模块轮循所有的定向天线，采集数据并存储在外部存储器中。采用四个天线，可以实现系统覆盖范围更广。
根据本实用新型的KT165-F（5G）矿用隔爆兼本安型无线基站防爆性能按照国家标准GB 3836.1—2010爆炸性环境 第1部分：设备通用要求»、GB 3836.2—2010 «爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备»、GB 3836.3—2010 «爆炸性环境 第3部分：由增安型“e”保护的设备»、GB 3836.4—2010 «爆炸性环境 第4部分：由本质安全型“i”保护的设备»的规定，制成隔爆兼本质安全型。
1.1执行标准
GB/T191-2000包装贮运图示标志
GB 3836.1-2010爆炸性环境 第1部分：设备通用要求
GB 3836.2-2010爆炸性环境 第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备
GB 3836.3-2010爆炸性环境 第3部分：由增安型“e”保护的设备
GB 3836.4-2010爆炸性环境 第4部分：由本质安全型“i”保护的设备
GB/T2829-2002 周期检验计数抽样程序及表（适用于对过程稳定性的检验）
GB/T13384-1992机电产品包装通用条件
GB/T10111 利用随机数骰子进行随机抽样的方法
GB9969.1-1998 工业产品使用说明书总则
MT209-90煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求
MT210-90煤矿通信、检测、控制用电工电子产品基本试验方法
AQ1043-2007 矿用产品安全标志标识
2.防爆型式、基本参数
2.1 型式：矿用隔爆兼本质安全型、防爆标志“Exd[ib]IMb”
2.2环境条件
环境温度：0～40℃
相对湿度：≤95%RH（+25℃时）
大气压力：80～106kPa
在有甲烷、煤尘爆炸性混合物的煤矿井下使用
2.3 电气性能
2.4.1 技术指标
①输入电压：AC660V；定向天线功率≤1W（域功率）。
②电池组：镍氢电池组由45节1.2V的电池组成，10000mAh，电压48V，理论供电时间不小于2小时。
2.4.1.1基站与基站之间和基站与接入器之间的有线通信
a) 传输方式：光纤；
b) 发射功率：-8dBm ～ -14dBm；
c) 接收灵敏度：≤-30dBm；
d) 传输速率：理论不小于1 Gbps；
e) 传输距离不小于10km；
f) 端口数量：1个
g)通信信号峰值电流：≤30mA。
2.4.1.2 基站与手机之间无线通信
a)工作频率：1805-1880/2110-2170/3300-3600MHz；
b) 传输速率：峰值速率达到Gbit/s
c) 空口接口时延：1ms左右
d) 发射功率：≤30dBm；
e)接收灵敏度：≤-105dBm；
f) 每台基站下每小区可同时通话的手机用户数：192个；
g) 基站与手机通信距离：0～300m（无遮挡）。
2.4.2 基本功能
a) 基站具有与KT165-S（5G）、KT65-S矿用本安型手机之间实现无线通信功能；
3.结构概述
3.1、外形结构
尺寸（长*宽*高）490mmx440mmx220mm；
3.2、重量： 50kg
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
