Многофункциональная опора Российский патент 2024 года по МПК E04H12/08 

Изобретение относится к области строительства, а именно к опорным конструкциям, в частности к многофункциональной опоре (МФО), предназначенной для размещения на ней антенн сотовой связи, светильников уличного освещения и другого оборудования, которая может быть использована при проектировании и строительстве на заселенных территориях.

Известно размещение оборудования информационной связи на специально построенных вышках связи, изготовленных по каркасной технологии, в виде сочлененных трубных секций и т.д. Размещают же оборудование радиомодулей, как правило, без дополнительной защиты, а соединительные кабели прокладывают по элементам конструкции при этом каждый оператор устанавливает свои модули и антенны, навешивает их на разных уровнях.

К недостаткам данного монтажа высокочастотного оборудования связи и другого оборудования, в частности радиомодулей и соединительных кабелей, можно отнести парусность конструкции, большую длину высокочастотного кабеля, соединяющего радиомодули с антеннами - так как чем длиннее кабель, тем меньше КПД на выходе антенны, что отрицательно сказывается на качестве связи, и приводит к вынужденному увеличению мощности базовой станции и радиомодулей. К недостаткам так же можно отнести воздействие природных и техногенных осадков, на не защищенные кабели и оборудование, возможность гнездования птиц на оборудовании радиомодулей.

Из уровня техники известна «Смарт опора» сотовой связи (см. патент РФ №2770536, МПК Е04Н 12/00, 12.10.2020), представляющая собой полый ствол, соединенный с фундаментом, размещенное на нем антенное оборудование и станцию управления, и выполненный с возможностью размещения на стволе осветительного оборудования. В известной опоре антенное оборудование выполнено в виде антенны с радиомодулем и базовой станцией, причем антенна и станция управления выполнены в виде единого блока посредством их размещения в полом стальном корпусе обтекаемой формы и установлены в верхней части полого ствола так, что блок антенны и станции управления являются продолжением полого ствола, причем базовая станция антенного оборудования размещена в термошкафу, закрепленном к фундаменту.

Недостатком известной конструкции является то, что термошкаф установлен в основании опоры, как единый конструктив с опорой. Такое техническое решение ограничивает возможность размещения самой опоры с термошкафом вдоль автодорог или внутри жилых комплексов, где нет места под термошкаф рядом с опорой, а также в этом случае создается громоздкая не эстетичная конструкция, что делает не возможным размещение таких конструкций в городах. Кроме того, известная опора обладает меньшей несущей способностью из-за нагрузок на основание опоры от термошкафа и большими затратами на фундамент и разгрузочную раму под термошкаф.

Недостатком является также недостаточная функциональность опоры, ввиду отсутствия модулей в нее составе, которые обеспечивают потребности человека в необходимом функционале.

Из уровня техники известна базовая станция интегрированной связи 5G (см. патент CN 212305673 U, 05.01.2021, МПК F21S 8/08) относящаяся к уличному фонарю, украшающему интегрированную базовую станцию связи типа 5G. Базовая станция содержит кабину оборудования связи, используемую для управления сигналом связи, модуль уличного фонаря соединен с кабиной оборудования связи кабелем и содержит заглубленное в землю железобетонное основание, закрепленный на железобетонном основании фонарный столб, антенну связи, расположенную в верхней части фонарного столба и осветительную лампу, расположенную на фонарном столбе. Столб уличного фонаря устойчиво крепится к земле через железобетонное основание, сигнал связи передается через антенну связи, расположенную в верхней части столба уличного фонаря.

Недостатком известной конструкции является расположение дополнительного оборудования и устройств вне опоры, отсутствие многофункциональности устройства, вследствие отсутствия модульного принципа построения и невозможность интеграции нового оборудования, а также сложность монтажа/демонтажа оборудования, а также не возможность использования опоры под самые распространенные стандарты связи 3G и 4G. Ограничение на использование в силу климатических условий в регионах, где есть снежный покров.

Задачей предлагаемого изобретения является создание многофункциональной опоры повышенной функциональности и универсальности. В основе конструкции лежит модульный принцип построения, что придает многофункциональность, а также возможность интеграции дополнительного оборудования.

Техническим результатом заявленного решения является расширение арсенала средств, для организации сотовой связи в крупных населенных пунктах, позволяя разместить на одной опоре устройства различного назначения, а также повышение надежности и долговечности конструкции и улучшение ее эксплуатационных свойств, в том числе за счет повышения быстроты монтажа/демонтажа всех элементов конструкции.

Технический результат достигается тем, что многофункциональная опора, представляет собой полый ствол обтекаемой формы, соединенный с фундаментом, размещенное на нем, антенное оборудование, выполненное в виде антенны сотовой связи с радиомодулем, дополнительное оборудование, термошкаф, базовую станцию антенного оборудования размещенную в термошкафу. Многофункциональная опора состоит из металлических секций с нишами для размещения дополнительного оборудования, выполненного в виде модульных конструкций, при этом в нишах опоры расположено дополнительное оборудование в виде связанных между собой модулей антенны сотовой связи установленной в верхней торцевой части опоры. Кроме того непосредственно в нишах опоры расположено дополнительное оборудование в виде связанных между собой модуля осветительного оборудования, выполненного в виде, по меньшей мере, одного осветительного элемента, установленного в верхней части корпуса полого ствола опоры, модуля электрозаправочной станции для автомобилей, модуля метеорологических датчиков, модуля камеры видеонаблюдения, модуля динамиков оповещения, а в основании опоры выполнен отсек для крепления оборудования в виде радиоблоков и блоков питания оборудования радиорелейной связи. Термошкаф устанавливается на расстоянии от опоры от 0,1 м до 100 м, внутри него расположена базовая станция антенного оборудования, аккумуляторные батареи, оборудование системы питания базовой станции сотовой связи, распределительный шкаф электроучета, коммутационное оборудование, сверху термошкафа закреплены радиомодули, для управления сигналами связи и соединенные с антенным оборудованием посредством системы питания в виде фидерного кабеля для бесперебойной работы дополнительного оборудования, расположенного в нишах.

Кроме того, модули расположенные внутри опоры связаны между собой при помощи фланцевых соединений и/или соединений телескопического типа.

Кроме того, модули расположенные внутри опоры установлены с возможностью поворота вокруг вертикальной оси опоры.

Кроме того, внешний диаметр модулей расположенных внутри опоры не превышает 350 мм.

Кроме того, корпуса модулей расположенных внутри опоры выполнены из пластика.

Кроме того, для доступа к расположенному в основании опоры отсеку для крепления оборудования в виде радиоблоков и блоков питания оборудования радиорелейной связи в основании опоры сделано окно, а также выдвижные полозья для крепления оборудования во внутренней полости опоры.

Кроме того, радиомодули установленные сверху термошкафа задекорированы кожухом, выполненным в виде декоративных панелей. Боковые грани кожуха снабжены вентиляционными отверстиями. Такое расположение улучшает эстетичность всего решения многофункциональной опоры и облегчает доступ к оборудованию в процессе обслуживания.

Основное преимущество опоры

ее многофункциональность и модульность. Единожды спроектированное и реализованное решение с подготовленными коммуникациями (кабели питания, волоконно-оптические кабели, кабели системы оповещения) позволит в будущем производить изменение функционального назначения опоры с минимальными капитальными затратами.

Благодаря новой, эффективной компоновке дополнительное коммуникационное оборудование может работать эффективно и стабильно.

На фиг. 1 представлен общий вид многофункциональной опоры.

На фиг. 2 - представлен увеличенный вид А на фиг. 1.

На фиг. 3 - представлен увеличенный вид Б на фиг. 2.

Многофункциональная опора (МФО) выполнена следующим образом.

Конструкция многофункциональной опоры представляет собой фундамент, в виде железобетонного основания, с установленным на нем полым стволом опоры 1. Цельнометаллическую конструкцию опоры изготавливают из бесшовной трубы. Толщина металла - не менее 3 мм, а покрытия нанесено путем горячего цинкования металла.

Такая конструкция позволяет и обеспечивает возможность наращивать высоту опоры до 30 м. Это самая востребованная высота антенно-мачтовых сооружений сотовыми операторами.

Новым является то, что многофункциональная опора состоит из металлических секций с нишами 2 в теле опоры 1 для размещения модулей оборудования. Ниши 2 позволяют получить легкий доступ для монтажа дополнительных модулей оборудования, без перестановки модулей в конструкции опоры. Корпуса модулей - могут быть выполнены из пластика, что упрощает изготовление и монтаж, а также в целом удешевляет затраты на производство.

Конструкция МФО - выполнена в едином конструктивном размере.

В основе конструкции МФО лежит модульный принцип построения, что придает многофункциональность, а также возможность интеграции оборудования. Это позволяет дополнять, изменять конструкцию без риска усложнения или потери управляемости. Посадочные места, используемые в ее конструкции модулей оборудования связи и дополнительного оборудования унифицированы, что позволяет и дает возможность изменять их количество - уменьшая или наращивая модули. Количество ниш ограниченно несущей способностью металлоконструкции, и может нести до 10 модулей дополнительного оборудования. Кроме этого, на опоре обязательно устанавливают следующие модули: две антенны 3 сотовой связи, камеру 4 видеонаблюдения, электрозаправочную станцию 5, оборудование системы питания базовой станции сотовой связи, аккумуляторные батареи, динамик оповещения, метеорологический датчик.

Устанавливаемые внутри опоры 1 модули связаны между собой, при помощи фланцевых соединений и соединений телескопического типа. Модули могут быть расположены в любой последовательности. Кроме того, имеется возможность изменения пространственной конфигурации опоры 1 и состава функциональных элементов системы и их ориентации. А именно, возможность поворота каждого отдельного модуля МФО (кроме основания) вокруг вертикальной оси на произвольный угол без демонтажа других модулей. Это возможно, так как ниши 2 в теле опоры 1 под модули оборудования предусмотрены по всему телу опоры 1 и имеют универсальный размер.

Каждый модуль, который устанавливается в ниши 2 МФО, имеет единый конструктивный размер - а именно внешний диаметр устанавливаемого модуля не превышает 350 мм. При этом, диаметр модуля, устанавливаемого сверху цоколя МФО, должен соответствовать диаметру цоколя.

Новым в конструкции МФО является также то, что внешний подвес любого оборудования исключен.

В конструкции МФО применяют компактное исполнение антенны 3 сотовой связи тубусного типа 4-х диапазонов, кабели от которой убраны внутрь опоры. Также оборудование связи, дополнительное оборудование интегрированы в одной конструкции. Широкое внутреннее пространство опоры облегчает монтаж и дальнейшее обслуживание. Оборудование связи и дополнительное оборудование, а также электрозаправочная станция 5 для автомобилей закамуфлированы таким образом, что их кабели скрыты внутри опоры, что дает визуальную привлекательность конструкции.

Для скрытого размещения части блоков оборудования, а именно радиоблоков и блоков питания оборудования радиорелейной связи, используется внутренняя часть опоры 1 в нижней части, где выполнен отсек 6 для крепления оборудования. Для чего в теле основания опоры сделано окно и оборудованы выдвижные полозья 7 для крепления оборудования во внутренней полости опоры, а также для облегчения монтажа, демонтажа и обслуживания оборудования. Само оборудование радиоблоков или оборудования модуля базовой станции или оборудования радиорелейной связи размещается на внутренней стороне металлической двери 8, которое закрывает окно и закрепляется на ней.

Сверху термошкафа 9 закреплены радиомодули и задекорированы кожухом. Это позволяет улучшить теплоотдачу и за счет этого достигается простота монтажа и обслуживания опоры.

Термошкаф 9 может быть установлен как рядом, например, от 0,1 м на расстоянии от опоры, так и на расстоянии до 100 м от опоры. Корпус термошкафа 9 установлен на фундаменте, в котором предусмотрено несколько отверстий для обслуживания кабелей. Реализация вышеуказанного технического решения облегчает проверку и техническое обслуживание кабелей. Между корпусом термошкафа 9 и опорой 1 выполнена шахта проходящая под землей. Внутри нее проложен кабельный канал, а кабели пропущены через внутреннюю часть кабельного канала. Термошкаф 9 соединен с опорой 1 посредством системы питания в виде фидерного кабеля заданной длины и диаметра, для бесперебойной работы оборудования, расположенного в нишах 2.

Термошкаф 9 удобно использовать, в случае если опора 1 установлена у автомобильной дороги, а рядом с ней проходит пешеходная дорога. В этом случае, под пешеходной дорогой прокладывают коммуникационные кабеля для оборудования, и затем они выводятся в термошкаф, расположенный через дорогу. За счет этого решения, он более гармонично интегрирован с городским зеленым поясом и прилегающими улицами, улучшая внешний вид улицы и позволяет скрыть и гармонично расположить оборудование, например, вдоль дорог или внутри дворовых территорий жилых кварталов, либо на парковках.

Особенностью заявляемого решения является то, что термошкаф и радиомодули, устанавливаются не на опоре, и не в основании опоры, а на расстоянии от нее. Радиомодули используются для генерации частот всех диапазонов используемых операторами сотовой связи, что расширяет применимость технического решения в целом.

Многофункциональная опора служит корпусом для размещения соединенных между собой модулей:

1) антенны сотовой связи - 3G/4G/5G, тубусного типа, установленных на сверху опоры и соединенными с радиомодулями системой питания, выполненной в виде фидерного кабеля, заданной длины и диаметра. Антенны сотовой связи установлены в верхней торцевой части МФО и крепятся специально разработанным крепежом для тубусных антенн к торцу МФО.

2) динамики оповещения - расположены непосредственно в нише опоры, и выполнены в виде блока со встроенной влагостойкой акустикой для обеспечения речевого оповещения и привлечения внимания в экстренных ситуациях, информационного оповещения и музыкального сопровождения, а также для возможности экстренной связи с оперативными и справочными городскими службами. Также имеется функция включения/выключения по расписанию, либо при подаче напряжения с защитой от перепадов.

3) камеры видеонаблюдения - расположены непосредственно в нише опоры, и выполнены в виде блока системы видеонаблюдения, которая позволяет производить локальное наблюдение за объектами при помощи современной камеры, поддерживающей формат FULL HD съемки. Система видеонаблюдения отвечает за безопасность общества, а также предоставляют информацию людям о свободных парковочных местах. Круглосуточное видеонаблюдение, дополнительно усиленное возможностями программных комплексов по аналитике получаемого изображения (лица людей, номера машин, использование парковочного пространства и т.д.).

4) метеорологические датчики - расположены непосредственно в нише опоры, и выполнены в виде блока датчиков для измерения уровня шума, скорости ветра, влажности и температуры, а также внутри данного модуля, может быть установлен анализатор качества воздуха. Указанные датчики отслеживают погодные условия, качество окружающего воздуха и температуру. Размещенные в опорах, они собирают информацию об окружающей среде в режиме реального времени.

5) осветительное оборудование - непосредственно в нише опоры расположено осветительное оборудование, выполненное в виде, по меньшей мере, одного осветительного элемента, при этом осветительный элемент может быть установлен на верхнем торце или на верхней части полого ствола опоры.

6) электрозаправочную станцию для автомобилей - возможность зарядки электромобилей. Встраиваемая в нижнюю нишу в опоре, она позволяет оперативно подзарядить электромобиль, а также выполнить полноценную зарядку во время ночной парковки. Зарядная станция обеспечивает подзарядку электромобилей, электросамокатов, сигвеев и т.д. Антивандальное исполнение розетки с возможностью удаленного управления процессом зарядки при помощи приложения на смартфоне и доступа к платежным системам оплаты услуг. Имеется возможность заряда для 2-х автомобилей одновременно 3 и 7 кВт. Зарядная сила тока не менее 150 ампер, рабочий диапазон температур от -40 до +45 градусов с обеспечением безопасной блокировки питания до и после заряда

Многофункциональная опора также содержит:

7) термошкаф, выполненный в виде корпуса, для размещения базовой станции антенного оборудования. Термошкаф может быть установлен как рядом, например, от 0,1 м на расстоянии от опоры, так и на расстоянии до 100 м от опоры. Термошкаф соединен с опорой посредством системы питания в виде фидерного кабеля заданной длины и диаметра, для бесперебойной работы оборудования, расположенного в нишах.

8) радиомодули - расположены сверху термошкафа, и соединяются с антенной, системой питания и коммутационным оборудованием. Радиомодули задекорированы кожухом, выполненным в виде декоративных панелей. Боковые грани кожуха снабжены вентиляционными отверстиями. Такое расположение улучшает эстетичность всего решения многофункциональной опоры и облегчает доступ к оборудованию в процессе обслуживания.

9) оборудование системы питания базовой станции сотовой связи, аккумуляторные батареи, а также оборудование для преобразования 380 В АС в 48 В DC мощностью от 3 до 6 кВт - установлены в термошкафу, обеспечивают питание оборудования телекоммуникаций, расположенное на опоре.

Многофункциональная опора с таким функционалом позволяет реализовать несколько решений одновременно. Прежде всего, обеспечить покрытие территории беспроводными сетями связи с предоставлением доступа мобильным абонентам, а также для подключения устройств по технологии NB-IoT (технология узкополосного LTE для сервисов интернета вещей).

Кроме того, каждая многофункциональная опора является хабом инфокоммуникационной структуры, поскольку к нему подводится не только электропитание, но и транспортные волоконно-оптические линии связи с запасом по емкости и, при необходимости, иные линии связи специального назначения (например, линия оповещения гражданской обороны МЧС), что позволит в перспективе решать задачи по добавлению новых сервисов и услуг.

Основное преимущество опоры - ее многофункциональность и модульность. Единожды спроектированное и реализованное решение с подготовленными коммуникациями (кабели питания, волоконно-оптические кабели, кабели системы оповещения) позволят в будущем производить изменение функционального назначения опоры с минимальными капитальными затратами.

Благодаря новой, эффективной компоновке дополнительное, коммуникационное оборудование может работать эффективно и стабильно.

Промышленная применимость заявляемого изобретения подтверждается примером конкретного выполнения.

Установку и сборку заявляемой многофункциональной опоры осуществляют следующим образом.

Опору устанавливают на фундамент выполнен в виде винтовой сваи, которую вкручивают в грунт до расчетных отметок. Затем на фланец винтовой сваи, выполненный в верхней ее части, с помощью грузоподъемного механизма монтируют сам ствол опоры, представляющий собой мерный отрезок цилиндрической трубы с приваренным фланцами с обеих сторон.

Далее производится крепление фланца полого ствола опоры к фланцу винтовой сваи посредствам специальных болтов с гайками, служащих способом последующего выравнивания вертикальности смонтированной опоры.

Корпус термошкафа устанавливают в непосредственной близости от опоры на расстоянии от 0,1 м до 100 м от опоры и крепят на фундаменте. Материал корпуса - оцинкованная сталь с дополнительной защитой от коррозии. Между корпусом термошкафа и опорой выполняют подземную шахту, внутри которой прокладывают кабельный канал, а кабели пропускают через внутреннюю часть кабельного канала. Доступ к кабелю обеспечивается при помощи технологических люков обслуживания, выполненных у основания опоры и у термошкафа. Также обеспечивается естественный приток воздуха для вентиляции.

Затем монтируются антенна сотовой связи. Антенны сотовой связи закреплены в верхней торцевой части МФО. Корпус модуля антенны сотовой связи выполнен обтекаемой формы и имеет тот же диаметр, что и полый корпус опоры. Например, антенна может быть установлена на высоте 20-29 м, что обеспечивает наибольший охват территории и абонентов для предоставления сервиса. Например, есть возможность закрепить 2 антенны 4-х диапазонных 3-х секторных с вертикальным разносом, что обеспечивает возможность полноценного использования двумя-четырьмя операторами сотовой связи.

Далее монтируют модули дополнительного оборудования, располагая их в нишах полого ствола опоры, ниже антенны сотовой связи, которое устанавливается в зависимости от потребностей. Все кабели и соединительные элементы размещают внутри полого ствола.

Таким образом, ко всем основным внутренним узлам организован быстрый доступ для обеспечения технического обслуживания.

Предлагаемая многофункциональная опора позволяет расширить арсенал существующих средств, для организации сотовой связи в населенных пунктах, разместить на одной опоре устройства различного назначения. Решение также позволяет удобно и быстро проводить монтаж, демонтаж и обслуживание оборудования, за счет наличия технологических люков, дверец, отверстий и пр.

Кроме того, опора обладает высокой устойчивостью, и рассчитана на работу при воздействии различных видов нагрузок (ветровая, снеговая, гололедная).

Изобретение относится к области строительства, а именно к опорным конструкциям, в частности к многофункциональной опоре (МФО). МФО представляет собой полый ствол обтекаемой формы, соединенный с фундаментом, размещенное на нем антенное оборудование, выполненное в виде антенны сотовой связи с радиомодулем, дополнительное оборудование, термошкаф, базовую станцию антенного оборудования, размещенную в термошкафу. МФО состоит из металлических секций с нишами для размещения дополнительного оборудования, выполненного в виде модулей. В нишах опоры расположено дополнительное оборудование в виде связанных между собой модулей антенны сотовой связи, установленной в верхней торцевой части опоры. В нишах опоры расположено дополнительное оборудование в виде связанных между собой модуля осветительного оборудования, модуля электрозаправочной станции для автомобилей, модуля метеорологических датчиков, модуля камеры видеонаблюдения, модуля динамиков оповещения, а в основании опоры выполнен отсек для крепления оборудования в виде радиоблоков и блоков питания оборудования радиорелейной связи. Термошкаф устанавливается на расстоянии от опоры от 0,1 м до 100 м, внутри него расположена базовая станция антенного оборудования, аккумуляторные батареи, оборудование системы питания базовой станции сотовой связи, распределительный шкаф электроучета, коммутационное оборудование, сверху термошкафа закреплены радиомодули для управления сигналами связи, соединенные с антенным оборудованием посредством системы питания в виде фидерного кабеля для бесперебойной работы дополнительного оборудования, расположенного в нишах. Техническим результатом заявленного решения является расширение арсенала средств, а также повышение надежности и долговечности конструкции и улучшение ее эксплуатационных свойств, в том числе за счет повышения быстроты монтажа/демонтажа всех элементов конструкции. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Многофункциональная опора, представляющая собой полый ствол обтекаемой формы, соединенный с фундаментом, содержащая размещенное на нем антенное оборудование, выполненное в виде антенны сотовой связи с радиомодулем, дополнительное оборудование, термошкаф, базовую станцию антенного оборудования, размещенную в термошкафу, отличающаяся тем, что многофункциональная опора состоит из металлических секций с нишами для размещения дополнительного оборудования, выполненного в виде модулей, при этом в нишах опоры расположено дополнительное оборудование в виде связанных между собой модулей антенны сотовой связи, установленной в верхней торцевой части опоры, кроме того, непосредственно в нишах опоры расположено дополнительное оборудование в виде связанных между собой модуля осветительного оборудования, выполненного в виде по меньшей мере одного осветительного элемента, установленного в верхней части корпуса полого ствола опоры, модуля электрозаправочной станции для автомобилей, модуля метеорологических датчиков, модуля камеры видеонаблюдения, модуля динамиков оповещения, а в основании опоры выполнен отсек для крепления оборудования в виде радиоблоков и блоков питания оборудования радиорелейной связи, при этом термошкаф установлен на расстоянии от опоры от 0,1 м до 100 м, внутри него расположена базовая станция антенного оборудования, аккумуляторные батареи, оборудование системы питания базовой станции сотовой связи, распределительный шкаф электроучета, коммутационное оборудование, сверху термошкафа закреплены радиомодули для управления сигналами связи, соединенные с антенным оборудованием посредством системы питания в виде фидерного кабеля для бесперебойной работы дополнительного оборудования, расположенного в нишах.

2. Многофункциональная опора по п. 1, отличающаяся тем, что модули, расположенные внутри опоры, связаны между собой при помощи фланцевых соединений и/или соединений телескопического типа.

3. Многофункциональная опора по п. 1, отличающаяся тем, что модули, расположенные внутри опоры, установлены с возможностью поворота вокруг вертикальной оси опоры.

4. Многофункциональная опора по п. 1, отличающаяся тем, что внешний диаметр модулей, расположенных внутри опоры, не превышает 350 мм.

5. Многофункциональная опора по п. 1, отличающаяся тем, что корпуса модулей, расположенных внутри опоры, выполнены из пластика.

6. Многофункциональная опора по п. 1, отличающаяся тем, что для доступа к расположенному в основании опоры отсеку для крепления оборудования в виде радиоблоков и блоков питания оборудования радиорелейной связи в основании опоры сделано окно, а также выдвижные полозья для крепления оборудования во внутренней полости опоры.

7. Многофункциональная опора по п. 1, отличающаяся тем, что радиомодули, установленные сверху термошкафа, задекорированы кожухом, выполненным в виде декоративных панелей, боковые грани которого снабжены вентиляционными отверстиями.