黄显良

（华信咨询设计研究院有限公司，浙江 杭州 310052）

1 雨水井通信基站供备电设计的背景分析

基站作为重要的无线电通信设备，在其覆盖范围内，所有的通信终端都需要与基站进行无线电信号连接才能有效收发无线电信号，实现可靠通信。为保持通信不间断，基站的工作需要电力的不间断支持，为此每个基站都需要单独配备一个供备电设备。目前比较常见的做法是在基站旁设置室外供电柜，内置蓄电池模块和电源控制系统模块，输入端与市电连接，输出端通过线缆与基站上的通信设备连接。室外供电柜最大的问题在于需要专门安排放置地点，对于人口众多、道路拥挤以及建筑密集的城市而言，空间限制较多，基站的建设寻址难度较高，继续在每个基站旁设置室外供电柜会导致基站建设寻址更加困难。在可预计的未来，城市网络化信息化建设要求达到WiFi全覆盖，会要求进一步提高基站密度，因而基站建设寻址的问题会进一步突出。针对室外供电柜的问题，产生了地埋式供电柜的方案，将供电柜做好防潮措施后埋入基站旁的地下。但在城市中，可供埋入供电柜的地面屈指可数，而且供电柜埋入地下后通风散热等问题也难以很好地解决[1]。

2 雨水井通信基站供备电技术可行性分析

井盖基站主要包括井盖和基站主体，井盖的底部设有连接机构，基站主体包括基站机柜和天线。井盖基站设备隐蔽，不存在视觉污染，且地下施工时物业协调和安装、维护较为方便。基站机柜通过连接机构设置在井盖的底部，天线设置在基站机柜的外壳上，基站机柜和天线通过馈线相连。

解决现有的基站安装在地面上占用地面空间及不美观的问题，检查井的井室标准高度不超过180 cm，井口直径最大150 cm，最小70 cm。以日本的类似技术方案为例，即使井盖和井座都换用了对无线信号无阻挡的FRP复合材料，在实际测试中其信号也仅能覆盖水平直径90 m、高度15 m的范围。采用这样的基站进行布局，会大大增加基站的数量，建设成本会显著提升，不利于通信发展。尤其重要的是高层建筑15 m以上就成为了信号盲区，而这个高度仅相当于普通民居5层楼的高度，这样的解决方案显然不能满足目前的通信需求。因此，有必要在保持基站功率不变的情况下，为基站供备电设备寻找一个合适的放置位置，既能够满足基站的用电需求，又能够不占用有限的地面空间[2]。

同样，井盖供电设备的设计与井盖基站相似。井盖（如雨水井）设备主要包括井盖和设备主体，底部设有连接机构，设备主体包括设备机柜和设备等。设备机柜通过连接机构设置在井盖的底部，设备则在机柜内部，利用电力线缆和通信线缆等通过机柜线槽于管线连接到地面杆塔基站设备，解决地面无空间安装机柜、城市建设要求不能新增机柜及不美观的问题[3-5]。在国内，道路两边的路灯杆、传输杆、监控杆以及电力杆等社会杆塔资源丰富，若进行大量基站部署，地面增加较多基站机柜或者使用拉远的方式进行引电（供电及备电），将可能导致建设成本显著提升，不利于通信发展。国家提出共享社会资源的理念并已开始大力发展实施，充分利用社会资源，减少资源浪费，如利用共享市政路灯杆、市政监控杆、传输杆以及电力塔等进行通信基站部署或补盲。同时，就近供备电成为了利用社会杆塔部署基站时需要解决的突出问题。

3 雨水井通信基站供备电技术设计

井盖通信基站一般适用于城市高端住宅小区、城市工业园区及中心商业街道的深度覆盖，城市园区易采用PADRRU、BookRRU以及mRRU等一体化微基站覆盖。其主设备的传统供备电需要从地面基站机房引电，经过地埋管线再到井盖基站，占用地面及地下较多资源。

共享市政路灯杆、市政监控杆、传输杆以及电力塔等社会杆塔一般位于城市道路两边，同样易采用PADRRU、BookRRU以及mRRU等一体化微基站覆盖，用于较小范围通信基站部署或补盲。杆塔上主设备的传统供备电需要从地面基站机房引电，经过地埋管线再到井盖基站，也占用地面与杆塔较多资源。

为解决共享杆塔或井盖基站的用电需求和基站供备电设备不占用有限地面空间之间的矛盾，可引入创新型的雨水井通信基站供备电设备，比从地面基站机房或者其他远程获取供备电更方便快捷，解决了基站供备电设备部署、管线路由、设计以及施工等难题[6]。

3.1 雨水井基站供备电设备结构设计

雨水井基站供备电设备包括埋设在地面下的雨水井成型模组。雨水井成型模组的形状为长槽形，上端开口于地面，井盖适配地扣合在开口上，两侧壁上分别设有凹槽，凹槽开口相对。两凹槽内均设有密封的埋地柜，两个埋地柜内分别设有蓄电池模组和电源控制模块，通过导线电连接，其中至少一个埋地柜通过导线连接市电和基站的通信设备。

为了解决基站供电需求和地面空间有限的矛盾，本方案设计的基站供备电设备被放置在雨水井下。雨水井包括一个井口，井口上扣合有井盖，井盖上设有过水孔供路面积水流入，井口下方是雨水井成型模组，其为长槽形结构，在道路施工时被整体埋设在路面以下。长槽形结构的两端分别连接雨水管，雨水管将道路上各个雨水井成型模组在地下连接成线成网。本方案中，对雨水井成型模组进行了改进，在其侧壁上分别设计了凹槽，凹槽的开口相对设计，凹槽内嵌入埋地柜。埋地柜为密封柜，内部安装有必要的设备，一个埋地柜中安置有蓄电池模组，另一个安置有电源控制模块[7]。这样的布局无需对雨水井成型模组的外轮廓做改动，也不会对道路土建施工尺寸进行调整，因此对土建施工的影响几乎为零。本方案将蓄电池模组和电源控制模块分别设置在两个埋地柜中，而这两个埋地柜又分别设置在雨水井成型模组槽体的两不同侧壁上，因此需要通过电连接将蓄电池模组和电源控制模块连接起来，以满足供备电的控制要求。此外，在至少其中一个埋地柜上还通过导线连接市电和基站的通信设备，例如可以沿井旁的线管走线，然后使输入端通过诸如路灯杆等市电设施与市电连接，输出端导通到基站上，与基站的通信设备连接，从而实现对基站的有效供电，同时又无需占用地面空间。另外，雨水井位于地面下，上面又有井盖盖住，因此内部的温度波动幅度相对周围气温波动幅度要小的多，通常情况能做到冬暖夏凉，对基站供备电设备的长期稳定运行有好处。尤其是蓄电池模块对温度变化比较敏感，在合适的温度范围内工作将有利于蓄电池使用寿命的延长。雨水井通信基站供备电设备结构如图1所示。

图1 雨水井通信基站供备电设备结构图

3.2 雨水井基站供备电主要设备功能及特点

埋地柜的上端设有可启闭的柜门，柜门设于井盖下。柜门可打开，以便安装检修内部设施，同时只有在井盖被打开的时候才可以打开柜门，因此减少了被随意破坏和被盗的可能性。由于位置较低，且处于雨水井下，因此可能时常有水滴落在柜门上。柜门的顶面设计成斜面，斜面靠近雨水井成型模组槽底方向的一侧为低端，可以引导水滴快速流入雨水井成型模组的槽底，保持柜门上的干燥[8]。

井盖横跨在雨水井成型模组的两侧壁上方，井盖对应柜门的位置在厚度方向上封闭，过水孔贯通地设于井盖的中间部分，这样从过水孔流入的水就不容易直接流淌到柜门上。

雨水井成型模组的槽底横跨地适配铺设有底部走线模块，底部走线模块的两端设有分别与两个埋地柜电连接的导线或接头，而两个埋地柜分别设于底部走线模块两端部的上方[9]。为了方便安装，将沟通两个埋地柜的部分设计成了模块化的底部走线模块。底部走线模块的尺寸与雨水井成型模组尺寸适配，也与两个埋地柜所在的空间位置适配。此外，底部走线模块上还设置有必要的导线或接头，只需要将底部走线模块铺设在雨水井成型模组的槽底，将两端的导线或接头适配地与上方的两个埋地柜电连接，然后将埋地柜安放到指定位置即可。这样可以大幅省略现场铺设导线的工序，提高施工效率。导线在底部走线模块内部受到保护，也可以避免导线裸露在雨水井成型模组槽底的不安全问题[10]。

埋地柜的材质为良好的导热材质，导热性较好，蓄电池模组和电源控制模块紧贴埋地柜的内侧壁安装，可以充分利用雨水井下的温度为蓄电池模组和电源控制模块降温散热。两埋地柜之间通过导线电连接，其中至少一个埋地柜还分别通过输入输出总线缆连接市电和基站的通信设备。实际安装过程，输入输出总线缆沿井旁的线管走线，然后输入线缆通过诸如路灯杆等市电设施与市电连接，输出线缆导通到基站上与基站的通信设备连接，从而实现对基站的有效供电。

4 结 论

井盖通信基站适用于城市高端住宅小区、城市工业园区及中心商业街道的深度覆盖，地面社会杆塔（如共享市政路灯杆、市政监控杆、传输杆以及电力塔等）基站适用于城市高端住宅小区楼宇、城市工业园区、城市道路及中心商业街道的深度覆盖，这两种类型的基站均可使用雨水井通信基站供电设备方案满足基站移动通信设备的用电与备电需求，不占用有限的地面空间，满足市政市貌要求。雨水井通信基站供电设备丰富了井盖基站及地面共享社会杆塔小型基站的供备电方案选型，也使得移动通信网络建设方案更容易实现，且设备隐蔽，覆盖效果好，不存在视觉污染，地下施工时物业协调和安装、维护较为方便。