Гидрометрийн станцууд, усан сангийн далангийн шүүрэлтийн хяналт, үерийн аюулаас сэрэмжлүүлэх систем гэх мэт алсын зайн гидрологийн хяналтын системд Алсын терминалын нэгжийн (RTU) холбооны найдвартай байдал нь мэдээлэл цуглуулах бүх сүлжээнд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр станцууд нь ихэвчлэн нарны эрчим хүчний системд тулгуурлан эрчим хүчний сүлжээнд нэвтрэх боломжгүй бартаатай газар, голын хөндий, намгархаг газарт байрладаг.
Системийн найдвартай байдал, интеграцчлалыг сайжруулахын тулд нарны эрчим хүчийг нэгтгэсэн шилэн антен (нарны зай, антенны элементүүд болон хамгаалалтын хаалтуудыг нэг нэгж болгон нэгтгэдэг) нь гидрологийн RTU-ийн илүүд үздэг сонголт болсон. Гэсэн хэдий ч оновчтой болгохын зэрэгцээ найдвартай утасгүй дамжуулалтыг хангах антенныг сонгох нь хэт бага эрчим хүчний зарцуулалт болон талбайн аянгын хамгаалалтыг инженерийн гол сорилт хэвээр байна. Энэхүү гарын авлага нь антен сонгох, эрчим хүчийг оновчтой болгох, хэт хүчдэлээс хамгаалах стандарт инженерийн арга барилыг тодорхойлсон.
1. Нарны эрчим хүчийг нэгтгэсэн шилэн антен гэж юу вэ? Үндсэн давуу тал
Уламжлалт хээрийн мониторингийн тохиргоо нь нарны зай, аянгын бариул, олон чиглэлтэй шилэн антенныг угсрах шон дээр тусад нь суурилуулахыг шаарддаг. Энэхүү хуваах загвар нь кабель, холбогчийг суурилуулах, цаг агаарын хүнд нөхцөлд өртөхөд ихээхэн хөдөлмөр зарцуулдаг тул цаг хугацааны явцад эвдэрч, хөгшрөлтөд өртөмтгий болгодог.
Нарны нэгдсэн шилэн антен нь өндөр ашиг тустай антенны цацрагийн элементүүд, өндөр үр ашигтай нарны зай, цэнэглэх хяналтын хэлхээг удаан эдэлгээтэй шилэн (FRP) радом эсвэл нийлмэл бүтэцтэй нэгтгэдэг.
Гол давуу талууд:
Салхины өндөр эсэргүүцэл ба зэврэлтэнд тэсвэртэй : Шилэн утас нь маш сайн цахилгаан тусгаарлагч, давс цацах зэврэлтэнд тэсвэртэй, хүчтэй талбайн салхинд тэсвэртэй өндөр механик бат бэхийг санал болгодог.
Хялбаршуулсан суурилуулалт, эвдрэл гэмтлээс урьдчилан сэргийлэх : Өндөр нэгдсэн загвар нь гадны ил кабелийг арилгаж, зэрлэг ан амьтад, ширүүн салхи, механик элэгдлээс үүдэлтэй эвдрэлийн хэмжээг эрс бууруулдаг.
Бүх цаг агаарын хамгаалалт : стандартын дагуу IP67/IP68 өндөр чийгшилтэй, хэт өндөр температурт ус судлалын орчинд удаан хугацаагаар ажиллах боломжийг олгодог.
2. Давтамж ба ашигт тохирсон байдал: Утасгүй холболтыг ус судлалын RTU-д тохируулах
Сонголт хийх явцад RF-ийн параметрүүд нь RTU-д нэгдсэн холбооны модулиудад (4G/5G Cellular, NB-IoT, LoRa эсвэл Satellite модулиуд гэх мэт) яг таарч байх ёстой.
Үйлдлийн давтамжийн зурвасын тохирох байдал :
NB-IoT / Cat-1 / 4G LTE : Дэлхий даяар тархсан үүрэн холбооны операторуудыг дэмжихийн тулд 698 МГц–960 МГц ба 1710 МГц–2690 МГц-ийг хамрах ёстой.
LoRa / Өгөгдлийн радио : Ихэвчлэн 433 МГц, 470 МГц–510 МГц, эсвэл 868 МГц / 915 МГц-т төвлөрдөг.
Сонголт хийх гол дүрэм : Туссан цахилгаан алдагдлыг багасгахын тулд хүчдэлийн долгионы харьцаа (VSWR) нь үйл ажиллагааны зурвасын хүрээнд 2.0 (хамгийн тохиромжтой нь < 1.5) байх ёстой.
Олз ба чиг баримжаа :
Усны хяналтын RTU нь ихэвчлэн бүх чиглэлтэй антен ашигладаг бөгөөд санал болгож буй ашиг нь 5 дБ-аас 8 дБи хооронд байдаг..
Нийтлэг алдаа : Өндөр ашиг нь үргэлж сайн байдаггүй. Хэт их ашиг (> 10 дБи) нь босоо туяаны өргөнийг мэдэгдэхүйц нарийсгадаг. Хүчтэй салхинд угсрах шон бага зэрэг эргэлдэж байвал дохионы чанар эрс буурч эсвэл бүрмөсөн салгагдана. Харин эсрэгээр, алслагдсан хөдөө орон нутагт бага ашиг (< 3 дБи) хангалттай хүртээмжгүй байдаг.
3. Хэт бага эрчим хүч зарцуулдаг загвар: Үүлэрхэг өдрүүдэд батерейны бие даасан байдлыг нэмэгдүүлэх
Алсын RTU нь эрчим хүчний хэрэглээнд маш мэдрэмтгий 'Нарны хавтан + Батерей' системд тулгуурладаг. Антенны бүтэц өөрөө эрчим хүч хэрэглэдэггүй ч RF-ийн үр ашиг, нэгдсэн хяналтын хэлхээ нь нийт эрчим хүчний хэрэглээнд шууд нөлөөлдөг.
1. RF дамжуулалтын алдагдлыг багасгах (TX хүчийг багасгах)
Антенны ашиг хангалтгүй эсвэл VSWR өндөр байх үед RTU-ийн үүрэн болон радио модуль нь холболтыг хадгалахын тулд дамжуулах хүчийг (PA Power) автоматаар нэмэгдүүлж, эрчим хүчний оргил болон дундаж хэрэглээг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Алдагдал багатай, цацрагийн үр ашиг өндөртэй (үр ашиг > 70%) шилэн шилэн антеныг сонгосноор RTU нь бага гаралтын хүчээр найдвартай дамжуулж, батерейны ашиглалтын хугацааг уртасгадаг.
2. Нам тайван гүйдлийн цэнэгийн хянагчуудыг нэгтгэх
Хэрэв нэгдсэн антен нь дотоод нарны цэнэгийн хянагчтай бол түүний тайван (зогсоол) гүйдлийг үнэлэх шаардлагатай. Өндөр зэрэглэлийн үйлдвэрлэлийн хянагч нь 1 мА (эсвэл микроамп түвшний)-ээс бага хүчдэлийг татах ёстой. 15-30 хоног үргэлжилсэн бүрхэг үед хянагч өөрөө батарейгаа шавхахаас сэргийлэхийн тулд зогсолт горимд
3. Нарны энергийг хувиргах үр ашиг ба өнцгийг оновчтой болгох
Нэгдсэн нарны хавтангууд нь өндөр үр ашигтай монокристалл цахиур (үр ашиг > 22%) ашиглах ёстой. Суурилуулалтын явцад усны хуримтлал, унасан навч, цасан бүрхүүл нарны гэрлийг бүрхэхээс сэргийлж, эрчим хүчний ургацыг нэмэгдүүлэхийн тулд хазайлтын өнцгийг орон нутгийн өргөргийн дагуу тохируулна.
4. Гадаа хатуу ширүүн орчинд аянга цахилгаанаас хамгаалах ба газардуулга
Усны хяналтын станцуудыг ихэвчлэн уулын энгэр, голын эрэг, ил задгай усан дээр байрлуулдаг тул аянга шууд цохих, өдөөн хатгасан давалгааны гол бай болдог. Хэдийгээр шилэн бүрхүүл нь тусгаарлагч боловч дотоод металл радиаторууд болон цахилгаан кабель нь RTU эх хавтан руу өндөр хүчдэлийн гүйдэл дамжуулдаг.
1. DC-газардуулсан антенны RF интерфэйс
Дотоод DC-гаазтай дизайнтай антеннуудыг сонго. Тогтмол гүйдлийн нөхцөлд радиатор нь RTU-ийн RF портыг (SMA/N-төрөл) эвдрэлээс хамгаалахын тулд статик цахилгааны хуримтлал болон бага зэргийн өдөөгдсөн гүйдлийн гүйдлийг гадагшлуулж, газар руу богино залгааны үүрэг гүйцэтгэдэг.
2. Хийн гадагшлуулах хоолой ба коаксиаль хүчдэлийн хамгаалалт
Хийн ялгаруулах хоолой (GDT) -ээр тоноглогдсон үйлдвэрлэлийн зориулалттай коаксиаль хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжийг (SPD) RTU-д орохоос өмнө RF тэжээлийн шугамын дагуу суурилуулсан байх ёстой. Хүчдэлийн хамгаалалт нь наносекундын мужид (<10 нс) хариу өгөх хугацаатай, 10 кА – 20 кА (8/20 мкс) цэнэгийн цэнэгтэй байх ёстой..
3. Цахилгаан шугамын хэт хүчдэлийн хамгаалалт
Нэгдсэн антенны бүтцээс гарч байгаа нарны цэнэглэгч кабель нь цахилгаан тэжээлийн SPD -д холбогдох ёстой . Цахилгаан шугамууд нь өдөөгдсөн хүчдэлийн импульсийг амархан авдаг; RTU тэжээлийн удирдлагын хэлхээг хэт хүчдэлээс хамгаалахын тулд дор хаяж 10 кВ-ын импульсийн хамгаалалтад зориулагдсан хэт хүчдэлээс хамгаалах модулийг ашиглана.
4. Газардуулгын зөв систем
Хүчдэлээс хамгаалах төхөөрөмжүүд нь дэлхий рүү хүрэх бага эсэргүүцэлтэй замаас бүрэн хамаардаг. Ус судлалын талбай дахь газардуулгын хосолсон эсэргүүцэл нь 4 Ом-оос бага (эсвэл өндөр эсэргүүцэлтэй чулуурхаг газар 10 Ом-оос бага) байх ёстой. Антенны тулгуур, аянга хэмжигч, хүчдэлийн хамгаалалт, RTU металл хаалт зэрэг нь потенциалын тэгшитгэх газардуулгатай холбогдсон байх ёстой.
Дүгнэлт
Гидрологийн RTU-д нарны нэгдсэн шилэн антенныг сонгохдоо RF-ийн гүйцэтгэл, бүтцийн инженерчлэл, системийн эрчим хүчний удирдлага, цахилгаан соронзон хамгаалалтыг тэнцвэржүүлэх шаардлагатай..
бүхий антенныг зааж өгснөөр VSWR багатай, тохирох ашиг (5–8 дБи) ба үр ашигтай нарны элемент RTU дамжуулагчийн эрчим хүчний зарцуулалтыг багасгах боломжтой. Эдгээр арга хэмжээ нь хослуулан тогтмол гүйдлийн газардуулгатай дизайн, шугаман хүчдэлийн хамгаалалт, бага эсэргүүцэлтэй газардуулгын сүлжээтэй талбайн эвдрэлийг эрс багасгаж, хараа хяналтгүй хяналтын станцуудын урт хугацааны засвар үйлчилгээний зардлыг бууруулдаг.
