便于快速拆装运维的5G基站一体化设备舱及其控制方法与流程

本发明涉及基站设备舱，尤其涉及便于快速拆装运维的5g基站一体化设备舱及其控制方法。

背景技术：

1、随着5g新基建的持续推进与网络规模化部署，户外5g基站数量快速增长，广泛覆盖城区干道、工业园区、乡镇村落等各类场景，网络对基站运行的连续性、可靠性与运维便捷性要求持续提升，户外5g基站一体化设备舱作为承载基带处理、供电转换、储能备电等核心功能的集成载体，已成为户外基站部署的主流形态。

2、传统方案仅在整舱总输入端口设置市电侧浪涌防护，针对内部可插拔功能模块插拔产生的主干热插拔总线传导瞬态浪涌，若强行带电插拔模块，分断瞬间产生的电压尖峰与浪涌电流会沿公共母线传导，冲击其余运行中的模块，引发设备复位、业务中断甚至元器件损坏。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在仅在整舱总输入端口设置市电侧浪涌防护，针对内部可插拔功能模块插拔产生的主干热插拔总线传导瞬态浪涌，若强行带电插拔模块，分断瞬间产生的电压尖峰与浪涌电流会沿公共母线传导，冲击其余运行中的模块，引发设备复位、业务中断甚至元器件损坏的缺点，而提出的便于快速拆装运维的5g基站一体化设备舱及其控制方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、便于快速拆装运维的5g基站一体化设备舱，包括一体化设备舱舱体、舱级主控单元、顶层热插拔背板总线、总线隔离保护模块、多组可插拔功能模块、主干热插拔总线、模块级分路配电开关以及侧装式智能散热单元；

4、所述一体化设备舱舱体内部设有分层导轨结构，外部设有舱体安装固定支耳；

5、所述舱级主控单元固定设于所述舱体内顶层；

6、所述主干热插拔总线沿所述舱体内壁竖向布置；

7、所述顶层热插拔背板总线设置有多层，所述顶层热插拔背板总线与所述主干热插拔总线电性连接，构成双通道插接网络；

8、所述总线隔离保护模块串接于所述主干热插拔总线的主干回路中；

9、所述多组可插拔功能模块通过所述分层导轨插接于对应层的顶层热插拔背板总线，与所述舱级主控单元共同构成两级分布式控制架构；

10、所述模块级分路配电开关与各可插拔功能模块一一对应电连接；

11、所述侧装式智能散热单元安装于舱体内侧壁，与所述舱级主控单元通信连接。

12、上述技术方案进一步包括：

13、具体的，所述顶层热插拔背板总线与主干热插拔总线均内置can fd信号总线与直流电源母线；

14、所述can fd信号总线承载各模块与舱级主控单元之间的通信数据传输。

15、具体的，所述多组可插拔功能模块包括基带处理模块、储能电池模块组、整流电源模块组；

16、各可插拔功能模块内部均集成有模块级从控mcu；

17、所述模块级从控mcu独立负责本模块的状态采集、本地保护与指令执行，通过所述顶层热插拔背板总线与主干热插拔总线和所述舱级主控单元进行数据交互，构成两级分布式控制架构的模块级自治节点。

18、便于快速拆装运维的5g基站一体化设备舱的控制方法，应用于所述的便于快速拆装运维的5g基站一体化设备舱，所述控制方法包括以下步骤：

19、步骤一、构建分域两级控制架构：所述舱级主控单元为全舱控制中枢，所述顶层热插拔背板总线与主干热插拔总线为连接载体，搭建舱级集中管控与模块级本地自治的两级分布式控制体系；

20、步骤二、低压握手式模块自动鉴权匹配：所述可插拔功能模块插入时，先通过低压回路完成身份鉴权与参数自动配置，再逐级上电完成自动注册入网；

21、步骤三、分区联动分级安全运维：接收运维指令或识别故障时，仅对目标模块执行软件断电与硬件分断的双重隔离，其余非目标模块保持带电运行；

22、步骤四、多维度自动校验与数据闭环：模块拆装完成后，自动完成电气、功能、密封多维度校验，更新运维数据并同步至远端平台，形成全流程闭环。

23、具体的，步骤二中所述低压握手式模块自动鉴权匹配的具体流程为：所述可插拔功能模块插入接口后，先接通3.3v低压握手回路，模块内置的所述模块级从控mcu向所述舱级主控单元上报身份id、硬件参数与安全校验码；

24、主控校验通过后分配唯一总线地址、匹配对应控制参数与告警阈值，再逐级接通模块的待机电源与工作电源。

25、具体的，步骤三中所述双重隔离具体为：所述舱级主控单元向目标模块下发软件断电指令，同时联动对应回路的所述模块级分路配电开关物理断开；

26、所述总线隔离保护模块对所述主干热插拔总线上插拔过程产生的电浪涌进行实时抑制。

27、具体的，运维过程中所述非目标模块所在区域的高压回路保持物理锁止状态；当所述模块级从控mcu检测到误触碰非目标区域的动作时，立即触发现场声光预警，并将告警信息同步上报至所述舱级主控单元。

28、具体的，步骤四中所述防护密封校验，通过舱内压差传感器检测固定时长内的气压变化，按下式计算舱体等效泄漏率：，式中：为舱体等效泄漏率；为所述设备舱内部有效容积；为校验起始时刻的舱内绝对气压；为校验结束时刻的舱内绝对气压；为校验持续时长；为标准大气压；

29、将计算得到的等效泄漏率与预设防护等级对应的阈值进行对比，判断所述模块接口与舱体的密封性能是否达标。

30、具体的，模块注册入网后，所述侧装式智能散热单元同步接入热插拔总线系统，接收所述舱级主控单元下发的分区温控策略，按下式计算各功能区域的目标散热风量：，式中：

31、为第个功能区域的目标散热风量；为第个功能区域的散热结构修正系数；为第个功能区域的实时运行总功率；为第个功能区域的实时环境温度；为系统设定的基准工作温度；为该区域允许的最大温升阈值；

32、具体的，全部校验通过后，所述舱级主控单元自动更新设备台账、运维记录与模块寿命预测数据，并同步至远端运维平台。

33、本发明具备以下有益效果：

34、本发明中，打破了传统设备舱模块维护必须整舱断电的限制。通过软件有序断电、硬件物理分断、母线浪涌钳位三级防护的时序协同，既从源头降低了负载分断瞬间的电气冲击，在主干热插拔总线上消除了传导型瞬态电浪涌，避免电压尖峰冲击其余正常运行的功能模块，防止设备误复位、元器件损坏等问题，保障非目标模块持续稳定运行、基站通信业务不中断，大幅缩短模块故障更换与扩容升级的运维时长，有效提升了 5g 基站一体化设备舱的运行可靠性与运维效率。

1.便于快速拆装运维的5g基站一体化设备舱，其特征在于，包括一体化设备舱舱体（1）、舱级主控单元（2）、顶层热插拔背板总线（3）、总线隔离保护模块（4）、多组可插拔功能模块、主干热插拔总线（6）、模块级分路配电开关（7）以及侧装式智能散热单元（10）；

2.根据权利要求1所述的便于快速拆装运维的5g基站一体化设备舱，其特征在于，所述顶层热插拔背板总线（3）与主干热插拔总线（6）均内置can fd信号总线与直流电源母线；

3.根据权利要求1所述的便于快速拆装运维的5g基站一体化设备舱，其特征在于，所述多组可插拔功能模块包括基带处理模块（5）、储能电池模块组（8）、整流电源模块组（9）；

4.一种便于快速拆装运维的5g基站一体化设备舱的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至3所述的便于快速拆装运维的5g基站一体化设备舱，所述控制方法包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的便于快速拆装运维的5g基站一体化设备舱的控制方法，其特征在于，步骤二中所述低压握手式模块自动鉴权匹配的具体流程为：所述可插拔功能模块插入接口后，先接通3.3v低压握手回路，模块内置的所述模块级从控mcu向所述舱级主控单元（2）上报身份id、硬件参数与安全校验码；

6.根据权利要求4所述的便于快速拆装运维的5g基站一体化设备舱的控制方法，其特征在于，步骤三中所述双重隔离具体为：所述舱级主控单元（2）向目标模块下发软件断电指令，同时联动对应回路的所述模块级分路配电开关（7）物理断开；

7.根据权利要求6所述的便于快速拆装运维的5g基站一体化设备舱的控制方法，其特征在于，运维过程中所述非目标模块所在区域的高压回路保持物理锁止状态；当所述模块级从控mcu检测到误触碰非目标区域的动作时，立即触发现场声光预警，并将告警信息同步上报至所述舱级主控单元（2）。

8.根据权利要求4所述的便于快速拆装运维的5g基站一体化设备舱的控制方法，其特征在于，步骤四中所述防护密封校验，通过舱内压差传感器检测固定时长内的气压变化，按下式计算舱体等效泄漏率：，式中：

9.根据权利要求4所述的便于快速拆装运维的5g基站一体化设备舱的控制方法，其特征在于，模块注册入网后，所述侧装式智能散热单元（10）同步接入热插拔总线系统，接收所述舱级主控单元（2）下发的分区温控策略，按下式计算各功能区域的目标散热风量：，式中：

10.根据权利要求4所述的便于快速拆装运维的5g基站一体化设备舱的控制方法，其特征在于，全部校验通过后，所述舱级主控单元（2）自动更新设备台账、运维记录与模块寿命预测数据，并同步至远端运维平台。