智能光電一體箱的設計及應用

董小華 DONG Xiao-hua

（萬馬科技股份有限公司，杭州 311306）

0 引言

隨著移動通信運營商4G向5G網絡建設模式的轉變和手機無線頻率的改變，傳統的基站已經滿足不了5G網絡覆蓋要求，越來越多5G微基站將會建設起來，并呈現出新特點與新需求：從以前的主要解決手機信號覆蓋需求轉變為保障用戶通信容量；在主要保障通信容量的情況下，交流供電的小微基站不再需要配置不間斷電源；小微基站的室外交流電引入需要配置防雷裝置以及各RRU設備所需的供電裝置；小微基站引入光纜與拉遠RRU的接口適配需要光纖熔接盤與光纖配線設備；5G小微基站建設采用多樣化特點，基站主要安裝在路邊燈桿或者監控桿等市政設施上，由于燈桿和監控桿等市政設施通常為一體式桿體，掛載能力有限，而且燈桿和監控桿等都是市政設施，對美化要求比較高，同時，出于安全和防盜考慮，防止他人偷盜和破壞設備。基于此，應用在交流輸入的小微基站的智能光電一體箱應運而生。

智能光電一體箱可應用于公園廣場、沿街道路、社區、商超、車站、機場、醫院及配套的地下停車場等微基站建設所有場景，結合燈桿、監控桿或樓頂抱桿安裝，也可直接掛墻安裝，環境融合度高。下一步將繼續在微基站建設推廣應用智能光電一體箱主要目的是對城市信號盲點區域覆蓋提供保障，并與現有城市設施相融合。智能光電一體箱主要用于通信運營商、國家電網、道路交通及廣電用通信網絡中的主干光纜與配線光纜的連接、分配及調度，市電引入提供設備所需電源的分配，將傳統配電箱、光分纖箱、防盜功能融為一體，不但解決了建設微基站所需的配套設備需求，而且還滿足了城市美化需求。

1 智能光電一體箱特點

①智能光電一體箱將光分纖箱和基站用交流配電箱合為一體，同時增加了防盜功能，用以解決微基站建設所需的配套設備同時還滿足城市建設的美化需求；

②智能光電一體箱箱體尺寸小（箱體尺寸不大于：寬*深*高=380mm*200mm*380mm）。

③智能光電一體箱內部由配電部分、光纖傳輸部分、絕緣隔離部分三部分組成。有效的將配電部分和光配部分合為一體，并起到光和電分離的作用。

④智能光電一體箱可實現落地安裝（地面支架）、壁掛式及抱桿式三種安裝方式。

⑤智能光電一體箱內部配置12芯光纖熔配單元以及1進3出的配電單元，配電部分配置帶有RS485接口和單相單回路計量功能的導軌式電表，NB-IOT模塊+天線。此新型結構成功解決了室外主干光纜與光纜終端設備之間的連接和分配，同時具備配電管理、配電監控功能，并可實現遠程抄表。提高工作效率、節約人力物力、滿足城市美化需求、可實現遠程管理等優點。

2 智能光電一體箱簡介和主要材料

2.1 智能光電一體設備箱簡介（詳見圖1產品實物圖）

圖1 產品實物圖

①產品規格。

SMC箱體尺寸：330×115×340mm（寬×深×高）；

金屬箱體尺寸：300×170×320mm（寬×深×高）。

②工作溫度范圍-20℃～+45℃，工作濕度≤95%RH；機箱工作電壓范圍AC165～AC264V；防護等級符合IP55。

③主體材質為5mm厚SMC材料或1.2mm優質冷板防銹蝕處理；涂層平整光滑、顏色均勻，無明顯色差，無起皮、掉漆、腐蝕等缺陷，無劃痕劃傷、露底、氣泡等現象；涂層具備一定的抗靜電能力。內部配置配電模塊、光配模塊、無線監控模塊等。

④箱體全部的外露操作部位無尖角、掛絲，角部倒圓半徑不小于2mm。

2.2 主要材料

鈑金件、塑料件、絕緣支撐件、銅材、線材、電氣附件等。所有原材料均符合國家環境安全標準要求，產品符合國家法律、法規相關要求。

3 智能光電一體箱結構原理（詳見圖2內部走線示意圖）

圖2 內部走線示意圖

智能光電一體箱是將光分纖箱和基站用交流配電箱合為一體，同時增加了防盜功能，微基站建設所需配套設備得到了解決，同時還滿足城市美化需求。由于外形美觀、小巧，適用于公園廣場、沿街道路、社區、商超、車站、機場、醫院及配套的地下停車場等微基站建設所有場景。

①智能光電一體箱由箱體、內部結構件、附件組成；光電一體箱的工作單元采用模塊化、無跳纖結構。其中包括光纜固定裝置、尾纖連接器停泊區、光纖熔接盤片等，配電部分包含斷路器、浪涌保護器、防雷接地組件、智能電表、NB-IOT模塊+天線等。

②智能光電一體箱內部由配電部分、光纖傳輸部分、絕緣隔離部分三部分組成。

③配電部分位于箱體底板或箱體左側，內部包括一路輸入斷路器及若干路輸出斷路器（輸入斷路器的極限短路分斷能力Icu≥10kA，運行短路分斷能力Ics≥7.5kA；輸出斷路器的極限短路分斷能力Icu（或額定短路能力Icn）≥6kA，運行短路分斷能力Ics≥4.5kA）；一個五芯插座，可滿足維護時使用；一個智能電表帶有RS485接口，可用于遠程電量的計量；一套NB-IOT模塊+天線；一套防雷模塊及其保護裝置；配電部分有防護面板，防止操作時手觸碰到導線，箱內有一次電路圖，該部分主要給微基站設備供電。

④光纖傳輸部分位于箱體門上或箱體右側，主要由一塊12芯直熔盤、12顆FC（SC）適配器、0.8m長12芯束狀尾纖組成。光纜引入箱體時，應有可靠的光纜開剝固定裝置，固定后的光纜金屬擋潮層、鎧裝層及加強芯應可靠連接至高壓防護接地裝置，光纜開剝后用塑料套管或纏繞管保護并固定引入光纖熔接盤；并設有光纖存儲裝置，為富余光纖提供存儲空間，方便光纖施工和維護，光纜引入箱體時，其彎曲半徑應不小于光纜直徑的15倍；箱體內纖芯、尾纖布放時，其曲率半徑應不小于30mm。該部分主要給微基站提供光接口。

⑤絕緣隔離部分位于配電部分及光纖傳輸部分之間，主要作用是對以上兩部分進行一個分隔。

⑥智能光電一體箱整體裝配牢固，采用模塊化設計、同一零部件具有一致性和互換性。

⑦智能光電一體箱滿足以下最小布線要求：市電引入至機箱1條2*10mm2交流電源線，RRU設備至工作+保護地地排3條1*16mm2接地線，2條光纜，12條尾纖，防雷地排、工作地+保護地地排至聯合地網2條1*35mm2接地線，機箱至RRU設備3條2*16mm2電源線。

⑧智能光電一體箱底部留有線纜走線輸入輸出孔，自帶孔洞密封圈，保證防護等級，光纜和電纜獨立進出線。

⑨箱體能正面開門與維護，具有足夠的維護操作空間，能方便地更換交直流元器件，靈活可靠地操作所有開關、按鈕。

⑩門設計為可方便拆卸式，柜門可根據要求單扇結構，開合轉動靈活、鎖定可靠、裝卸方便，箱門開啟后具有可靠的門限位固定保護，固定后的開啟角度不小于110°，門的間隙不大于2mm；門上配置防盜門鎖。

4 智能光電一體箱產品性能（詳見圖3監控圖）

圖3 監控圖

①防雷性能：具備L-N、N-PE保護模式。

②安全性能：所有金屬構件與地之間的絕緣電阻應不小于2×104MΩ（測試電壓為500V DC）；所有金屬構件與地之間在3000V直流電作用下1min不擊穿，無飛弧現象。

③電能計量：電表具有正反向有功電能量計量功能，并可以據此設置組合有功和無功電能量。

④無線通信功能：支持NB-IOT、RS485等通信方式，達到微功耗遠程抄表功能，同時具有環境監控功能，大大減少工作人員維護工作量。

⑤監控功能：可監控市電電壓、電流、電能、功率、斷電告警、門禁、防雷、溫濕度等。

⑥告警上傳功能：支持NB-IOT智能電能記錄事件、告警的采集和上報。

5 技術關鍵點

①智能光電一體箱將光分纖箱和基站用交流配電箱合為一體，為微基站建設所需配套設備提供了解決方案，同時還滿足城市美化需求。

②智能光電一體箱內部由配電部分、光纖傳輸部分、絕緣隔離部分三部分組成。有效的將配電部分和光配部分合為一體，并起到光和電分離的作用。

③輸入電源額定電壓：AC220V。

④輸入輸出分路：輸入32A/2PX1路，輸出10A/1PX3，箱體內可安裝智能單相電表。

⑤箱體內配置80KA的B級防雷。

⑥箱體內配置NB-IOT模塊+天線。

⑦提供12芯ODF熔纖單元。

⑧箱體采用優質搭扣鎖，能有效起到箱體防盜的作用。

6 環境保護及消防安全

本項目生產過程中沒有“三廢”，不會對周圍環境造成影響，生活污水排入城市污水管道。

7 參照標準

GB/T 7251.3-2006《低壓成套開關設備和控制設備第3部分：對非專業人員可進入場地的低壓成套開關設備和控制設備—配電板的特殊要求》

YD/T 585-2010《通信用配電設備》

GB/T 4208-2008《外殼防護等級（IP代碼）》

YD/T 2060-2009《通信基站用交流配電防雷箱》

YD/T 1537-2015《通信系統用戶外機柜》

YD/T 2150-2010《光纜分纖箱》

8 結束語

隨著移動通信運營商4G向5G網絡建設模式的轉變和手機無線頻率的改變，傳統的基站已經滿足不了5G網絡覆蓋要求，越來越多5G微基站將會建設起來，并呈現出新特點與新需求，智能光電一體箱將滿足微基站配套設備的建設需求，因此智能光電一體箱的需求將會有大幅的增長。