高原和高寒環境對通信裝備的影響分析

張一品++向陽++張弛

摘 要：隨著最近一些年來高原和高寒地區的通信網絡建設的不斷加快發展，通信對于社會的各個方面都產生著越來越突出的影響。然而，高原和高寒地區由于特殊的地理條件導致其氣候變化無常，對通信裝備的穩定造成了不良的影響，同時也對通信裝備的維護和保障提出了更高的要求。文章根據高原和高寒地區環境的特點，介紹了極端氣候條件下對通信車輛、設備、維修保障的影響，在此基礎上對加強通信穩定提出了建議。

關鍵詞：高原和高寒；通信裝備；影響分析

我國高原和高寒地區幅員遼闊，海拔在1000m以上的面積占到國土總面積的一半以上，海拔在3000m以上的國土面積也高于百分之30，高原和高寒邊界線也有連綿幾千公里。通信是現代社會文明發展進步的重要標志，如今已經在社會的各個領域中都發揮著越來越重要的作用，但在上述地區的運行卻依然經歷著嚴峻的考驗。因此，研究高原和高寒環境下的通信裝備的狀況，對這些地區通信的展開，維護和發展都具有重要的意義。

1 高原和高寒環境的特點

高原和高寒地區是指海拔高、常年低溫、凍土常年不化的山區或者高緯度、常年低溫、凍土常年不化的山區。中國屬于高寒地區的有黑龍江省北部、青藏高原、甘肅、內蒙古及云南部分地區。這些地區大部分地形較為復雜，氣候惡劣且變化無常。我國最具有代表性的高原就是以西藏青海為主體的青藏高原，這里特殊的氣候環境對通信的影響最具代表性和概括性，我們在這里分析的高原高寒環境主要指海拔為4000m以上的青藏高原。環境特點如下：

⑴氣溫低，并且持續的時間長。冬季氣溫通常在零下10-20度以下，最低氣溫可達零下45度。每年的十月中旬，開始降雪結冰，次年三月下旬或四月上旬開始溶雪化冰，一年中有半年的嚴寒季節。晝夜溫差很大，最大可達二十度以上。

⑵大氣壓力低。地球上面的空氣層密度不是相等的，靠近地表層的空氣密度較大，高層的空氣稀薄，密度較小。大氣壓強既然是由空氣重力產生的，高度大的地方，它上面空氣柱的高度小，密度也小，所以距離地面越高，大氣壓強越小。在海拔3000m之內，每上升10m大氣壓強約減小100Pa，在海拔2000m之內，每上升12m大氣壓強約減小1mmHg。所以高原地區海拔很高，同比內地地區氣壓要低很多。

⑶空氣稀薄，空氣中含氧量低。含氧濃度隨著海拔的升高不斷降低，海拔在4000m以上時，含氧的濃度只相當于平原地區的一半。

⑷雪期時間長，積雪厚，冬季北風凜冽，寒流襲擊，風雪交加時，會封門閉戶，堵塞道路交通；江河湖泊結冰，冰層較厚，在封凍季節，大部分江河湖泊可通行人或車輛。

⑸由于海拔高，日照時間長，故紫外線殺傷力特別強。

⑹風力強，風沙很大，氣候干燥，由于植被少、土壤及大氣濕度小，因此沙塵暴發生次數多且強度大，攜帶沙塵量大，多于低海拔區域含沙量數倍。

2 高原和高寒環境對通信裝備的影響分析

2.1 高原和高寒環境對通信車輛的影響

高原和高寒地區大多山高坡陡，溝壕縱橫，道路稀少，雪深路滑，翻越山口、峽谷、山道、雪地、上下坡時，車輛間距增大，行駛速度大大降低，車輛容易出現脫節的現象。另外由于氣溫低，車輛發動機以及車輛動力性能會受到影響。高原寒區空氣含氧量低，氧氣不足，發動機燃油不充分，功率減小。由于氣壓低，汽車內各種液體沸點降低也造成諸多不利的影響，水和冷卻液沸點低于海拔較低的地區，發動機容易處于高溫狀況下，影響車輛的正常行駛；汽油沸點的降低，使得汽油燃燒快，耗油量增加，給后勤的補給帶來了壓力。嚴重的低溫還會使車輛難以啟動。

車輛故障的頻發更是給實施通信搶修維護、現場作業帶來了極大的困難，大型通信器材、維修設備的搬運和人員的運輸都極為不便，將對通信車輛和裝備完成轉移，通信保障和交通運輸產生十分不利的影響，進而導致通信任務無法按期完成，嚴重時甚至中斷。

2.2 高原和高寒環境對通信裝備、材料的影響

高原高寒環境氣溫低，日照時間長、紫外線輻射強烈、晝夜溫差大以及氣候太干燥等環境特性都會引起裝備機器性能下降，材料會發生老化和物理化學反應，橡膠塑料等部件容易出現老化現象，使得材料絕緣的性能降低甚至失效，造成嚴重的安全隱患。長期裸露在低溫環境下的金屬部件在收到一定的外力作用下容易因材料產生的冷脆現象而被破壞。高原高寒地區晝夜溫差極大，由于接口材質、膨脹系數不同，使得外部通信傳輸線纜等設備內外受熱不均衡，出現熱脹冷縮現象，容易使其出現接口間隙接觸不良，導致信號不穩定，也給設備的安裝、拆卸帶來了困難。如果溫度低于設備工作的最低溫度，設備可能會停止工作。空氣密度低還會使通信設備內空氣流通緩慢，造成散熱困難，絕緣強度降低導致材料淤積，溫度升高；風沙很大，接頭盒加固會很困難，晃動的程度也會很大等等這些因素，都會導致光纜纖芯收縮程度比平常增大很多，其衰減和損耗也會較大。

海拔高，地形復雜，多高山陡坡，長時間的凍土層使有線通信架設難度增大，有線通信由于高山、溝壑阻隔，架設線路難選，架設速度減慢，線路消耗增大，線路的維護困難；拂曉、黃昏時溫度較低，電離層較低，對無線通信干擾大，使得無線通信聯絡效能降低。另外無線通信受高山、地形影響通信距離縮短，甚至不能溝通聯絡，這使通信品質明顯降低，難以保持順暢的聯絡。

這些氣候原因所帶來的問題都將直接影響通信裝備的穩定性和效能的發揮，給通信聯絡帶來諸多的不穩定性，在發生意外情況時帶來的后果有可能會是致命的。

2.3 高原和高寒環境對通信電源的影響

高原和高原地區年平均溫度較低，在冬季時低溫的現象會更加突出。由于這些地區氣候環境地形的限制，所以這里的一些通信基站供暖設備嚴重不足，保暖的措施少且不穩定，基站內部室溫往往是零下幾度甚至是十幾度，工作環境較為惡劣。在眾多環境要素中，溫度對電池性能的影響最大，長時間工作在低溫狀態下會嚴重影響降低電池的性能。鋰電池和鋰聚合物電池所用的電解液作為有機液體，如同油脂，在低溫下，電解液的粘度降低甚至凝結，導電性下降，活性物質的活性也會降低。電解液的濃度差變大，極化增強，導電的鋰鹽在里面的活動大大受到限制，這樣的話充電效率會很低，還有可能會使充電提前終止，放電也是如此。當溫度降至零下十幾度時，電池的放電容量為正常放電容量的87.0%，放電平均電壓比正常時也降低了，而其存儲的能量僅為正常環境的70%左右。由此看出低溫將嚴重縮短電池的使用壽命。

高原高寒地區大部分通信基站都采用太陽能的方式用電，只有在緊急情況下才使用柴（汽）油發電機。若長時間遭遇到極端天氣條件下導致光照不足，則無法對蓄電池進行有效充電。這種天氣如果持續時間較長將會有可能導致電池過度放電而造成電池報廢。

蓄電池在此地區的作用毋庸置疑，電池的性能下降或失效會嚴重影響基站內工作人員的生活工作和通信裝備的正常運轉。

3 高原和高寒環境下對通信裝備應注意的問題

⑴對于通信車輛必須采用功率恢復型增壓技術，以使發動機在高原高寒地區使用時，其輸出功率和經濟指標及其熱負荷指標等恢復到原東部低海拔地區時的標準水平；采用先進的熱平衡技術，解決液力系統的冷卻問題；采用三級空氣濾清器或四級濾清器來解決防風沙這一問題；自救防護設備及機具的配置，大型車輛應安裝液壓絞盤，以便在其陷入沙坑或沼澤地時，可被拖拽出來；采用低溫預熱系統，為提高機械的冷起動性能。

⑵通信裝備選用的材料應具有較強的抗熱輻射、抗紫外線能力，符合高原和高寒使用條件的可靠性和壽命要求；選用抗寒能力強、結構性能穩定的材料，以滿足高原環境極端低溫條件下正常工作的要求。

⑶根據電池工作環境的溫度狀況，選擇合適的充電電壓以保護電池的長久使用。定期對電源進行適度充電放電有助于電池的有效維護。應急通信裝備最好要配備質量好的穩壓器和高性能UPS電源等，以備發生緊急情況時能夠迅速組織搶修維護，確保順利的完成任務。

⑷大力推進高原高寒地區衛星通信的研發和使用，衛星通信受地形天氣影響較小，可以實現地域大面積覆蓋和遠距離信息傳輸的通信。