優化機房環境 保障安全播出

王懷明

摘 要：廣播電視播出機房的設備故障有相當一部分是由于機房環境的不完善、不達標引發的，完善的廣播電視機房環境包括了對供電質量、灰塵含量、溫度、濕度、靜電防護、防電磁干擾等幾個方面的要求，該文分別進行了闡述，并提出了具體的解決方案。

關鍵詞：廣播電視機房 機房環境 安全播出

中圖分類號：F272.9 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（c）-0197-02

搞好廣播電視宣傳工作，安全播出是前提和基礎，而播出設備的正常運轉則是安全播出的基本保證。根據行業經驗，由于機房環境惡劣直接或間接導致的故障在播出設備故障中占據相當的比例。另外，隨著廣播電視設備的發展，計算機和各種內置芯片的數字設備日益增多，幾乎壟斷了廣播電視播出系統。數字設備較傳統的模擬設備更加脆弱，更容易受外部環境影響，如果機房環境不能滿足要求，就會降低播出設備的可靠性，危及系統安全運行。所以我們要充分認識機房環境對播出設備的作用，重視環境對安全播出的影響。

下面就廣播電視機房環境的具體要求分別進行闡述。

1 影響安全播出的機房環境因素分析

1.1 供電

廣播電視機房供電中存在的問題主要包括停電、供電瞬間中斷、電壓異常波動、雜波干擾四個方面。

停電會引起全面停播的重大事故。供電瞬間中斷是指供電在中斷后又瞬間恢復，又叫閃斷。模擬設備在閃斷后能夠立即恢復工作，而計算機等數字設備重新啟動需要相當的時間，這就導致播出系統在供電瞬間中斷后需一段時間才能恢復，也會造成一定時間的停播。而且電源閃斷帶來的沖擊還有可能對服務器、磁陣等設備造成損害，嚴重的甚至可能癱瘓播出系統。

市電電路上連接有各種大功率用電設備，會嚴重影響廣播電視機房供電電壓。而且大量中、高頻設備還會導致各種雜波、波形畸變、電網工頻波動、毛刺、浪涌等電源干擾，嚴重影響設備的安全運行，甚至會引起設備誤動作。

1.2 灰塵

灰塵一旦進入機房，就會通過設備機箱上的散熱孔等縫隙進入機箱內部。設備內部的電磁場會導致灰塵吸附在線路板等元件和各種接插件上形成帶電灰塵，影響設備的正常運行。

灰塵的堆積會影響芯片、集成塊等元器件的正常散熱，引起接插件接觸不良。如遇潮濕天氣，灰塵吸水后絕緣性能下降，極易造成積塵部位短路。

1.3 溫度

播出設備內部電路基本上是由半導體器件和其它電子元件構成，溫度對半導體器件和電阻、電容等電子元件都會產生較大影響。

半導體器件的結溫升高將使PN結內的電子、空穴載流子的擴散與漂移運動加劇，導致PN結勢壘減小，反向漏電電流增加，擊穿電壓急劇降低。當半導體器件的結溫過高時，其穿透電流和電流倍數就會急劇增大，嚴重時會引起熱擊穿損壞半導體器件，因此，環境溫度對設備的穩定性和可靠性有相當大的影響。

溫度升高也會造成電阻器阻值的變化和額定功率的下降，引起電容的電容值下降、功率因數改變等，同時降低其使用壽命，加速絕緣材料的老化。對于計算機系統，環境溫度高于35 ℃就會影響計算機散熱，機箱內部器件周圍溫度超過60 ℃就會導致計算機系統故障。因此播出設備對機房的溫度有著較為嚴格的要求。

1.4 濕度

播出機房除了要嚴格控制溫度外，還要把濕度控制在規定的范圍內。空氣過于潮濕會使設備的金屬部件生銹氧化，造成接觸不良，空氣潮濕還會降低絕緣性能，引起設備內部短路等問題。空氣干燥又容易引發靜電效應，過于干燥的空氣將使靜電電荷無法釋放，導致靜電電壓升高到危及設備安全的程度。

1.5 靜電

播出設備內部電路大量采用半導體器件，這類器件對靜電的敏感范圍為25～1000 V，而靜電效應產生的電壓往往高達數千伏甚至上萬伏，足以對半導體器件造成毀滅性打擊。靜電電壓過高還會導致計算機磁盤磁帶無法正常讀寫、存儲信息丟失甚至損壞磁盤磁頭。另外靜電還會引起靜電噪聲，給廣播電視信號帶來干擾。

1.6 電磁干擾

電器設備在工作時會產生電磁輻射，一定強度的電磁輻射不僅會影響自身，也會對周邊其他設備產生干擾。電磁干擾還會影響到廣電系統的信號，使線路的噪聲增大。嚴重的電磁干擾還有可能對設備的硬件和軟件造成損害，甚至影響安全播出。

2 優化機房環境的技術手段

2.1 保障供電質量

解決停電問題的傳統方法是采用兩路電源加倒換裝置，雖然可以避免長時間停電，但仍不能確保供電連續性，杜絕閃斷現象。

按照國家標準，廣播電視機房供電電壓波動應小于±5%。傳統的穩壓方法主要有采用專用變壓器、專用配電盤單獨供電、加裝自動調壓器或電子穩壓器等，可在一定程度上改善電壓波動情況，但仍不能達到國家標準。解決供電雜波干擾的傳統方法是加裝濾波器，但由于成本和技術上的限制，濾波器不可能完全消除所有干擾。

目前解決以上供電問題的最佳方案是采用UPS不間斷電源。在線式UPS不僅可以實現外電和電池供電之間的不間斷倒換，還具有將外電進行穩壓、穩頻后輸出的功能，真正具備了隔離干擾的能力。在線式UPS還具備電源凈化、噪聲抑制、瞬時響應保護、抗浪涌、過流過壓保護、電源監控等功能，輸出的交流電波形為近似標準正弦波，波形失真在3%以內，真正提供了無干擾的穩壓、穩頻電源。

UPS采用足夠大容量電池組，再和發電機配合使用，才能真正實現不間斷，高質量的供電，徹底解決廣播電視機房的供電問題。實際工作中通常采用一路外電專線+UPS供電的模式，最好再增加一路備用專線外電或自備發電機組，來保證供電的穩定性和可靠性。在主外電斷電的情況下UPS會自動為機房供電，在電池耗盡前倒換至備用專線外電或發電機。

UPS輸出負載應不大于70%。使用發電機供電，應保證發電機功率大于兩倍UPS額定功率，在發電機運行平穩后才能接入UPS。

2.2 防塵與除塵

國家建委規定，弱電機房灰塵微粒應不大于0.5 μm，空氣中灰塵含量要少于1萬粒/立方米，或者空氣中灰塵的重量不大于0.3 mg/m3。目前國內廣播電視機房的防塵標準還未統一，一般采用國家建委的規定。

機房的灰塵來源除自身原因如墻壁粉塵脫落產生以外，主要來自于外界，通過空氣流通、空調系統、人員或物品帶入等途徑進入機房。我們可以采取如下防塵措施來減少機房的灰塵含量。

（1）減少機房自身原因產生的灰塵。

首先在機房裝修時應選用不易起塵的材料，盡量減少材料本身產生粉塵的可能，其次機房的裝修應選擇較為“清潔”的施工方案，減少施工過程中產生的灰塵量，最后機房裝修結束后的清潔工作最好請專業機構來做，至少也要在專業人士指導下進行，以保證投入使用前的機房灰塵含量達標。

（2）減少空氣流通和空調帶入的灰生。

機房門窗設計盡量做到對內不對外，人員出入口盡量設置在建筑內部如走廊或其它房間。門窗必須做好密封，減少空氣流通帶入的灰塵。要在空調的入口處安裝空氣過濾器，并定期清潔空調過濾系統。

（3）減少人員或物品帶入的灰塵。

為減少人員帶入的灰塵，首先要做到人機分離。即將機房按照使用功能劃分為多個區域空間并用玻璃密封隔斷，使人員與設備相互隔離，減少設備沾染灰塵的機會。如：可將機房劃分為設備間、控制間和維修間等。其次是盡可能采用遙控操作和遠程管理與調試。值班人員能夠在控制間完成必要的操作，并透過玻璃觀察設備運行狀況，以減少人員進入設備間的次數。最后是外來人員如參觀者不得進入設備機房。工作人員要有專用服裝，進入設備間最好穿無塵工作服，更換專用拖鞋或使用鞋套。

針對進入機房的外來物品，須在設備機房外去除外包裝并進行除塵后方可帶入。儀器、工具等物品平時放置在維修間，維修工作盡量不要在設備間進行。

除了防塵還要定期開展除塵工作，打掃機房時應盡量選擇停機期間。機房應配備大功率吸塵器，清潔過程要注意保持干燥。要定期清洗空調濾網和設備的防塵過濾網，定期清潔設備散熱風扇。

設備內部也要定期清理，停機斷電后將設備輪流從機架上卸下送至機房外如維修間，打開機箱將附著在設備內部板卡、元件上的灰塵清除干凈。常用的清潔工具有皮老虎、油漆刷等，廢舊牙刷在清理縫隙處灰塵時效果也不錯。針對某些結構復雜，普通工具無法深入的地方如CPU散熱片、電源模塊等，我們曾嘗試使用高壓氣筒和氣泵除塵，取得了不錯的效果。

2.3 嚴格控制機房溫度

廣播電視設備機房溫度應控制在18 ℃～25 ℃之間，一般要求為21±2 ℃，溫度變化不宜超過每小時3 ℃。

播出設備對機房的溫度有著較為嚴格的要求，因此衡量一個機房環境的優劣，溫度是一個重要的參數。為控制播出機房的溫度，一般都要求安裝空調，有條件的單位應采用精密空調+溫度自動報警裝置的配置。精密空調不僅可精密調節機房溫度，還具有加濕、除濕、送風、回風和凈化空氣的功能，溫度自動報警裝置可以用來實時監測溫度變化，并在溫度異常時自動報警。

如果機房面積較大，或是采用異型結構的機房，受空間距離和結構的影響，機房各處溫度值會有較大差別，僅僅根據空調的顯示參數來判斷機房溫度會有較大誤差，已無法滿足播出設備對機房溫度的要求。解決辦法：一是合理設計與安排空調數量、功率和位置。二是在機房內關鍵位置加裝溫度傳感器，提供準確的實時溫度值，便于值班員實時掌握與調節空調系統，使機房各點的溫度趨于合理。

使用普通空調的機房特別要注意在建設之初就要設計好機架的擺放，安排好空調的位置，務必保持機房內風路的暢通。設備之間要保留足夠的散熱距離，盡量不要安裝擋板和后蓋，切不可在后期增添過多設備，如有必要可加裝風扇。

值得注意的是如果播出機房采用人機分離設計，即將機房劃分為設備間、控制間并用玻璃密封隔斷的情況下，由于值班人員和設備處于不同環境，所以要密切注意設備機房各點的實際溫度，不可過于依賴溫度自動傳感器。

2.4 保持適宜的濕度

濕度也是衡量一個機房環境的重要參數，相對濕度過高或過低都會對廣播電視設備產生危害，而濕度在短時間內的急劇變化危害更大。

相對濕度是指單位體積空氣所含的水氣密度和同溫度下飽和水氣密度的百分比。廣播電視設備機房的濕度一般要求保持在45%～65%之間，相對濕度變化要控制在每小時±6%范圍內。配電機房一般要求在30%～75%之間，發射機房一般要求在45%～75%之間。

為保證機房濕度控制在一個穩定的范圍內，我們通常采取以下措施。

（1）盡量為廣播電視設備機房配備帶有濕度調節功能的空調系統。

（2）在機房內安裝除濕機和加濕器。注意加濕器要和設備保持一定距離，切記噴口不能正對設備，以防霧氣進入設備內部。

（3）在機房的各個重要部位安裝濕度傳感器，以便值班人員能夠適時調整。

2.5 靜電防護

對靜電的防護我們通常從兩方面入手：一是盡量消除靜電感應產生的條件，減少靜電。二是建立完善的接地系統，使靜電感應產生的電荷可實時通過大地釋放，無法積累形成高壓。

減少靜電的產生除了要控制好機房的濕度外，還應采取以下措施：機房的建設要選用防靜電材料，絕不能用塑料制品、人造革等易產生高壓靜電的材料。要使用防靜電地板、防靜電工作臺墊，墻壁也應做防靜電處理。機房內布線要使用屏蔽性能良好的電纜，并加裝金屬套管。人員進入機房不要穿化纖服裝和橡膠鞋，有條件的可配備防靜電工作服。另外還要定期對設備的高絕緣工程塑料外殼噴灑防靜電劑。

設備金屬外殼上靜電感應產生的電荷可以通過接地系統向大地釋放，無法積累形成高壓，因此接地系統對設備起到了保護作用。通常在機房靜電地板下鋪設有接地銅排，機房內所有機柜、機架、操作臺、靜電地板支架和電纜屏蔽層等都要通過等距離的銅帶與接地銅排可靠連接，設備金屬外殼與機架可靠連接。接地銅排連接接地體。接地體埋入地下1.5 m深，并遠離其他接地體。

另外我們在維修設備前要注意釋放掉人體感應靜電，集成塊等對靜電敏感的器件要置于防靜電包裝袋內。

2.6 防電磁干擾

防止電磁干擾最有效的方法是屏蔽與接地。屏蔽可以防止電磁場和電磁波的輻射和影響，將設備或系統與干擾源隔離開。屏蔽包括設備、線纜、天線、饋線的屏蔽和屏蔽接地，播出機房在必要時應采取屏蔽措施，以避免臨近設備間相互干擾。

機房應遠離高壓輸電線，并與用電設備保持一定距離。機房內部電纜施工時應盡量避免交叉跨越，盡量減少機柜間連線。供電線路要與信號線分開，分別敷設在金屬線槽內。對于雷電產生的電磁脈沖，可采用避雷器進行多級限壓、分流，再對殘壓進行屏蔽、接地等手段消除。對照明燈具產生的輻射除選用質量好的燈具外，還應將照明和設備用電分開。

3 結語

經過多年對播出系統的使用和維護，我們發現機房設備發生的事故雖然原因各種各樣，但相當一部分都與機房環境有關，或者說是由機房環境的不完善間接導致的。在實際工作中，有一些安全播出保障人員和技術維護工作者往往對機房環境因素對廣播電視設備的影響重視不足，因此我們有必要將機房環境建設與維護作為工作重點之一，不僅在機房設計與建設階段要做到“高標準、嚴要求”，不給日后維護工作留下任何隱患，在使用中也要建立完善的運維制度，嚴格管理，長抓不懈。

參考文獻

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