廣播發射臺衛星天線融雪系統的改造與研究

夏利元

（國家新聞出版廣電總局501臺，云南 昆明 650302）

廣播發射臺衛星天線融雪系統的改造與研究

夏利元

（國家新聞出版廣電總局501臺，云南 昆明 650302）

文章以國家新聞出版廣電總局501臺技改項目為背景，介紹了幾種衛星天線的除雪方案，并對最終選型的融雪系統構成、工作原理作了詳盡的分析，闡述了其主要功能和系統特點，提出系統的日常維護事項，期望對同行有一定的借鑒意義。

雪衰；融雪系統；冰雪傳感器；加熱膜

衛星天線是衛星地面站接收衛星信號的重要裝置，專門負責收集衛星輻射到地面的微弱電磁波能量，將其傳送到高頻頭，轉換為高頻電流以供接收機作進一步放大處理。由于衛星傳輸系統具有開放性的無線傳輸特性，當電磁波穿越大氣層時，對流層內的降雨、降雪等自然天氣會吸收、散射信號能量從而造成信號衰減，尤其以堆積在衛星天線主反射面的積雪引起的雪衰為最，其使天線增益、接收系統品質因素（G／T值）等技術指標急劇下降，嚴重時可導致接收信號中斷。因此，衛星天線融雪技術一直為業內人士所關注。

1 項目背景

國家新聞出版廣電總局501臺地處云南昆明境內，是全國大型中短波發射中心之一。節目源信號從衛星接收而來，現有4.5 m C波段衛星天線2副，3.7 m KU波段衛星天線1副，2.4 m KU波段衛星天線4副。雖說昆明素有“春城”美譽，但近年來由于全球環境氣候惡化，極端天氣時有發生。從2011年開始，每年的11月至次年2月間，昆明總會迎來一兩場強度不等的降雪。為克服往年人工掃雪效率低，且存在諸多不安全因素的情況，2016年10月，國家新聞出版廣電總局501臺決定對4.5 m C波段，3.7 m KU波段兩副主用衛星天線先行進行融雪系統改造。

目前國內市場衛星天線除雪應用主要有：高壓水流沖擊、安裝加熱風機、加裝發熱電纜、安裝發熱膜幾種技術方案。在綜合考慮各方案利弊，結合臺區所在當地氣候晝夜溫差大的特點后，國家新聞出版廣電總局501臺決定選用在衛星天線背面每個扇區加裝柔性硅橡膠發熱膜（帶保溫材料）的融雪除冰方案。

2 系統構成及工作原理

該系統由冰雪傳感器（DiS）、溫度采集盒（TSA）、溫度傳感器、發熱膜、系統控制器等部件組成。如圖1所示，其核心部分采用最新的AVR16位單片機控制和專用系統邏輯控制技術，系統通過溫度傳感器實時采集天線反射面不同區域的表面溫度，并且監測天線外界環境溫度，當天線主反射面某個區域（加熱通道）表面溫度低于16℃（可設），同時環境溫度低于4℃（可設）存在降雪和下雨的條件或冰雪傳感器檢測到天線表面有積雪、結冰現象時，采集到的信號經過CPU處理后，輸出控制信號，逐一啟動每個加熱通道。此時附著在天線背面的加熱膜開始發熱，使天線面上的積雪迅速融化，達到設定的溫度上限時，系統自動停止加熱。在此期間，如果持續降雪或下雨且天線表面溫度下降到低于設定溫度5℃時，系統將自動啟動，繼續加熱。一旦降雨或降雪停止，系統將延時加熱180 min，防止天線表面殘留積雪或積水結冰。同時，為保證系統安全可靠運行，天線扇區的每個發熱單元內部均植入溫度保護開關，防止加熱單元過熱導致天線材料變形。

圖1 天線融雪系統構成原理

3 系統功能描述

該系統具備以下主要功能：

（1）能自動識別、檢測雨、雪、寒冷天氣等自然條件，啟動或停止加熱。

（2）天線每個加熱扇區（通道）獨立控制、運行且具有過流、過載防護功能。

（3）可運行于自動模式和手動模式，支持本地控制和遠程控制方式。

（4）通過RS-485遠程通信接口，能實現遠程控制、監測運行狀態。

（5）控制軟件具有故障告警和輸出告警日志。

4 系統特點

該系統采用最新發熱材料和智能溫度控制，能夠實時、全天候監測天線周圍環境狀況，一旦檢測到天線表面存在積雪情況，系統可快速啟動且長時間運行，支持預加熱功能。

系統采用的硅橡膠電熱膜和橡膠海綿保溫材料具有壽命長，防水，耐高溫、阻燃、防老化、熱效率高等優點。且形狀可根據天線各扇區形狀任意裁剪加工，安裝后完整貼合天線背面，外形美觀，如圖2所示。每片加熱膜獨立供電，一旦出現故障或損壞，只需更換該故障加熱膜，不會影響融雪系統的整體運行。

考慮到衛星天線大都安裝在室外，不便于現場控制，因此，該系統還配備了計算機遠程控制軟件，通過通信接口，在中控室就可以在計算機上觀察傳感器溫度、加熱啟停溫度、控制器工作狀態等信息，并設定加熱啟停溫度等，室內遠程監控界面如圖3所示。

5 系統維護事項

為確保該系統長期穩定、可靠運行，需定期對系統各部分進行必要檢查和維護。主要有以下項目：

（1）雨雪天氣后，檢查控制箱和端子盒內部是否有浸水、表面腐蝕及灰塵雜質。

（2）定期清理冰雪傳感器表面灰塵或附著物，以免產生錯誤信號。

（3）用萬用表定期測量每個加熱通道負載電阻值。如有偏差需檢查每個加熱通道供電端子盒中所連接的每片發熱膜，測量其電阻值是否正常。若電阻為無窮大或電阻值為零，說明發熱膜已經損壞。

（4）系統運行時，實時查看并詳細記錄遠程監控軟件的系統告警信息，為故障判斷、處理提供依據。

6 結語

該套衛星天線融雪系統設備簡單、安裝方便、不用改造現有設備，具有簡潔的人機監控、操作界面，已能滿足國家新聞出版廣電總局501臺衛星天線的融雪現實需求，經2016年12月27日和2017年1月4日兩次極端低溫天氣檢驗，系統運行穩定可靠，為保障國家新聞出版廣電總局501臺衛星信號節目源信號安全穩定作出了貢獻。

圖2 安裝完成后的天線整體外觀

圖3 室內遠程監控界面

[1]王強，浮沉.廣播電視衛星傳輸的干擾因素與應對措施[J].廣播電視信息，2013（8）：81-83.

[2]張金虎.衛星天線的除雪方式探討[J].廣播電視信息，2013（4）：72-73.

[3]趙文強.淺談衛星天線的除雪方法[J].廣播電視信息，2016（2）：71-72.

[4]柯小毅.衛星鍋融雪除冰新技術研發與應用[J].黑龍江科技信息，2015（34）：39-40.

Reformation and research on the snow melting system of satellite antenna for radio transmitting station

Xia Liyuan
（Channel 501 of State Press and Publication Administration of Radio, Film and Television, Kunming 650302, China）

This paper takes technical projects of Channel 501 of State Press and Publication Administration of Radio, Film and Television as the background, introduces the scheme of several satellite antenna snow removal, and the final selection of the composition of snow melting system, and working principle are analyzed in detail, which describes the main functions and system characteristics of the scheme. This paper proposed daily maintenance items of the system, expecting to have certain reference significance to the peer.

snow decay; snow melting system; snow and ice sensor; heating film

夏利元（1979— ），男，云南昆明，碩士研究生，工程師；研究方向：電子與通信工程。