一種機房通風散熱系統的設計與實現

（廣西廣播電視技術中心桂林分中心）

1 引言

為了保持工作環境的穩定，廣播電視發射機房在正常工作時要求處于密閉狀態。一般來說，由于機房的不流通性，機房中各設備運行時散發的熱量，會導致機房溫度不斷升高，若排風散熱不及時，會降低設備使用壽命甚至直接導致設備故障，這在夏季高溫季節尤為明顯。

目前廣播電視發射機房的通風散熱主要有以下兩種方式：一種是直接采用空調對設備進行冷卻降溫，但由于機房的設備數據多，而且相當一部分的設備工作功率大，由此產生的熱量也很大，這樣一來空調的耗電量也將隨之增加，同時空調自身正常工作時的功率和廣播電視發射設備相當，甚至超過當前在用的大部分設備，特別是在外電停電油機組供電的情況下，這也有可能會影響到廣播電視發射設備的正常工作；另一種方式是采用送風機和排風機直接把機房中設備產生的熱量送排到機房外面，但采用這種方式進行通風散熱不可避免地會把機房外面的粉塵帶入到機房內，而粉塵的長期積累會影響設備的正常運行以及使用壽命。因此，本文設計了一種能耗低，同時又能最大限度地減少外部粉塵進入到機房的通風散熱系統。

2 硬件方案設計和實施

本系統由4個通風散熱子系統組成，在機房的各面墻都安裝1個通風散熱子系統，一面墻上的通風散熱子系統與對立面墻的通風散熱子系統的安裝位置相對應，便于空氣對流，同時也方便利用風的來向，根據需求開啟和關閉通風散熱子系統，在達到排風散熱目的的同時，還能減少電能損耗。如圖1通風散熱子系統原理圖所示，通風散熱子系統包括按鍵模塊、風向風速檢測模塊、溫濕度檢測模塊、控制器模塊、驅動模塊、電壓電流檢測模塊、過濾網組件、振動轉速檢測模塊、聲光報警模塊以及風機等。

圖1 通風散熱子系統原理圖

風向風速檢測模塊主要包括風向感應器和風速感應器，用于根據風向和風速啟動相應的通風散熱子系統。在風向感應器的上端部連接有轉桿，在轉桿的一端設有風向標，另一端設有平衡錘；在風速感應器上端設有風杯。溫濕度檢測模塊為溫濕度傳感器，主要由測溫元件、測濕元件、微控制器以及串行接口組成。溫濕度檢測模塊檢測機房內的溫濕度，檢測到的信號輸入至控制器模塊中，控制器模塊根據設置的溫濕度、實測的溫濕度進行判斷，開啟或關閉通風散熱子系統。當需要啟動或關閉風機時，控制器模塊向驅動模塊發出控制指令，由驅動模塊向風機發出控制信號，啟動或關閉風機。在每個通風散熱子系統風機的進風口和出風口均安裝過濾網組件，該過濾網組件一方面是為了減少粉塵、樹葉等其它雜物附著在進風口和出風口影響風機運行，另一方面是為了最大限度地減少外部粉塵進入到機房內，改善設備工作環境。電壓檢測模塊以及電流檢測模塊用于檢測通風散熱子系統內電壓和電流的傳輸，在出現過壓、欠壓或缺相的時候，控制器模塊能及時斷電，避免通風散熱子系統性能受損。振動檢測模塊和轉速檢測模塊對風機進行振動檢測和轉速檢測，當風機在振動和轉速上存在異常時，可由控制器模塊及時調整風機運行，全過程自動完成、操作簡單、安全方便。

3 軟件方案設計和實施

本系統的具體工作過程為：在任一通風散熱子系統上的按鍵模塊設置機房內所需溫濕度，在該通風散熱子系統上，各檢測模塊開始檢測各自數據，控制器模塊獲取風向風速以及實測溫濕度，根據風速風向和實測溫濕度向驅動模塊發出信號，啟動或關閉風機，如需開啟對立面或者其它相鄰通風散熱子系統，則通過控制器模塊向相應的通風散熱子系統發出信號，接收到信號的通風散熱子系統根據指令啟動或關閉相應的風機；正在運行的通風散熱子系統檢測自身的電壓和電流，保障使用安全；正在運行的通風散熱子系統檢測風機的振動和轉速，在風機出現異常時及時發現，并斷電，關閉通風散熱子系統。

圖2 系統工作流程圖

本系統工作流程圖如圖2所示，具體方案主要工作過程如下：

1）由通風散熱子系統上的按鍵模塊設置機房內所需溫濕度；

2）溫濕度檢測模塊對機房環境的溫度參數進行實時采樣；

3）當機房溫度上升至一定值時（如27℃），根據風向風速檢測模塊監測到的風向風速，啟動風向相對應的兩面墻上的風機；

4）根據溫度檢測模塊測得的溫度數據，當機房溫度低于一定值時（如15℃），控制器模塊對數據進行預處理，關閉所有已經啟動的風機；

5）在調度自動化系統進行配置，設定報警值，實現溫度異常時控制器模塊啟動聲光報警模塊的告警功能，提醒值班員注意監測設備運行狀況。

4 小結

該系統已應用于桂林興安縣級臺站，經過一年多的試運行，目前，該系統穩定可靠，而且安裝了該系統之后，機房的溫度得到了有效控制，同時灰塵也逐漸減少，設備工作環境得到了顯著改善。另外該系統結構具有良好的功能擴展性和一定的先進性，如在以后系統的升級可采用多點溫度測量、濕度測量、短信息告警系統和紅外遙控控制等，進一步提升系統的性能，滿足機房對溫濕度監控的需求，同時該系統可延伸到其他臺站機房，提高臺站的運營效率，進一步提升臺站的競爭力，具有較好的應用推廣價值。

[1]郭天祥.51單片機C語言教程[M]. 第一版.北京：電子工業出版社； 2010; 484-485.

[2]康光華.電子技術基礎[M].第五版.北京:高等教育出版社；2006;486-513.