廣播電視發射機房運行環境與節能的探討

梁培鋒

（作者單位：廣東省信宜732臺）

廣播電視發射機房中合適的溫濕度和清潔度﹑完善的周邊環境，是確保設備安全正常運行，最大限度發揮播出設備的作用和降低故障率的關鍵。隨著廣播電視新技術的發展，固態化﹑數字化和自動化設備的快速更新，對機房環境條件有更高的要求。

1 改善機房空氣環境，降低發射設備運行的故障率

新型的固態及數字廣播電視發射機大量采用微電子技術，廣播電視發射機房的溫度過高不利于大功率器件的散熱而造成元器件過熱燒毀，如常見的高頻大功率模塊中大功率場效應管的過熱擊穿，微型貼片電阻過熱燒毀甚至微帶電路板過熱燒毀等。元器件與電路板的焊接點因高溫潮濕而氧化，使焊點接觸電阻增大而造成元器件及電路板過熱甚至打火而燒壞。機房的溫度過低﹑濕度過大，則容易使微電子器件以及接插件的接插口的表面結露腐蝕氧化而出現接觸不良。目前，新型的廣播電視發射機大量采用微電子貼片安裝及微帶電路技術，電路板與元器件氧化腐蝕引起的故障率較高；微小的塵埃顆粒吸附在接插件的表面使得接觸電阻增大，吸附在微小的表面安裝集成電路板上在濕度較大時發生漏電。這類故障往往難以排查。理論和大量的實踐表明，穩定合適的溫濕度和潔凈的環境，是廣播電視設備安全播出的有效保證。尤其是大量分布在南方高山上的廣播電視轉播臺，晝夜溫差大﹑濕度高﹑自然環境惡劣。合理的機房結構和適當的機房溫濕度的機房環境更為重要。

廣東省信宜732臺（以下簡稱“我臺”）地處廣東粵西第一峰的信宜大田頂，常年氣溫較低﹑晝夜溫差大﹑濕度大。近年來，我臺陸續更換了固態和數字廣播電視發射機，設備的故障率都比較高。相比具有空調環境的其他發射臺，我們的故障率明顯偏高。因此，使用空調改善環境勢在必行。

目前，我臺發射中央臺﹑省臺和市臺的模擬及數字電視8個頻道22套電視節目，調頻廣播7個頻點10套調頻及CDR數字廣播節目，總發射功率超過100 kW。而發射機的平均效率均低于0.5，起碼有100 kW以上的功率以熱量的方式放出。如果用常規的空調機為機房調溫，起碼要用50匹以上的中央空調。每天平均播出按20小時計算，每天耗電750 kW·h，每年空調耗電27萬kW·h以上。

2 節能高效的溫濕度調控系統原理

通常機房的最佳運行環境溫度在21℃左右，我臺的最高氣溫一般都低于25℃，在氣溫高于21℃時，直接采用經過除濕濾塵的室外凈化空氣為機房降溫，發射機排出的熱風全部排出室外，機房溫度可保持在20℃左右。一般情況下，發射機冷卻空氣的出入口溫度差都在10℃以上，當環境氣溫低于21℃或濕度過大時，利用發射機排出的干燥熱風為機房加溫除濕。由單片微型計算機組成的溫濕度調控器，智能調節室外冷風和發射機排出的熱風的比例作為機房的循環冷卻空氣，則可使機房溫度保持在十幾度至廿幾度之間且濕度在合適的范圍內。為發射設備創造一個干凈的溫濕度合適的良好工作環境，降低故障率，而付出的僅為一臺鼓風機所需的能源消耗。采用風機為機房加壓送風的同時，使機房內對外保持一定的正壓力差，也有效抵御了室外的潮濕空氣從門窗縫隙進入。

大量剩余的干燥熱空氣還可以送到器材倉庫和值班宿舍各個房間作為取暖和驅潮而取代大量的紅外線燈驅潮，每年又可以節約可觀的取暖驅潮費用。

該溫度調節控制系統組成：室外空氣降濕除塵間﹑機房熱風除塵間﹑溫濕度調節控制器﹑溫濕度傳感器﹑冷熱風比例調節閥﹑底噪聲風機及輔助空調機。

溫濕度調控系統構成如圖1所示。

溫濕度調控器根據設定的溫濕度，控制冷熱風比例調節閥，調節室外冷卻空氣與發射機排出熱風的比例，由風機送到機房，即可高效節能地讓機房在一定的范圍內獲得合適的溫濕度。同時，使機房內空氣獲得一定的正壓力，可防止機房門窗及裂縫的雨水及潮濕空氣滲入。

該系統的重要部分是溫濕度調控器，采用ATMEL公司的AVR系列單片機〔1〕ATmega16L作為主控芯片MCU。ATmega16是基于增強的AVR RISC結構的低功耗8位CMOS微控制器。其先進的指令集以及單時鐘周期指令執行時間，131條指令，大多數指令執行時間為單個時鐘周期，可緩減系統在功耗和處理速度之間的矛盾。32個8位通用工作寄存器，全靜態工作。片內有16K的Flagh，1K的SRAM，三個數據指針，512的E2PROM，內置8通道10位A/D轉換器，上電復位電路和看門狗定時器等，使電路簡潔且工作穩定可靠。

采用DS1302作為時鐘芯片，是美國DALLAS公司推出的一種高性能﹑低功耗的時鐘芯片。獨立產生年月日時分秒的實時時鐘電路，僅需主控芯片按一定的時間間隔讀入日期和時間數據，可對備用電池進行充電。

采用液晶顯示模塊RT12864－S作數據和狀態顯示。顯示模塊自帶漢字庫且支持串行通信。有較大的顯示信息量。內部專用的控制芯片將屏幕上的液晶點驅動，只須按它的要求送入指令和數據就可以顯示。為主控芯片節省大量時間，使程序變得簡潔，降低編程工作量，并可大大提高主控芯片的監控運行速度和系統穩定性。

由2×4鍵盤輸入修改數據，4K串行數據存儲器歷史數據。

溫濕度傳感器采用SHT10﹝2﹞，是一款含有已校準數字信號輸出的高精度集成數字式溫濕度傳感器，體積小，功耗低，具有極高的可靠性與卓越的長期穩定性。三個溫濕度傳感器分別作為機房的溫濕度檢測﹑自然風除塵濾濕后的溫濕度檢測與發射機房出來的熱風溫濕度檢測。

圖1 溫濕度職能調控系統圖

圖2 主程序流程圖

冷熱風比例調節閥和風機為系統的執行機構。

3 系統軟件設計

本系統軟件采用模塊設計方式，系統各功能由相應的獨立子程序完成，主程序根據需要調用相應的子程序。系統上電或復位后，先對MCU﹑DS1302時鐘模塊﹑SHT10溫濕度傳感器﹑LCD顯示模塊進行初始化。然后調用時鐘數據并顯示，由設定的時間開啟風機，調用鍵盤詢查并處理及顯示，調用溫濕度數據讀取及處理并顯示，與設定的參數門限進行比較，智能地控制冷熱風比例調節閥調節室外冷風與室內熱風入口的開啟比例。主程序流程圖如圖2所示。

該溫度調控系統僅用普通空調十分之一的運行功率，達到改善廣播電視機房的播出運行環境﹑降低設備故障率的目的，更好地保證廣播電視的優質安全播出。既高效又節能。

4 結語

廣播電視發射設備的發展，功能越來越強大，電路結構越來越精細，使設備越來越復雜而嬌貴，對發射機房的運行環境要求相應提高。尤其地處高山的廣播電視轉播發射臺，建立干凈而合適溫濕度的發射機房十分必要，而采用自然風冷比例調控系統可以讓發射機房保持合適的溫濕度又高效節能。