高原和高寒環(huán)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(qū)的通信網(wǎng)絡建設的不斷加快發(fā)展，通信對于社會的各個方面都產(chǎn)生著越來越突出的影響。然而，高原和高寒地區(qū)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(wěn)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(jù)高原和高寒地區(qū)環(huán)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(wěn)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(qū)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(xiàn)代社會文明發(fā)展進步的重要標志，如今已經(jīng)在社會的各個領域中都發(fā)揮著越來越重要的作用，但在上述地區(qū)的運行卻依然經(jīng)歷著嚴峻的考驗。因此，研究高原和高寒環(huán)境下的通信裝備的狀況，對這些地區(qū)通信的展開，維護和發(fā)展都具有重要的意義。

1 高原和高寒環(huán)境的特點

高原和高寒地區(qū)是指海拔高、常年低溫、凍土常年不化的山區(qū)或者高緯度、常年低溫、凍土常年不化的山區(qū)。中國屬于高寒地區(qū)的有黑龍江省北部、青藏高原、甘肅、內(nèi)蒙古及云南部分地區(qū)。這些地區(qū)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(huán)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(huán)境主要指海拔為4000m以上的青藏高原。環(huán)境特點如下：

⑴氣溫低，并且持續(xù)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(jié)。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(chǎn)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(nèi)，每上升10m大氣壓強約減小100Pa，在海拔2000m之內(nèi)，每上升12m大氣壓強約減小1mmHg。所以高原地區(qū)海拔很高，同比內(nèi)地地區(qū)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(qū)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(jié)，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(fā)生次數(shù)多且強度大，攜帶沙塵量大，多于低海拔區(qū)域含沙量數(shù)倍。

2 高原和高寒環(huán)境對通信裝備的影響分析

2.1 高原和高寒環(huán)境對通信車輛的影響

高原和高寒地區(qū)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(xiàn)脫節(jié)的現(xiàn)象。另外由于氣溫低，車輛發(fā)動機以及車輛動力性能會受到影響。高原寒區(qū)空氣含氧量低，氧氣不足，發(fā)動機燃油不充分，功率減小。由于氣壓低，汽車內(nèi)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(qū)，發(fā)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(fā)更是給實施通信搶修維護、現(xiàn)場作業(yè)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(zhuǎn)移，通信保障和交通運輸產(chǎn)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(huán)境對通信裝備、材料的影響

高原高寒環(huán)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(huán)境特性都會引起裝備機器性能下降，材料會發(fā)生老化和物理化學反應，橡膠塑料等部件容易出現(xiàn)老化現(xiàn)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(huán)境下的金屬部件在收到一定的外力作用下容易因材料產(chǎn)生的冷脆現(xiàn)象而被破壞。高原高寒地區(qū)晝夜溫差極大，由于接口材質(zhì)、膨脹系數(shù)不同，使得外部通信傳輸線纜等設備內(nèi)外受熱不均衡，出現(xiàn)熱脹冷縮現(xiàn)象，容易使其出現(xiàn)接口間隙接觸不良，導致信號不穩(wěn)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(nèi)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(lián)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(lián)絡，這使通信品質(zhì)明顯降低，難以保持順暢的聯(lián)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(wěn)定性和效能的發(fā)揮，給通信聯(lián)絡帶來諸多的不穩(wěn)定性，在發(fā)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(huán)境對通信電源的影響

高原和高原地區(qū)年平均溫度較低，在冬季時低溫的現(xiàn)象會更加突出。由于這些地區(qū)氣候環(huán)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(wěn)定，基站內(nèi)部室溫往往是零下幾度甚至是十幾度，工作環(huán)境較為惡劣。在眾多環(huán)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(tài)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(zhì)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(huán)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(qū)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(fā)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(xù)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(qū)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(nèi)工作人員的生活工作和通信裝備的正常運轉(zhuǎn)。

3 高原和高寒環(huán)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(fā)動機在高原高寒地區(qū)使用時，其輸出功率和經(jīng)濟指標及其熱負荷指標等恢復到原東部低海拔地區(qū)時的標準水平；采用先進的熱平衡技術，解決液力系統(tǒng)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(tǒng)，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(wěn)定的材料，以滿足高原環(huán)境極端低溫條件下正常工作的要求。

⑶根據(jù)電池工作環(huán)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(zhì)量好的穩(wěn)壓器和高性能UPS電源等，以備發(fā)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(qū)衛(wèi)星通信的研發(fā)和使用，衛(wèi)星通信受地形天氣影響較小，可以實現(xiàn)地域大面積覆蓋和遠距離信息傳輸?shù)耐ㄐ拧?