廣播電視發(fā)射機房運行環(huán)境與節(jié)能的探討

梁培鋒

（作者單位：廣東省信宜732臺）

廣播電視發(fā)射機房中合適的溫濕度和清潔度﹑完善的周邊環(huán)境，是確保設(shè)備安全正常運行，最大限度發(fā)揮播出設(shè)備的作用和降低故障率的關(guān)鍵。隨著廣播電視新技術(shù)的發(fā)展，固態(tài)化﹑數(shù)字化和自動化設(shè)備的快速更新，對機房環(huán)境條件有更高的要求。

1 改善機房空氣環(huán)境，降低發(fā)射設(shè)備運行的故障率

新型的固態(tài)及數(shù)字廣播電視發(fā)射機大量采用微電子技術(shù)，廣播電視發(fā)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(yīng)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(jié)露腐蝕氧化而出現(xiàn)接觸不良。目前，新型的廣播電視發(fā)射機大量采用微電子貼片安裝及微帶電路技術(shù)，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(fā)生漏電。這類故障往往難以排查。理論和大量的實踐表明，穩(wěn)定合適的溫濕度和潔凈的環(huán)境，是廣播電視設(shè)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(zhuǎn)播臺，晝夜溫差大﹑濕度高﹑自然環(huán)境惡劣。合理的機房結(jié)構(gòu)和適當(dāng)?shù)臋C房溫濕度的機房環(huán)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(xù)更換了固態(tài)和數(shù)字廣播電視發(fā)射機，設(shè)備的故障率都比較高。相比具有空調(diào)環(huán)境的其他發(fā)射臺，我們的故障率明顯偏高。因此，使用空調(diào)改善環(huán)境勢在必行。

目前，我臺發(fā)射中央臺﹑省臺和市臺的模擬及數(shù)字電視8個頻道22套電視節(jié)目，調(diào)頻廣播7個頻點10套調(diào)頻及CDR數(shù)字廣播節(jié)目，總發(fā)射功率超過100 kW。而發(fā)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(guī)的空調(diào)機為機房調(diào)溫，起碼要用50匹以上的中央空調(diào)。每天平均播出按20小時計算，每天耗電750 kW·h，每年空調(diào)耗電27萬kW·h以上。

2 節(jié)能高效的溫濕度調(diào)控系統(tǒng)原理

通常機房的最佳運行環(huán)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(jīng)過除濕濾塵的室外凈化空氣為機房降溫，發(fā)射機排出的熱風(fēng)全部排出室外，機房溫度可保持在20℃左右。一般情況下，發(fā)射機冷卻空氣的出入口溫度差都在10℃以上，當(dāng)環(huán)境氣溫低于21℃或濕度過大時，利用發(fā)射機排出的干燥熱風(fēng)為機房加溫除濕。由單片微型計算機組成的溫濕度調(diào)控器，智能調(diào)節(jié)室外冷風(fēng)和發(fā)射機排出的熱風(fēng)的比例作為機房的循環(huán)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(nèi)。為發(fā)射設(shè)備創(chuàng)造一個干凈的溫濕度合適的良好工作環(huán)境，降低故障率，而付出的僅為一臺鼓風(fēng)機所需的能源消耗。采用風(fēng)機為機房加壓送風(fēng)的同時，使機房內(nèi)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(qū)潮而取代大量的紅外線燈驅(qū)潮，每年又可以節(jié)約可觀的取暖驅(qū)潮費用。

該溫度調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)組成：室外空氣降濕除塵間﹑機房熱風(fēng)除塵間﹑溫濕度調(diào)節(jié)控制器﹑溫濕度傳感器﹑冷熱風(fēng)比例調(diào)節(jié)閥﹑底噪聲風(fēng)機及輔助空調(diào)機。

溫濕度調(diào)控系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

溫濕度調(diào)控器根據(jù)設(shè)定的溫濕度，控制冷熱風(fēng)比例調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)室外冷卻空氣與發(fā)射機排出熱風(fēng)的比例，由風(fēng)機送到機房，即可高效節(jié)能地讓機房在一定的范圍內(nèi)獲得合適的溫濕度。同時，使機房內(nèi)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(tǒng)的重要部分是溫濕度調(diào)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(jié)構(gòu)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(zhí)行時間，131條指令，大多數(shù)指令執(zhí)行時間為單個時鐘周期，可緩減系統(tǒng)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(tài)工作。片內(nèi)有16K的Flagh，1K的SRAM，三個數(shù)據(jù)指針，512的E2PROM，內(nèi)置8通道10位A/D轉(zhuǎn)換器，上電復(fù)位電路和看門狗定時器等，使電路簡潔且工作穩(wěn)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(chǎn)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(shù)據(jù)，可對備用電池進行充電。

采用液晶顯示模塊RT12864－S作數(shù)據(jù)和狀態(tài)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(nèi)部專用的控制芯片將屏幕上的液晶點驅(qū)動，只須按它的要求送入指令和數(shù)據(jù)就可以顯示。為主控芯片節(jié)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(jiān)控運行速度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

由2×4鍵盤輸入修改數(shù)據(jù)，4K串行數(shù)據(jù)存儲器歷史數(shù)據(jù)。

溫濕度傳感器采用SHT10﹝2﹞，是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的高精度集成數(shù)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(wěn)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(fēng)除塵濾濕后的溫濕度檢測與發(fā)射機房出來的熱風(fēng)溫濕度檢測。

圖1 溫濕度職能調(diào)控系統(tǒng)圖

圖2 主程序流程圖

冷熱風(fēng)比例調(diào)節(jié)閥和風(fēng)機為系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)軟件采用模塊設(shè)計方式，系統(tǒng)各功能由相應(yīng)的獨立子程序完成，主程序根據(jù)需要調(diào)用相應(yīng)的子程序。系統(tǒng)上電或復(fù)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(diào)用時鐘數(shù)據(jù)并顯示，由設(shè)定的時間開啟風(fēng)機，調(diào)用鍵盤詢查并處理及顯示，調(diào)用溫濕度數(shù)據(jù)讀取及處理并顯示，與設(shè)定的參數(shù)門限進行比較，智能地控制冷熱風(fēng)比例調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)室外冷風(fēng)與室內(nèi)熱風(fēng)入口的開啟比例。主程序流程圖如圖2所示。

該溫度調(diào)控系統(tǒng)僅用普通空調(diào)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(huán)境﹑降低設(shè)備故障率的目的，更好地保證廣播電視的優(yōu)質(zhì)安全播出。既高效又節(jié)能。

4 結(jié)語

廣播電視發(fā)射設(shè)備的發(fā)展，功能越來越強大，電路結(jié)構(gòu)越來越精細，使設(shè)備越來越復(fù)雜而嬌貴，對發(fā)射機房的運行環(huán)境要求相應(yīng)提高。尤其地處高山的廣播電視轉(zhuǎn)播發(fā)射臺，建立干凈而合適溫濕度的發(fā)射機房十分必要，而采用自然風(fēng)冷比例調(diào)控系統(tǒng)可以讓發(fā)射機房保持合適的溫濕度又高效節(jié)能。