中波天調(diào)室溫濕度控制應(yīng)用研究

劉傳奇 楊貴峰

1.2.安徽廣播電視臺(tái)宿州發(fā)射臺(tái) 安徽省 宿州市 234000

1 引言

宿州發(fā)射臺(tái)地處淮北平原東北部，屬暖溫帶半濕潤(rùn)氣候，四季分明，光照充足，降雨適中。四季氣溫變化明顯，夏季高溫，冬季寒冷，氣溫差別較大。同時(shí)，晝夜溫差較大，特別是在秋冬季節(jié)，晝夜溫差最高可達(dá)30度左右，宿州全年溫度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如圖1所示。

圖1 宿州市全年溫度數(shù)據(jù)曲線圖

皖北地區(qū)楊樹(shù)、柳樹(shù)種植數(shù)量和種植面積巨大，分布廣泛，每逢春季4—5月份氣溫升高、光照充足、空氣濕度小、溫度適中，成熟的楊柳絮鋪天蓋地，隨風(fēng)飄散，漫天飛舞，無(wú)孔不入，危害人民健康，如圖2所示。在傳輸發(fā)射臺(tái)區(qū)內(nèi)，飛絮順著天調(diào)室出風(fēng)口進(jìn)入，附著在電感、電容周圍，一旦有某個(gè)元器件過(guò)熱，隨時(shí)會(huì)點(diǎn)燃飛絮，具有較大的消防安全隱患。同時(shí)，由于天調(diào)室有出風(fēng)口，密封性不嚴(yán)，除了飛絮以外，還有大量的灰塵進(jìn)入，造成天調(diào)室衛(wèi)生狀況較差。因此，天調(diào)室需要定期清理衛(wèi)生，特別是飛絮時(shí)節(jié)還要加大清潔頻率，重點(diǎn)清掃。

圖2 楊絮泛濫時(shí)期展示圖

2 傳統(tǒng)中波天調(diào)室溫濕度

2.1 中波天調(diào)室溫濕度控制必要性

中波臺(tái)的天饋系統(tǒng)由發(fā)射鐵塔、饋線（管）、匹配網(wǎng)絡(luò)、地網(wǎng)等部分組成。天饋系統(tǒng)處于發(fā)射系統(tǒng)的最末端，遠(yuǎn)離機(jī)房，常年處于室外，工作環(huán)境惡劣，最容易受天氣和其他客觀因素的影響而產(chǎn)生參數(shù)變化，再加上對(duì)天饋系統(tǒng)工作狀況的監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)不如發(fā)射機(jī)工作狀況的監(jiān)測(cè)那么齊全和直觀，因此，天饋系統(tǒng)的變化給發(fā)射效果帶來(lái)的影響往往被忽視，甚至造成劣播和停播事故。

匹配網(wǎng)絡(luò)（天調(diào)網(wǎng)絡(luò)）能夠使天線與饋線的阻抗匹配，這樣才能將發(fā)射機(jī)的高頻能量最有效地傳送到天線上去。如果天線與饋線不匹配，不僅僅影響?zhàn)伨€的傳輸效率，還將產(chǎn)生反射波，形成駐波，影響發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定工作，甚至?xí)茐陌l(fā)射機(jī)元器件。

匹配網(wǎng)絡(luò)主要由電感和電容組成，當(dāng)發(fā)射機(jī)工作時(shí)，電感會(huì)發(fā)出熱量，使天調(diào)室溫度增高，而溫度的變化又會(huì)導(dǎo)致天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗的變化。當(dāng)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗變化時(shí)，天線與饋管的阻抗失配又會(huì)產(chǎn)生駐波，匹配網(wǎng)絡(luò)元器件發(fā)熱，使天調(diào)室溫度繼續(xù)升高，形成惡性循環(huán)。冬天時(shí)，發(fā)射機(jī)關(guān)機(jī)后，天調(diào)室溫度迅速下降，等到再次開(kāi)機(jī)時(shí)，由于溫度下降，往往會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)失配現(xiàn)象，發(fā)射機(jī)駐波比高，增加了播出安全隱患。

天調(diào)室如果溫度太高、濕度過(guò)大、灰塵太多，容易造成天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中的元器件短路和損壞；如果溫差過(guò)大，會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)失配，導(dǎo)致發(fā)射機(jī)駐波比產(chǎn)生變化，影響發(fā)射效果。因此天調(diào)室必須要做好溫度、濕度和密封性控制。

2.2 宿州發(fā)射臺(tái)中波天調(diào)室溫濕度控制現(xiàn)狀

宿州發(fā)射臺(tái)臺(tái)區(qū)地勢(shì)低洼，如圖3所示，發(fā)射機(jī)房被池塘包圍；天調(diào)室和發(fā)射天線建設(shè)在池塘中間，建有天橋直達(dá)，天調(diào)室占地面積小，實(shí)際使用面積只有10平方，而且有2個(gè)天調(diào)室采用三頻共塔設(shè)計(jì)方案，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，使用元器件數(shù)量多，占用空間大，只能利用支架分隔為三層使用，剩余空間狹小，通風(fēng)性差，散熱性差。發(fā)射地網(wǎng)埋在池塘地表土以下，池塘水面高度隨著季節(jié)變換而變化，在梅雨季節(jié)過(guò)后的秋冬季節(jié)，水位最高時(shí)可達(dá)3米以上，雖然氣溫變化大，但水溫基本恒定，地網(wǎng)的阻抗值也變化不大；春夏時(shí)氣溫升高，水位迅速下降，最低時(shí)池塘干涸開(kāi)裂，地網(wǎng)甚至裸露在外，經(jīng)太陽(yáng)直射后，地網(wǎng)阻抗值變化巨大。

圖3 臺(tái)區(qū)俯瞰圖

目前，宿州發(fā)射臺(tái)在天調(diào)室墻壁上開(kāi)鑿出風(fēng)口，安裝排風(fēng)扇，夏季炎熱時(shí)排風(fēng)降溫，冬季轉(zhuǎn)涼后使用密封措施將排風(fēng)設(shè)備出風(fēng)口處密封好，進(jìn)行密封保溫，保證天調(diào)室溫度不至于太低?，F(xiàn)有方案存在以下問(wèn)題：

（1）溫度控制不理想，晝夜溫差大，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)變化較大，只能依靠調(diào)整發(fā)射機(jī)的機(jī)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)阻抗適配，降低發(fā)射機(jī)駐波比?；久块g隔1個(gè)小時(shí)就要巡查調(diào)整1次，特別是在夜間開(kāi)機(jī)時(shí)，半個(gè)小時(shí)就要調(diào)整1次。同時(shí)，在季節(jié)變換時(shí)，阻抗變化更大，調(diào)整發(fā)射機(jī)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能將駐波比降到1以下，因此只能間隔2個(gè)月就要調(diào)整天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗值1次。

（2）夏季雨季時(shí)空氣濕度大，而天調(diào)室夏天又無(wú)法密封，濕度無(wú)法控制，電感容易產(chǎn)生氧化現(xiàn)象。

（3）皖北地區(qū)氣候干燥，灰塵大，蚊蟲(chóng)多，天調(diào)室夏天無(wú)法密封，容易造成天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中的元器件短路，特別是每年4-5月份，楊柳絮高峰期，大量楊絮飛入天調(diào)室，有引發(fā)火災(zāi)損壞天調(diào)網(wǎng)絡(luò)元器件的隱患，因此需要每周清理1次，維護(hù)工作量太大。

3 基于空調(diào)的溫濕度控制方案

3.1 溫濕度控制方案設(shè)計(jì)

方案1：擴(kuò)大天調(diào)室面積，增加散熱空間，夏天可以降低天調(diào)室溫度，但冬季時(shí)，發(fā)射機(jī)關(guān)機(jī)后，溫度下降較快，容易產(chǎn)生因溫度過(guò)低而出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)失配的現(xiàn)象。

方案2：天調(diào)室的排風(fēng)扇更換為排風(fēng)管道，夏季時(shí)排風(fēng)散熱效果明顯改善，但冬季時(shí)溫度依然不能控制，密封性也沒(méi)有改善。

方案3：堵住排風(fēng)口，在天調(diào)室中安裝溫濕度控制系統(tǒng)，不但可以自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度、濕度參數(shù)，保證天調(diào)室有一個(gè)恒溫、恒濕的環(huán)境，還保證了天調(diào)室的密封性。當(dāng)前最為簡(jiǎn)單實(shí)用、穩(wěn)定可靠的方法就是在天調(diào)室安裝空調(diào)設(shè)備，在條件允許的情況下，還可以加裝監(jiān)控設(shè)備，提供天調(diào)室的溫度、濕度、視頻情況。

3.2 方案對(duì)比

根據(jù)臺(tái)區(qū)的實(shí)際情況，天調(diào)室是建在池塘水面上的，占地空間有限，增加天調(diào)室面積費(fèi)用較高，而且天調(diào)室早已建成使用，重新設(shè)計(jì)建造代價(jià)太大，因此方案1基本不可行。

方案2是大多數(shù)發(fā)射臺(tái)站當(dāng)前使用的方法，存在密封性差、溫差大、灰塵大、每個(gè)月都要定時(shí)清理的問(wèn)題。而且此方案依然是粗放型的排風(fēng)降溫和密封保溫方法，不能對(duì)溫度、濕度進(jìn)行量化控制。

方案3對(duì)于溫度、濕度和密封性的控制都比較好，而且建設(shè)成本不高，可以直接購(gòu)買成品設(shè)備。因此，方案3是當(dāng)前可實(shí)施的最佳方案。

3.3 方案實(shí)施及效果

2014年5月，按照預(yù)定方案，停用換氣扇，將換氣出風(fēng)口完全密封。同時(shí)，分別在3個(gè)天調(diào)室安裝了空調(diào)，并將空調(diào)溫度設(shè)置為自動(dòng)模式，20度恒溫狀態(tài)。安裝實(shí)施完畢后，正?；謴?fù)播出，天調(diào)室運(yùn)轉(zhuǎn)一切良好。安裝實(shí)施效果圖如圖4所示。

圖4 天調(diào)室溫度控制系統(tǒng)實(shí)施效果圖

（1）天調(diào)室衛(wèi)生情況明顯好轉(zhuǎn)，蚊蟲(chóng)和其他小動(dòng)物也很少進(jìn)入到天調(diào)室，維護(hù)次數(shù)由以前的每月1次，變更為每半年1次，天調(diào)室依然能夠保持干凈整潔，甚至比每月維護(hù)1次時(shí)還干凈。

（2）天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中的元器件損壞情況越來(lái)越少，無(wú)形中延長(zhǎng)了元器件的使用壽命，節(jié)省了開(kāi)支。同時(shí)，發(fā)射機(jī)網(wǎng)絡(luò)駐波比和天線駐波比更加穩(wěn)定，發(fā)射機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)調(diào)節(jié)駐波比次數(shù)由2～3次減少到0次；天調(diào)網(wǎng)絡(luò)阻抗調(diào)整次數(shù)也由每年的5～6次減少到每年春、秋各1次。

（3）天調(diào)網(wǎng)絡(luò)事故次數(shù)明顯減少，安全播出事故率呈逐年下降趨勢(shì)，效果明顯，如圖5所示。

圖5 近年來(lái)中波廣播停播率統(tǒng)計(jì)圖

3.4 注意事項(xiàng)

（1）變頻空調(diào)的變頻范圍為30～130Hz，與中波頻率相隔較遠(yuǎn)。目前，空調(diào)設(shè)備已經(jīng)運(yùn)行8年依然良好，說(shuō)明中波天調(diào)網(wǎng)絡(luò)對(duì)空調(diào)、除濕儀等設(shè)備不存在干擾問(wèn)題。

（2）平時(shí)例行檢修換電時(shí)或電力故障恢復(fù)時(shí)，需要及時(shí)開(kāi)啟空調(diào)，否則會(huì)導(dǎo)致天調(diào)室溫度過(guò)高，駐波比過(guò)高，影響發(fā)射效果。

（3）夏季炎熱，空調(diào)設(shè)定溫度可適當(dāng)降低一點(diǎn)；冬季寒冷，空調(diào)設(shè)定溫度可適當(dāng)提高一點(diǎn)，保證下半夜開(kāi)機(jī)時(shí)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定。

（4）由于常年天調(diào)室溫度恒定，天調(diào)網(wǎng)絡(luò)中的電容突然炸裂的情況減少，但是會(huì)慢慢裂開(kāi)，在維護(hù)檢修時(shí)要重點(diǎn)檢查電容有無(wú)裂紋情況發(fā)生，發(fā)現(xiàn)后及時(shí)更換。

4 智慧中波天調(diào)室設(shè)想

目前，全國(guó)都在進(jìn)行智慧廣電項(xiàng)目研究和推廣，其中智慧臺(tái)站建設(shè)尤為突出，中波天調(diào)室的智慧化方案涉及到天饋線系統(tǒng)的建設(shè)和環(huán)境監(jiān)控兩個(gè)方面。結(jié)合中波天調(diào)室溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，對(duì)智慧中波天調(diào)室提出以下設(shè)想：

（1）溫濕度控制系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)在值班機(jī)房就能對(duì)中波天調(diào)室溫度、濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并能對(duì)空調(diào)、加濕器等電器設(shè)備進(jìn)行開(kāi)關(guān)機(jī)控制、模式控制等，實(shí)現(xiàn)在不同季節(jié)、不同時(shí)間段對(duì)溫濕度范圍的設(shè)定，做到運(yùn)行穩(wěn)定與節(jié)能平衡。

（2）天調(diào)室安裝溫濕度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)天調(diào)室的溫度、濕度，與溫濕度控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)溫度、濕度超出設(shè)定范圍時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)溫濕度控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)調(diào)節(jié)無(wú)效時(shí)彈出報(bào)警窗口，提醒值班員查看處理。

（3）天調(diào)室安裝視頻監(jiān)控，實(shí)時(shí)監(jiān)控天調(diào)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，同時(shí)還可以入侵檢測(cè)，防止非法人員侵入天調(diào)室，破壞天調(diào)網(wǎng)絡(luò)，影響安全播出工作。由于天調(diào)室距離值班機(jī)房較遠(yuǎn)，可以通過(guò)定向天線無(wú)線傳輸實(shí)時(shí)畫(huà)面，減少布線，而且經(jīng)實(shí)際運(yùn)行結(jié)果證明中波頻率對(duì)視頻設(shè)備無(wú)干擾。

（4）天調(diào)室安裝煙霧傳感器、高靈敏度特異性氣體傳感器，對(duì)天饋線異常發(fā)熱后散發(fā)的煙霧、揮發(fā)氣體進(jìn)行早期檢測(cè)和告警；與視頻監(jiān)控配合，對(duì)電感、電容元件相鄰的接觸點(diǎn)的尖端放電、打火、拉弧現(xiàn)象實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)天調(diào)網(wǎng)絡(luò)的異常情況早發(fā)現(xiàn)早解決。

（5）天調(diào)室安裝紅外熱成像儀器，實(shí)時(shí)監(jiān)控異常發(fā)熱的元器件，異常升溫時(shí)及時(shí)告警。

（6）由于宿州發(fā)射臺(tái)天調(diào)室是建在池塘水面上的，因此天調(diào)室透水的可能性大大增加，可安裝一個(gè)水浸傳感器，一旦被水侵入時(shí)，能第一時(shí)間報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)天調(diào)室被水侵入。

結(jié) 語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的基于空調(diào)的天調(diào)室溫濕度控制系統(tǒng)密閉性好，實(shí)施效果好，適用于安徽、河南、山東、河北、山西、天津、北京等會(huì)出現(xiàn)季節(jié)性飛絮地區(qū)，同時(shí)也適用于新疆、甘肅、寧夏、陜西、內(nèi)蒙古、遼寧、吉林等沙塵暴影響較深的地區(qū)。另外，溫濕度控制屬于精細(xì)化控制，量化到具體的數(shù)值，適用于對(duì)溫濕度要求嚴(yán)格的地區(qū)。此外，本方案有利于智慧臺(tái)站的建設(shè)，后續(xù)擴(kuò)展性強(qiáng)，投資低，具備推廣價(jià)值。