广播电视发射机房运行环境与节能的探讨

梁培锋

（作者单位：广东省信宜732台）

广播电视发射机房中合适的温湿度和清洁度﹑完善的周边环境，是确保设备安全正常运行，最大限度发挥播出设备的作用和降低故障率的关键。随着广播电视新技术的发展，固态化﹑数字化和自动化设备的快速更新，对机房环境条件有更高的要求。

1 改善机房空气环境，降低发射设备运行的故障率

新型的固态及数字广播电视发射机大量采用微电子技术，广播电视发射机房的温度过高不利于大功率器件的散热而造成元器件过热烧毁，如常见的高频大功率模块中大功率场效应管的过热击穿，微型贴片电阻过热烧毁甚至微带电路板过热烧毁等。元器件与电路板的焊接点因高温潮湿而氧化，使焊点接触电阻增大而造成元器件及电路板过热甚至打火而烧坏。机房的温度过低﹑湿度过大，则容易使微电子器件以及接插件的接插口的表面结露腐蚀氧化而出现接触不良。目前，新型的广播电视发射机大量采用微电子贴片安装及微带电路技术，电路板与元器件氧化腐蚀引起的故障率较高；微小的尘埃颗粒吸附在接插件的表面使得接触电阻增大，吸附在微小的表面安装集成电路板上在湿度较大时发生漏电。这类故障往往难以排查。理论和大量的实践表明，稳定合适的温湿度和洁净的环境，是广播电视设备安全播出的有效保证。尤其是大量分布在南方高山上的广播电视转播台，昼夜温差大﹑湿度高﹑自然环境恶劣。合理的机房结构和适当的机房温湿度的机房环境更为重要。

广东省信宜732台（以下简称“我台”）地处广东粤西第一峰的信宜大田顶，常年气温较低﹑昼夜温差大﹑湿度大。近年来，我台陆续更换了固态和数字广播电视发射机，设备的故障率都比较高。相比具有空调环境的其他发射台，我们的故障率明显偏高。因此，使用空调改善环境势在必行。

目前，我台发射中央台﹑省台和市台的模拟及数字电视8个频道22套电视节目，调频广播7个频点10套调频及CDR数字广播节目，总发射功率超过100 kW。而发射机的平均效率均低于0.5，起码有100 kW以上的功率以热量的方式放出。如果用常规的空调机为机房调温，起码要用50匹以上的中央空调。每天平均播出按20小时计算，每天耗电750 kW·h，每年空调耗电27万kW·h以上。

2 节能高效的温湿度调控系统原理

通常机房的最佳运行环境温度在21℃左右，我台的最高气温一般都低于25℃，在气温高于21℃时，直接采用经过除湿滤尘的室外净化空气为机房降温，发射机排出的热风全部排出室外，机房温度可保持在20℃左右。一般情况下，发射机冷却空气的出入口温度差都在10℃以上，当环境气温低于21℃或湿度过大时，利用发射机排出的干燥热风为机房加温除湿。由单片微型计算机组成的温湿度调控器，智能调节室外冷风和发射机排出的热风的比例作为机房的循环冷却空气，则可使机房温度保持在十几度至廿几度之间且湿度在合适的范围内。为发射设备创造一个干净的温湿度合适的良好工作环境，降低故障率，而付出的仅为一台鼓风机所需的能源消耗。采用风机为机房加压送风的同时，使机房内对外保持一定的正压力差，也有效抵御了室外的潮湿空气从门窗缝隙进入。

大量剩余的干燥热空气还可以送到器材仓库和值班宿舍各个房间作为取暖和驱潮而取代大量的红外线灯驱潮，每年又可以节约可观的取暖驱潮费用。

该温度调节控制系统组成：室外空气降湿除尘间﹑机房热风除尘间﹑温湿度调节控制器﹑温湿度传感器﹑冷热风比例调节阀﹑底噪声风机及辅助空调机。

温湿度调控系统构成如图1所示。

温湿度调控器根据设定的温湿度，控制冷热风比例调节阀，调节室外冷却空气与发射机排出热风的比例，由风机送到机房，即可高效节能地让机房在一定的范围内获得合适的温湿度。同时，使机房内空气获得一定的正压力，可防止机房门窗及裂缝的雨水及潮湿空气渗入。

该系统的重要部分是温湿度调控器，采用ATMEL公司的AVR系列单片机〔1〕ATmega16L作为主控芯片MCU。ATmega16是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。其先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间，131条指令，大多数指令执行时间为单个时钟周期，可缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。32个8位通用工作寄存器，全静态工作。片内有16K的Flagh，1K的SRAM，三个数据指针，512的E2PROM，内置8通道10位A/D转换器，上电复位电路和看门狗定时器等，使电路简洁且工作稳定可靠。

采用DS1302作为时钟芯片，是美国DALLAS公司推出的一种高性能﹑低功耗的时钟芯片。独立产生年月日时分秒的实时时钟电路，仅需主控芯片按一定的时间间隔读入日期和时间数据，可对备用电池进行充电。

采用液晶显示模块RT12864－S作数据和状态显示。显示模块自带汉字库且支持串行通信。有较大的显示信息量。内部专用的控制芯片将屏幕上的液晶点驱动，只须按它的要求送入指令和数据就可以显示。为主控芯片节省大量时间，使程序变得简洁，降低编程工作量，并可大大提高主控芯片的监控运行速度和系统稳定性。

由2×4键盘输入修改数据，4K串行数据存储器历史数据。

温湿度传感器采用SHT10﹝2﹞，是一款含有已校准数字信号输出的高精度集成数字式温湿度传感器，体积小，功耗低，具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。三个温湿度传感器分别作为机房的温湿度检测﹑自然风除尘滤湿后的温湿度检测与发射机房出来的热风温湿度检测。

图1 温湿度职能调控系统图

图2 主程序流程图

冷热风比例调节阀和风机为系统的执行机构。

3 系统软件设计

本系统软件采用模块设计方式，系统各功能由相应的独立子程序完成，主程序根据需要调用相应的子程序。系统上电或复位后，先对MCU﹑DS1302时钟模块﹑SHT10温湿度传感器﹑LCD显示模块进行初始化。然后调用时钟数据并显示，由设定的时间开启风机，调用键盘询查并处理及显示，调用温湿度数据读取及处理并显示，与设定的参数门限进行比较，智能地控制冷热风比例调节阀调节室外冷风与室内热风入口的开启比例。主程序流程图如图2所示。

该温度调控系统仅用普通空调十分之一的运行功率，达到改善广播电视机房的播出运行环境﹑降低设备故障率的目的，更好地保证广播电视的优质安全播出。既高效又节能。

4 结语

广播电视发射设备的发展，功能越来越强大，电路结构越来越精细，使设备越来越复杂而娇贵，对发射机房的运行环境要求相应提高。尤其地处高山的广播电视转播发射台，建立干净而合适温湿度的发射机房十分必要，而采用自然风冷比例调控系统可以让发射机房保持合适的温湿度又高效节能。