楊偉娟

（作者單位：國家新聞出版廣電總局722臺(tái)）

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衛(wèi)星接收天線加熱除雪融冰系統(tǒng)簡介

楊偉娟

（作者單位：國家新聞出版廣電總局722臺(tái)）

摘 要：本文根據(jù)自身的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，分析衛(wèi)星接收天線上的積雪和結(jié)冰，對(duì)天線接收傳輸能力造成的危害，介紹加熱法除雪融冰系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和性能特點(diǎn)以及該系統(tǒng)投入運(yùn)行后的使用效果，以供參考。

關(guān)鍵詞：雪衰；加熱組件；測溫單元；控制器

衛(wèi)星接收天線是衛(wèi)星通信的重要設(shè)備，是廣播發(fā)射臺(tái)站接收電磁波實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換的重要裝置。在廣播發(fā)射臺(tái)站衛(wèi)星接收天線一般是節(jié)傳機(jī)房的室外單元，是節(jié)傳機(jī)房維護(hù)的重點(diǎn)部分。在我國北方大部分地區(qū)，冬季下雪時(shí)，氣溫可低至-20℃，甚至更低，即使南方地區(qū)也會(huì)不時(shí)遭遇低溫、大雪等極端天氣。積雪和結(jié)冰會(huì)造成衛(wèi)星天線反射面的變形，導(dǎo)致電磁波信號(hào)無法準(zhǔn)確聚焦反射到饋源波導(dǎo)面的中心區(qū)域，使天線增益大幅降低，信號(hào)質(zhì)量大幅下降，甚至中斷。冰雪等介質(zhì)對(duì)電磁波信號(hào)產(chǎn)生散射作用也會(huì)對(duì)信號(hào)造成衰減。

在以往的維護(hù)中主要采取人工除雪的方法，但由于衛(wèi)星天線口徑大，距離地面高，在這種嚴(yán)寒的冰雪天氣人工除雪不但難度大，工作艱苦，且非常危險(xiǎn)，容易造成人員受傷，同時(shí)效果也不理想。隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的飛速發(fā)展和維護(hù)水平的不斷提高，為衛(wèi)星天線加裝加熱除雪融冰系統(tǒng)無疑成為了解決這一問題的理想方案。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

該系統(tǒng)在物理結(jié)構(gòu)上可分為加熱保溫組件、測溫傳感單元、控制器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件5部分。系統(tǒng)通過測溫探頭傳感器監(jiān)測天線表面的溫度，并通過控制器根據(jù)實(shí)際測量的溫度情況控制扇區(qū)加熱膜，保證天線表面溫度維持在0℃以上，在冰雪天氣確保天線表面冰雪融化，避免積雪或者結(jié)冰情況發(fā)生?？刂破髦g用以太網(wǎng)連接，并可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行情況和系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置。

加熱保溫組件是在天線主反射面背面安裝電熱板，并在電熱板外表面覆蓋一層保溫材料，減小加熱板產(chǎn)生的熱能對(duì)外的輻射，降低能耗。加熱板是由鎳洛合金電熱絲和硅橡膠高溫絕緣布組成，它具有加熱快、效率高、抗老化、防水和阻燃等特點(diǎn)，且質(zhì)量輕薄，可根據(jù)實(shí)際需要裁剪成各種大小和形狀。保溫層采用密閉式發(fā)泡結(jié)構(gòu)的橡塑發(fā)泡保溫材料制成，這種材料導(dǎo)熱系數(shù)小，具有良好的絕熱效果，在天線反射面背面加熱板外覆蓋一定厚度的橡塑保溫材料，可以大大減少熱能的損失，降低能耗，提高效率。

測溫傳感單元是將天線的扇面分為若干個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域使用3個(gè)溫度測量探頭，測量該區(qū)域天線表面的溫度，并通過數(shù)據(jù)總線將測量所得的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破?，以便控制器根?jù)實(shí)際測量的溫度調(diào)度相應(yīng)區(qū)域加熱板加熱。

控制器可將測溫傳感單元測量的溫度數(shù)據(jù)和溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對(duì)每個(gè)溫度區(qū)域的發(fā)熱組件的運(yùn)行功率進(jìn)行獨(dú)立調(diào)度，起到節(jié)能效果。每個(gè)控制器控制5個(gè)分區(qū)，每分區(qū)含1個(gè)加熱組件，3個(gè)溫度探頭?？刂破鏖g使用100Base-T以太網(wǎng)連接。4.5m天線分為12個(gè)區(qū)，使用3個(gè)控制器進(jìn)行控制。3.7m天線使用2個(gè)控制器。2.4m用1個(gè)控制器。

遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件主要功能是，遠(yuǎn)程PC對(duì)控制器進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和控制器上報(bào)天線終端的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)。天線終端使用以太網(wǎng)接口和PC機(jī)連接，控制器可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件上報(bào)各個(gè)溫度區(qū)域的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，如天線表面溫度、發(fā)熱板溫度、工作功率等。PC終端可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)測軟件對(duì)控制器的各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，達(dá)到遠(yuǎn)程操作的目的。

2 系統(tǒng)性能

該系統(tǒng)在天線與天線，設(shè)備與設(shè)備之間用以太網(wǎng)連接，相互通訊，數(shù)據(jù)交換，統(tǒng)一管理，對(duì)溫度、供電功率和輸出功率等參數(shù)智能控制。多副天線加熱系統(tǒng)還組成一個(gè)陣列式系統(tǒng)，統(tǒng)籌功率調(diào)度，通過控制總功率和每副天線的功率，保證既不會(huì)超過總設(shè)定功率，又可以合理進(jìn)行功率分配。

系統(tǒng)控制器可以提供恒溫模式、功率限制模式、自動(dòng)模式和強(qiáng)制加熱模式4種工作模式，供使用者選擇。恒溫模式是保證天線溫度穩(wěn)定，在降雪量較小，持續(xù)時(shí)間長的情況下，使用該模式效果較好；功率控制模式是天線循環(huán)加熱，保證功率不超過限制值，在降雪量較大的情況下使用該模式可以節(jié)能高效的完成除雪融冰工作；自動(dòng)模式是超過總供電功率時(shí)，自動(dòng)由恒溫模式切換到功率限制模式，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)起到保護(hù)作用；強(qiáng)制加熱模式是設(shè)置物理開關(guān)，在雪情嚴(yán)重威脅到天線正常工作時(shí)，可手動(dòng)切換到強(qiáng)制加熱模式。

該系統(tǒng)對(duì)溫度、電壓號(hào)功率都設(shè)計(jì)了保護(hù)功能，每個(gè)控制器都設(shè)置了功率上限，當(dāng)功率達(dá)到設(shè)計(jì)功率后將自動(dòng)關(guān)機(jī)，防止超負(fù)載運(yùn)行造成設(shè)備損壞。溫度保護(hù)方面是當(dāng)溫度達(dá)到系統(tǒng)設(shè)置溫度上限后自動(dòng)停機(jī)，防止溫度過高，造成損失。整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行安全穩(wěn)定，可達(dá)到最高加熱溫度為高于環(huán)境溫度30℃；天線加溫穩(wěn)定時(shí)間高于環(huán)境溫度20℃時(shí)升溫穩(wěn)定時(shí)間小于60min；天線加溫達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)間高于環(huán)境溫度20℃時(shí)升溫時(shí)間小于30min。該系統(tǒng)還有一定的擴(kuò)展能力，新的天線加熱裝置可與原系統(tǒng)無縫連接，實(shí)現(xiàn)加熱功率再分配和最大功率限制。

3 結(jié)語

衛(wèi)星天線加熱除雪融冰系統(tǒng)的使用效果顯著，值班人員在冰雪天通過遠(yuǎn)程控制終端，輕松完成衛(wèi)星天線的除雪工作。解決了北方地區(qū)衛(wèi)星天線上積雪清理難得問題，降低了雪衰對(duì)衛(wèi)星通信造成的影響，為冰雪天氣下衛(wèi)星天線的使用與維護(hù)提供了保障。