高原气候对通讯设备结构设计的影响

  高原气候对通讯设备结构设计的影响  朱丹江　高明焱　刘军Summary：在高原气候下，通讯网络构建开始实现快速发展，通讯对社会各方面的影响都非常显著。但是，高原地区因为特殊的气候和地理环境，对通讯设备的稳定性造成了严重影响，并进一步提高了对通讯设备的维护要求。据此，本文主要对高原气候对通讯设备结构设计的影响进行了详细。Key：高原气候；通讯设备；结构设计；影响：TP311：A：1009-3044（2018）19-0290-021高原气候对通讯设备的影响分析1.1对通讯设备和的影响高原地区的气温非常低，日照时间比较长，紫外线辐射十分强烈，而且昼夜温差比较大，气候太过干燥，正是由于这些特殊性，导致通讯设备的性能明显下降，材料在不断老化，并发生着物理化学反应，从而导致材料的绝缘性能明显下降，甚至还会失去作用，从而引发严重的安全隐患。长期在低温环境下运转，通讯设备在外力作用下，很容易由于材料发生冷脆现象，被严重损坏。高原地区的昼夜温差太大，因为设备结构的接口材质和膨胀系数大不相同，导致外部通讯设备承受着内部与外部受热不均的压力，极易发生热胀冷缩现象，从而使得接口间隙接触不良，信号不稳定，同时，还会加大设备安装与拆卸的难度。而一旦温度和设备运转的最低温之间相比较低，设备很有可能会停止运转。空气密度较低，还会造成通讯设备内部空气流通缓慢，导致散热难度增加，绝缘强度明显降低，这样一来，材料就会发生淤积，温度则会不断升高。风沙比较大，接头盒的加固难度也会有所增加，晃动程度也会增大，这些问题的存在，都会造成通讯设备的光缆纤芯发生很大程度上的收缩，从而导致损耗明显增加。另外，因为海拔比较高，地形多元化，大部分都是高山和陡坡，长期的冻土层会阻碍有线通讯架设工作的开展。有线通讯受地形影响，架设线路难度比较大，速度有所下降，线路的损耗也会增加，线路的维护难度也随之加大。昼夜温差较大，在温度较低的时候，电离层也会处于比较低的状态下，这样就会直接干扰到无线通讯，导致其联络效能明显降低。同时，无线通讯在地势的影响下，通讯距离明显缩小，甚至导致信号中断，无法顺畅联络。高原气候所带来的问题，会对通讯设备的稳定性，以及其作用的发挥造成直接性影响，致使联络不稳定，在发生意外的时候，甚至还会威胁到工作人员的生命安全。1.2对通讯电源的影响高原地区的平均气温比较低，在冬天的时候，低温现象十分明显。因为气候、地形、环境等因素的限制，导致通讯基站的供暖设施设备不充足，做不到有效的保暖工作，而且稳定性比较差，基站的内部温度也非常低，工作环境十分恶劣。在环境因素中，温度是影响电池性能的关键要素，长期工作在低温状态，会导致电池性能明显下降。锂电池与锂聚合物电池主要利用电解液作为有机液体，就像是油类，在低温状态下，很容易发生凝结，以此促使其导电性明显降低，物质活性也明显下降。电解液浓度差不断增大，极化被明显强化，而用于导电的锂盐，在内部活动时，就会被限制，从而就会造成充电效率降低，甚至还会造成充电提前结束，放电也不例外，这样势必会缩短电池的使用寿命。高原地区大多数的通讯基站都是利用太阳能发电，遇到紧急情况的时候，才会使用柴油发电机。如果长期处于极端天气条件下，使得光照明显不足，就不能及时并有效进行蓄电池充电。恶劣天气的持续时间太长，则会造成电池过度放电，进而直接报废。蓄电池在高原地区的作用是不可置疑的，电池性能的不斷下降和失效，会对基站内部人员的生活与工作造成直接影响，还会阻碍通讯设备的正常运行。1.3对设备性能的影响高原地区的气候因素影响比较大，尤其是通讯设备的测量类别仪表，很容易导致测量结果与实际值之间存在较大的误差。温度比较低，温差过大，气候干燥等因素，都很容易导致电气元件发生故障，橡胶塑料配件发生老化，机件性能明显下降。装备仪表的储存和运作环境过差，外界气候因素就会更加容易导致通讯设备性能受影响。供电条件与相关规范不相符，很容易导致装备发生故障，启动或者停止等异常现场屡见不鲜。2高原气候下通讯设备结构设计2.1通讯设备绝缘设计随着空气压力与密度的不断降低，导致外绝缘强度明显下降。在海拔到5km范围以内，每次升高1km，气压就会降低7.8-10.6kPa，外绝缘强度强度则降低8-13%。就相关而言，通过系统电压、过压等级、绝缘等级等因素，进一步确定需要的差距，并按照海拔高度加以适当修正。平均绝对湿度会随着海拔不断升高，而有所降低。在绝对湿度有所降低的时候，通讯产品外绝缘强度会明显下降，所以，必须湿度修正对放电电压和冲击闪络电压的湿度。湿度修正主要是以0海拔的平均绝对湿度作为，具体地修正则应该按照相关标准的明确规定。高原通讯设备严格按照规定进行审查，根据海拔4km进行审查。其中，布置结构的时候，分项审查主要包括PCB改板；增加绝缘防护隔离带；更换部分器件；所有通讯设备逐一分类审查。另外，在进行结构设计的时候，进一步优化导电体的形状，严格按照相关标准，进行测试与验证。2.2通讯设备散热设计空气的压力或者密度有所下降，会造成空气介质的冷却效应明显降低。对于主要以自然对流、强迫通风、空气散热等作为主要散热方式的通讯设备，因为散热能力比较差，温度会不断升高。在海拔到5km范围以内，每次升高1km，平均气压就会降低7.8-10.6kPa，温度升高则会增加3-10%。随着海拔高度不断增加，空气温度的最高值和平均值会明显降低。高原气候的空气温度降低，能够局部或者全部补偿，由于气压不断降低，所造成的通讯设备温度升高。环境空气温度的补偿值是0.5K/100m。高原气候对采用空气冷却方式的通讯设备的散热有一定的好处，但是也有一定的坏处。因此，在进行散热结构设计的时候，应对双方影响进行综合考虑。其中，主要进行相关设计，即确保风道设计足够完善，选择可靠性良好的设备，选择合适的散热风机，合理布局设备，并适当增加内部扰流策略。2.3通讯设备凝露处理设计高原环境的温度发生较大的变化，很容易发生凝露问题，对此，其一，加热除湿，以加热除湿装置作为载体，确保内部温度明显高于环境温度，并对内部温度和湿度进行实时，严格控制湿度在85%以内。其二，适当增加安全栅格，保证通讯安全。其三，密封可能存在的放电位置，促使其与外部相隔离开来。其四，内部扰流，增加扰流装置，确保凝露发生几率有所降低。其五，三防处理，喷涂三防漆。2.4通讯设备机械结构件及材料设计就设备内部机械结构件，需要对高原温度的变化，所导致的材料变形对公差的影响进行充分考虑。这些在进行设备设计的时候，应全面考虑。合理选择绝缘材料，选用不会受温差变化太大影响，以及防老化程度比较高的，在确保高强度的基础上，变形量和老化程度不断缩小，适合对绝缘配合要求比较高的位置。另外，还要加强对通讯设备机械结构件的防护和强度设计。在高原气候下，把通讯设备转移到室内温度比较高的场地，加盖被褥保温，并加注防冻液，确保通讯设备的性能始终处于充分稳定的状态下，不会对正常的运作造成影响。在展开天线之前，应选择一个挡风的场所，避免大风突然袭击，直接损坏通讯设备，同时，还要注意有效防止冰雪等各种自然灾害。而对于通讯设备内部机械结构部件脱落和元件接触不良等现象，需要提前做好備用件。3结语综上所述，在高原气候下，通讯设备发挥着非常重要的作用，在使用时，需要切实根据气候状况，全面加强对通讯设备的维护与管理，针对高原气候特点，及时进行更新与优化，尤其是结构设计，必须做好优化工作。另外，还要对通讯设备做好防冻、防尘、防潮等工作，确保通讯装备处于良好的工作状态，从而更好地完成工作。Reference：[1]王坚，王保贵，张晨，等.高原气候环境对装备影响及适应性措施[J].环境技术，2013（6）：25-28.[2]张一品，向阳，张弛.高原和高寒环境对通信装备的影响分析[J].无线互联科技，2015（3）：3-4.[3]罗志辉.高原环境对电气设备的影响及设计方案[J].电子测试，2016（17）.[4]郭军.高原寒区应急通信装备的使用与维护[J].信息通信，2012（3）：202-203. -全文完-