蒋军 梁光发 周晓亮

（广西广播电视技术中心桂林分中心）

一、引言

广西壮族自治区地处云贵高原东南边缘，辖区内多为喀斯特地貌，高山、丘陵众多，截至2018年底区内总共建成开播了699座乡镇广播电视发射台站，全区地面数字电视人口覆盖率达80%以上，承担着中央、省、市、县节目的调频以及数字电视信号覆盖，是党和地方政府的重要喉舌，是舆论宣传的重要阵地[1]。该类乡镇发射机房的各类电气、电子设备在正常工作时所产生的热量会导致机房温度不断升高，特别是对于机房内发热量大的设备，为了保持工作环境的稳定，提高设备使用寿命，使其在一个温度适宜的环境下长期稳定可靠地运行就显得非常重要，这在夏季高温季节尤为明显。目前乡镇台站普遍配备两台空调，但是两台空调没有进行有效的控制，要么两台空调同时开机，要么一台常开，另一台常关，常开的由于一直开机，出故障的几率较大，当常开空调出故障无法制冷，而另一台又是常关的，这样空调就无法起到设备制冷的目的了，并且如果停电再来电，空调无法自动启动，这种运行模式无论从故障率方面还是设备的有效使用上面使用效果均有所欠缺。而本文设计的空调控制系统通过机房内部温度相关数据的采集以及红外传感器模块实现对乡镇台站两台空调的实时自动控制，能较好地解决该问题。

二、系统方案设计

如图1系统硬件结构框图所示，本系统主要包括温度检测模块、控制器模块、红外传感器模块、显示模块、GSM模块、键盘模块、电源模块以及声光报警模块等。整个系统以控制器模块为核心，通过控制其他的各个外围功能模块的工作，使整个系统能达到预定的功能，系统工作过程为：用户通过键盘模块或者上位机程序设置开机温度、关机温度、单台或多台空调循环切换模式、循环切换时间等、接收短信手机号码、系统短信告警时间、短信内容等，当机房温度高于或是低于设定的开、关机温度时，控制器模块向红外传感器模块发出控制指令，控制相应空调的开机或关机[2,3]。

图1 系统硬件结构框图

三、系统硬件设计

（一）系统微控制器电路

本文设计的空调控制器以STM32F103RBT6单片机为核心处理器，该处理器外部时钟晶振频率范围为4MHz~16MHz，通过其内部锁相环PLL(倍频可选择2~6倍)，最大可以倍频到72MHz，运行速度能达到1.25MIPS/MHz，能满足机房温度实时监测的要求；同时该处理器拥有3个最高速度为18Mbit/s的SPI接口，3个最高传输速度可达4.5Mbit/s的USART接口，能满足系统设计中各外围器件的接口要求。STM32F103RBT6微控制器的控制电路和其他的单片机控制电路一样，最主要的是包含时钟电路和复位电路。如图2所示，为该微控制器模块主控电路的原理图，该模块主要包括一个复位电路、时钟电路（又称晶振电路）及外围模块的接口，其中复位电路及时钟电路主要实现系统的复位及系统工作时晶振的正常起振并提供一个稳定可靠的时钟信号源，本设计采用8MHz的外部无源晶振作为主时钟信号。

图2 微控制器模块电路原理图

（二）温度采集电路

温度检测模块采用DS18B20温度传感器，用于实时多点监测乡镇发射台站机房设备以及环境的温度，DS18B20硬件电路连接图如图3所示。该传感器测温范围为-55℃~+125℃，在-10℃~+85℃时精度为±0.5℃，测量结果直接输出数字温度信号，以“一线总线”串行传送给控制器模块，同时可传送CRC校验码，具有较强的抗干扰纠错能力，另外，该坐传感器还支持多点组网功能，多个DS18B20可以关联在唯一的三线上，实现组网多点测温[2，3]。

图3 DS18B20硬件电路连接图

（三）GSM模块电路

GSM模块采用SIM900A，通过RS232串行异步通信接口，将STM32控制器模块与SIM900A的TXD（发送端）、RXD（接收端）相连组成串口通信，控制SIM900A，实现用户手机与SIM900A远程通信功能，通信速率可自行设定，本系统设置为9600bps。

四、系统软件设计

系统软件采用模块化的思路进行设计，系统对各主要功能模块进行初始化之后，进入温度检测模式，当温度检测模块采集到的机房温度高于设定阈值时，系统延迟一段时间不发出控制指令，如果在该段延迟时间段内机房温度下降到原来设定阈值以下则温度检测模块继续测量机房温度[4]。本控制器工作流程图如图4所示，具体方案工作过程如下：

1.由温度检测模块对相应设备以及环境中的温度参数进行采样；

2.控制器模块和温度检测模块通信，获得采样数据并通过显示屏实时显示；

3.根据温度检测模块测得的温度数据，当机房环境温度小于26℃的时候关闭2台空调；

4.当机房环境温度介于26℃至36℃的时候仅开启单台空调，并且按照每72小时进行轮流工作；

5.当机房环境温度大于36℃的时候开启两台空调直至环境温度下降，一般用于夏天停电导致的机房高温。

图4 系统工作流程图

五、应用效果与结论

完成了该控制系统样机的设计制作后，经过多个乡镇台站的试运行，运行结果表明该控制系统能有效地解决供电系统停电再来电后空调无法自动启动以及多台空调无法根据机房实际温度自动开关机以降低能耗的问题。本设计建立了较为完善的发射机房温度环境智能化控制系统，确保乡镇台站机房温度环境得到有效控制，同时提高空调的使用效率以及使用寿命。