李明柯

（作者单位：四川广播电视台601工程筹建处）

四川广播电视塔自2005年开始运营以来，一直为中央广播电视总台、四川广播电视台和成都市广播电视台提供广播电视信号发射传输服务，同时也是全四川省广播电视微波信号传输枢纽，并为四川卫星地球站传输播出信号。

四川广播电视塔的广播电视播出机房均位于下塔楼，第一层位于电视塔的17.2 m处，共设有3个机房，分别是调频广播发射第一机房、数字电视发射机房和数字电视信号处理机房。调频广播发射机房内安装8台调频广播发射机，其中四川广播电视台8台，成都市广播电视台2台，发射总功率50 kW；数字电视发射机房安装2台数字电视发射机，发射总功率20 kW。第二层机房位于电视塔21.7 m处，设有调频广播发射第二机房和模拟电视发射机房，调频广播发射第二机房共安装3台发射机，总功率20 kW，模拟电视发射机房安装2台发射机，总功率20 kW。近些年来，随着模拟电视的关停和数字电视市场的萎缩，调频广播在广播电视中的重要性和占比愈发突出，电视塔上各播出单位为了确保调频广播发射机不间断、高质量工作，一直用心值守、精心维护。保障好调频广播的发射传输，就是四川广播电视塔技术人员最重要的工作。调频广播信号从各台发射机输出后，先后经过馈管、多工器、天线交换机、主馈管、阻抗变换器、功率分配器、分馈线，最后由各面天线发射出去。广播电视信号从17.2 m的下塔楼播出机房传送至最高的339 m处，最远垂直距离达到322 m。从232 m至339 m，是高达107 m的天线桅杆，共分5节，第一节混凝土桅杆安装水平极化调频广播天线，第二节钢桅杆安装米波电视天线和垂直极化调频广播天线，第三、四、五节钢桅杆均安装分米波电视天线。自下向上，桅杆逐节变细，内部空间愈发狭窄，桅杆内密布的众多设备长年工作在高温高频高压状态下，加上接头密封、塔体摆动、钢结构热胀冷缩、金属件疲劳等原因很有可能导致设备过热、进水及连接松动，存在打火短路的可能性，事故轻时造成劣播/停播，严重时会烧毁天线乃至全部桅杆。

在广播电视塔中，最核心的设备就是天馈线、多工器和天线交换机，其运行温度是最直观也是最重要测量指标之一。四川广播电视塔一直以来特别重视天馈线、多工器和交换机系统的温度监测，因此制定了非常完善的天馈线检修制度和维护规程，定期进行设备巡检和维护，以确保天馈线工作温度正常。四川广播电视塔多工器和天线交换机，均位于下塔楼的播出机房内，24小时有专人值守巡查，而天线和分馈线在232 m之上的天线桅杆上，一旦桅杆内外的天线等设备发生故障，就会导致运行温度过热，因工作人员无法第一时间得知情况并观察到故障点位，故只能根据机房内的多工器、天线交换机和发射机的报警及参数指标进行间接故障判断，最后只能攀爬至桅杆内寻找故障点并进行维修。为了更好地服务于广播电视安全播出，经过多种设计方案对比后，四川广播电视塔安装了分布式光纤测温系统，对四川广播电视塔的天馈线系统进行实时温度监测。该系统投入运行后，有效地保障了播出安全，大幅度地提高了工作效率和故障处置响应速度。

作为国内首个应用于广播电视塔的光纤测温系统，其设计、安装、调试都是非常具有挑战性的。施工中，工作量最大、难度最高的两项：一是感温光纤的敷设，二是测温主机的抗电磁干扰改造。敷设的6根感温光纤中，最短的300 m，最长的一根达到了1500m ，电视塔特殊的建筑构造，狭窄的桅杆空间，多达几千个的测量点位和严格的施工要求都考验着施工方的专业能力。安装在播出监控室的测温主机因受临近机房强大的电磁干扰，一度无法正常运行，直至技术人员对其进行改造后方正常工作。最终，四川广播电视塔成功地安装了国内首套广播电视塔光纤测温系统。

1 四川广播电视塔DSC-DTS光纤测温系统组成

四川广播电视塔DSC-DTS光纤测温系统由测温光纤、光纤测温仪、工控主机、测量软件及附属设备构成。

2 系统工作原理

系统复用光在光纤中传输时产生的自发拉曼（Raman） 散射和光时域反射（Optical Time-domain Reflectometer，OTDR）原理，来获取空间温度分布信息。当在光纤中注入一定能量和宽度的激光脉冲时，系统复用光在光纤中向前传输时不断产生后向拉曼散射光波，这些后向拉曼散射光波的强度与所在光纤散射点的温度有关。

向后拉曼散射光波经过光学滤波、光电转换、模拟放大、模/数转换后，送往信号处理器，系统便可以将温度信息实时解调出来的同时，根据光纤中光波的传输速度和后向光回波的时间对温度信息定位。由于后向拉曼散射光波的强度非常微弱，因此测温仪需要非常高的处理增益和非常低的噪声电平才能检测到该信号。为了实现足够高的空间定位精度，测温系统必须具有足够的时间分辨率，即带宽和采样频率。

3 功能特点

（1）该系统能实时、精确、连续、全面地对位于机房内和桅杆内外的多工器、交换机、馈线、主馈线、分馈线、功率分配器、阻抗变换器、天线等设备进行检测。可以对一条测温光纤进行整体温度的检测，也可以对光纤上每台设备和点位进行分别的温度检测，这样值守人员随时能了解每个被测设备及点位的工况，在设备温度过热之前进行早期预警并进行处置。

（2）该系统和传统温度测量系统不同，不需要单独安装温度传感器，测温光纤既是信号线，也是传感器，一条光纤可连续测量上百个设备和点位，安装时只需要将测温光纤按一定匝数紧贴于被测量体即可，不需要打孔固定，无需切断，敷设完成之后继续至下一个测量点进行敷设，而且抗电磁干扰、耐高温、高压、防燃、防腐蚀，特别适合于对广播电视塔这种特殊建筑和工作在特殊工况下的设备进行温度监控。

（3）机房内和桅杆内只敷设测温光纤，此外不安装任何电子设备，测温主机和工控机、显示器等设备集中安装在播出监控室内，系统简洁可靠，利于维护。

（4）系统可以根据每个设备运行温度的不同单独设置温度报警阈值，可设置过热报警，也可设置过冷报警。比如，对于天馈线、功分器、交换机等设备只需设置过热报警，但对多工器此种较特殊的设备，鉴于其工作原理和运行状态，既要设置过热报警，也要设置过冷报警，才能确保多工系统和发射机的运行良好。

（5）该系统的图形显示界面友好，广播电视塔图形显示界面，各楼层、桅杆层、天线层清晰准确，简洁易操作。主界面上标有各测温区域和即时温度，用鼠标点击即可进入查看区域内部各测温点的温度。

（6）该系统数据采集、刷新快，每0.2 s采集并刷新一次数据，能够非常快速地服务于广播电视安全播出。

（7）能够长期记录并保存每个测量点的温度数据，并且可以进行数据统计，对比环境温度进行智能分析，既能对每个测量点出具报表，也能对每条线路出具报表，

（8）光纤测温主机采用模块化设计，一条测温光纤连接一张测温数据采集卡，主机内的一张卡出现故障仅仅只会影响连接上的那一条光纤上的温度数据采集，不会对同主机上其他光纤的温度数据采集产生影响，有利于后期的保养和维修。

4 光纤测温系统监测范围

17.2 m调频机房调频十工器、天线交换机、馈管；17.2 m电视机房电视合路器、交换机、馈管；21.7 m调频机房调频二工器、三工器、馈管；21.7 m电视机房电视合路器、馈管、充气机；17.2 m和21.7 m垂直敷设至232 m天线平台的共12根主馈管；232～339 m 所有调频天线、电视天线单元和分馈线接头；232～ 339 m的阻抗变换器、功率分配器。

5 系统硬件结构组成

系统硬件结构由测温光纤、分布式光纤测温仪、工控机和显示终端构成。其中，测温光纤、分布式光纤测温仪如图1、图2所示：

图1 测温光纤

图2 分布式光纤测温仪

6 操作运行

6.1 温度监测

在监测软件界面，左键点击温度框可跳转至监测温度点，右键点击可查看内部所有温度点，如图3、图4所示：

图3 温度监测软件界面

6.2 报警及解除

若现场出现高温情况，主机右侧显示报警位置，并发出报警声音，点击查看自动跳转至选中的报警区域。

故障排除后，故障点温度重新降低到报警值，报警声及报警灯会自动取消。取消勾选的报警音，可以手动消音复位，再次勾选恢复到监测状态。

6.3 数据查询

点击“文件”→“数据查询”可进入历史查询界面。选择“段式区域查询”，再选择需要查询历史信息的“段式分区”，选择好起始时间及终止时间后，点击查询可显示区域范围在选定时间内的温度；选择“报警记录查询”，选定时间范围后，可列出所在时间内的所有报警信息；点击生成报表，可将当前界面信息自动生成表格。

7 维护和使用

为了更好地使用与维护这套温度报警系统，四川广播电视塔技术人员每季度都进行系统测试和线路巡查，变换点位对被测点进行人工加温测试，确保每根测温光纤、每个测温点均能快速、准确地进行温度报警。通过测试，技术人员积累了大量的温度数据，并依此对温度报警阈值进行调整，确保报警的可靠性和严谨性。

8 结语

该系统投入运行已两年，有3次报警，分别是位于机房内的调频广播十工器吸收负载过热报警、天线桅杆内的调频广播功率分配器过热报警和调频广播天线分馈线接头过热报警。值班员收到系统声光报警后，第一时间查看系统自动弹出的报警信息，将准确的故障点和温度值报告技术人员，技术人员到达报警点位进行故障检修，经实地检查，点位准确，报警及时。在2022年9月5日泸定地震后，在还有余震的情况下，值守技术人员无法立即去机房和桅杆内查看天馈线多工器运行状况，此时光纤测温系统的准确性、即时性和可靠性再一次发挥了重要作用，技术人员在值班室内就能查看各个天馈设备的运行温度，再结合其他监测系统，判断四川广播电视塔天馈线系统未受地震影响。