中波台站内建造大数据机房的可行性研究

黄迎召 刘向阳

（河南省广播电影电视局104台，河南 郑州 450003）

新一轮的信息技术革命向智能化发展，大数据、云平台等引发的“智慧浪潮”也迫使广播影视尽快构建“智慧广电”。在这一轮广播影视转型升级的过程中，大数据机房的建造是必不可少的。作为中波台站，它拥有丰富的土地资源、完备的电力系统，但是，中波台站内部却存在较强的电磁干扰。这对IT设备的运行产生影响，本文将探讨在发射功率、频率、发射机数量、距离等综合因素的影响下，通过理论计算，对在中波台站内建造IT机房的可行性进行研究和探讨。

1 中波台站内场强的计算

根据国家信息中心对机房环境的技术指标要求，机房内，频率范围0.15～1000MHz 的无线电干扰不大于126dB。因此，在中波台站内建造大数据机房，确定台站内的场强大小是关键，场强大小决定着机房屏蔽选用何种材料，进而影响其造价。根据《辐射环境保护管理导则—电磁辐射监测仪器和方法》（HJ/T10.2—1996），中波（垂直极化波）场强可按舒来依金—范德波尔公式计算。

其中，E场强，mv/m；d为被测点距发射天线的水平距离，km；P为发射机标称功率，kW；G为相对于接地基本振子（点源天线G=1）的天线增益倍数；W 为地面衰减因子；X 为数量距离；λ为波长；ε为大地的介电常数，无量纲；σ为大地的导电系数，1/（Ω*m）。介电常数和电导率取值如表1所示。

若台站内有多个中波发射频率，那么场强计算公式为各个场强的算术平方根；

其中，En2代表第n个中波频率的场强平方。

表1 电导率与介电常数

根据以上公式，可以计算出距离不同功率天线的场强大小。在表2中简单地给出了不同功率发射机在不同距离下的场强值。

表2 不同功率发射机的场强值 （单位：dBμv）

考虑到简易机房对中波信号有10～20dB 的衰减作用，参考GB50174—2008《电子信息系统机房设计规范标准》，即建造地点的场强不大于136.5dB。根据场强计算公式和表2，给出台站内有一部发射机和两部等功率发射机时，无需建造屏蔽机房的条件。

表3 不同功率下无需建造屏蔽机房的距离

根据表3，我们可以得出以下结论：两部以内、10kW及以下的发射台站在建造数据机房时不需屏蔽。台站内有几部发射机，则需要通过场强叠加公式来计算得出是否需要屏蔽。25kW、50kW 发射机台站则需要考虑台站面积大小，不满足条件的可采用简易的屏蔽措施。100kW及以上的大功率台站，则需要采取屏蔽措施。

2 屏蔽材料的选择

屏蔽材料有不锈钢、黄铜、紫铜等的金属箔或金属屏蔽网。同时，也有一些防低频电磁辐射合金软板，但软板（0.12mm）的防护能力在10～20dB。这种材料对于大部分中波台站而言其屏蔽能力有些低。本文选用不锈钢和黄铜作为屏蔽材料进行探讨。

2.1 金属箔和金属网的选择

以铜箔为例，依照理论计算，0.1mm铜箔的屏蔽能力为13dB，0.3mm的屏蔽能力为40dB，0.5mm的屏蔽能力为66dB。但作为机房的屏蔽材料，0.1mm 的铜箔易遭到破坏，而铜箔过厚则会导致焊接时散热快而不易焊接。故一般使用金属箔可选用0.3mm 铜箔。根据计算，发射台站内即使有两部600kW发射机，在距发射天线300m处建造机房所需要的屏蔽是40dB。因此，选用0.3mm 的铜箔作为屏蔽材料是非常合适的。同时，也可以选择使用金属网。金属箔不具有透光性，金属网则具有很强的透光性，并且金属网焊接的要求也不像金属箔那么高。因此在中波台站内建造屏蔽机房时，建议选择使用金属网。

2.2 金属网的屏蔽效能计算公式

SE网——金属网的屏蔽效能（dB）；

Aa——金属网的吸收损耗（dB）；

Ra——金属网的界面反射损耗（dB）；

Ba——金属网反射修正项（dB）；

K1——单位面积上的孔目修正项；

K2——低频时导体穿过深度修正项；

K3——相邻网孔之间相互耦合修正项；

注：Aa＞10dB时，Ba可以忽略不计。

2.2.1 金属网的吸收损耗公式为：矩形孔眼：Aa=27.3D/w

圆形孔眼：Aa=32D/d

D ——孔深，cm；

w ——矩形孔宽边长，cm；

d ——圆形孔直径，cm；

2.2.2 金属网的电磁场反射损耗计算公式：

式中，K代表不同孔目的系数；

矩形孔：K=jfw*9.28*10-5；

式中，w ——矩形孔宽边长度，cm；

f ——被抑制的频率，Hz；

2.2.3 金属网屏蔽效能修正项K1、K2的计算

其中，s——每个孔的面积，cm2；

n——平方厘米内孔的个数；

d——金属线直径，cm；

σ——集肤深度，σ=6.61/f1/2；

2.3 不锈钢丝网与黄铜钢丝网屏蔽效能的理论计算

利用丝网屏效公式对中波广播中的5个频率603kHz、801kHz、999kHz、1197kHz、1404kHz 进行理论屏效计算。

根据金属网屏蔽效能公式，参照中波台站具体情况，列出中波广播频段内5个频点下不同材料金属网的屏效。

以16目，丝径0.457mm、孔径1.13mm计算。

表4 不同频率下两种材料的屏效（dBμv）

以30目，丝径0.305mm、孔径0.54mm计算。

表5 不同频率下两种材料的屏效（dBμv）

由表4、表5 可以得出，同样的材料在不同频率的场强环境中，对电磁波的屏蔽能力相差很大。低频时，丝径较大的金属网屏效更好。高频时，丝径较小、目数较多的金属网屏效更好。因此，在中波频段，发射机的频率相对较高时，金属网的目数是影响屏效的重要因素；在频率相对较低时，金属网的丝径对屏效的影响更大。不同频率的台站要具体计算分析，不能生搬硬套。

经计算，同样的丝径下，提高目数会相应提高其屏蔽能力。同时，黄铜对电场的屏蔽能力要优于不锈钢（但不锈钢对磁场的屏蔽能力优于黄铜）。

3 中波台站建造数据机房具体实例

下面给出河南省广播电影电视属某中波台的计算实例，此台有200kW 中波发射机两台，频率分别是621kHz和900kHz。拟在距621kHz 天线420m 处，900kHz 天线748m处建造IT机房（见图1），详细计算如下。

3.1 台内场强大小

此台有200kW 的发射机两部。参照表3，此站内建设IT机房时需要采取屏蔽措施。发射天线为无方向性拉线塔，可设G=1；发射频率621kHz、900kHz，功率均为200kW；地质为干土，ε=6，σ=1x10-3。代入公式（1）中计算，可得出621kHz在A点的场强大小为14.24V/m，折算为143dB；900kHz在A点的场强大小为8V/m，折算为138dBμv，则A点的叠加场强为146.85dBμv。若在A点建造IT机房时，场强值大于国标的要求，需要采取屏蔽措施。

图1 某台简图

3.2 屏蔽室的屏蔽效能计算

因为中波广播频率较低，参考电磁波穿透墙体的衰减特性。根据测算，20cm的混凝土墙体对电磁信号的衰减在10dB～20dB。我们以最小值10dB 进行计算。根据国家信息中心提供的机房内各类计算机设备对机房环境的技术指标要求，机房内部最大可允许126dB 的电场干扰，依据GTB 50719-2011《电磁屏蔽室工程技术规范》所示，外界电磁波干扰场强的理论值应加10dB 余量。因此，屏蔽机房的屏蔽效果应高于：

146.85dB-126dB+10dB-10dB=20.85dB

因为屏蔽网对不同波长的电磁波屏蔽不同，根据2.3节的结论可知，一般以频率较低的来计算，这样可以做到最大程度的安全防护。

根据此台情况，材料选用16目方孔、边长1mm、丝径0.47mm 的铜网（覆盖墙体），频率以621kHz 带入（5）公式计算。金属网的屏蔽效能为12.8dB；电场的反射损耗为3.8dB；K1=6.6dB；K2=-0.3dB；K3=0.9dB。计算得：

12.8dB+3.8dB+6.6dB-0.3dB+0.9dB=23.8dB

计算结果大于20.85dB，可以满足室内建造机房的条件。经过计算得出使用1mm边长、孔径0.47mm的金属屏蔽网完全可以达到在此地建造IT机房的条件。

4 小结

综上，在一些功率较小的台站可以直接建造大数据机房。即使在一些干扰超标的台站，也可以通过采取一定的屏蔽措施达到建造标准。因此，在中波台站内建造大数据机房是可行的。但是，在实际的项目规划中，还要考虑到机房的大小、位置、高低，门窗和通风口也应考虑到屏蔽措施，传输线路以及线路的进出通道也要按照规范采用防范措施。

［1］GBT 50719-2011《电磁屏蔽室工程技术规范》［S］.

［2］GY 5054-1995《广播电视天线电磁辐射防护规范》［S］.