調(diào)頻廣播發(fā)射機N+1控制系統(tǒng)的應用

河南省廣播電視發(fā)射臺 劉順生

廣播電視是黨和國家的喉舌，是連接廣大人民群眾的橋梁，黨和國家的方針政策通過廣播電視傳達到千家萬戶。因此保障廣播電視的安全播出，實現(xiàn)國家廣電總局倡導的“高優(yōu)質(zhì)、不中斷、即經(jīng)濟、又安全”的12 字方針尤為重要。河南省廣播電視發(fā)射臺擔負著河南人民廣播電臺的影視廣播、新聞廣播、音樂廣播、戲曲廣播和故事廣播共5 套調(diào)頻廣播節(jié)目24 h 不間斷發(fā)射的任務。由于調(diào)頻發(fā)射機都是單機工作，當某部發(fā)射機出現(xiàn)故障時，則會造成廣播停播，影響了廣大聽眾收聽廣播節(jié)目，為此該機房安裝了調(diào)頻廣播發(fā)射機5+1 控制系統(tǒng)。

一、N+1 播出控制系統(tǒng)

N+1 播出控制系統(tǒng)是N 部發(fā)射機共用1 部備用發(fā)射機做備份，利用計算機實現(xiàn)主備發(fā)射機自動倒換的播出系統(tǒng)。該系統(tǒng)與發(fā)射機的匹配性較高，可以與計算機進行通訊，從而實現(xiàn)自動化控制。5 部主用發(fā)射機和1 部備用發(fā)射機，每部主用機上裝有同軸開關，當主用發(fā)射機發(fā)生故障時，該系統(tǒng)按照設置好的操作程序，關閉有故障的發(fā)射機，自動切換同軸開關，把備用發(fā)射機的頻率自動選頻到與故障機相同的頻率上，同時切換好備機信號源，從而實現(xiàn)備用發(fā)射機的自動開啟。

以該機房調(diào)頻廣播5+1 播控系統(tǒng)為例，5 部主用發(fā)射機的輸出功率分別通過各自相連接的同軸開關進入五工器。五工器把5 部主用發(fā)射機輸出功率合成后通過天饋線發(fā)射出去，而備用發(fā)射機的輸出端先后通過同軸開關K1，K2，K3，K4 和K5串聯(lián)與假負載相連。5+1 播出控制系統(tǒng)由5 部主用發(fā)射機、1部備用發(fā)射機、5 個工分器、1 個假負載、1 套天饋線和5+1 播出系統(tǒng)控制器等組成。發(fā)射機主要用于按照調(diào)頻廣播的固定頻率將信號發(fā)射出去。五工器主要將5 套調(diào)頻廣播射頻功率進行合成，然后通過天饋線發(fā)射出去。當主用發(fā)射機工作正常則通過同軸開關與五工器相連接，當某一部主用發(fā)射機出現(xiàn)故障需要倒備用機時，則通過相應同軸開關的轉動將備用發(fā)射機連接到五工器，通過饋線將信號發(fā)射出去。通過同軸開關的轉動還可以為任意一部發(fā)射機作備份。假負載主要在維修和測試發(fā)射機時使用。5+1 播出系統(tǒng)控制器用于監(jiān)測5 部發(fā)射機和備用發(fā)射機的工作狀態(tài)，控制主備發(fā)射機的倒換。5+1 播出控制系統(tǒng)的主備機倒換如圖1所示。

圖1 5+1 播出控制系統(tǒng)主備倒換過程

圖1中，3 號發(fā)射機出現(xiàn)故障需要倒至備用發(fā)射機發(fā)射，5+1 系統(tǒng)控制器發(fā)出指令先關掉3 號發(fā)射機，然后旋轉與3 號發(fā)射機相連接的同軸開關K3；此時，備用發(fā)射機的輸出端通過同軸開關K1，K2 和K3 連接到3 號發(fā)射機的五工器輸入端，而3 號發(fā)射機的輸出端則通過同軸開關K3，K4 和K5 連接到了假負載上，與此同時，5+1 系統(tǒng)控制器發(fā)出指令將備用發(fā)射機的頻率更改成3 號發(fā)射機的頻率，最后發(fā)出指令開啟備用發(fā)射機，使用備用發(fā)射機發(fā)射。

二、5+1 系統(tǒng)控制器與主備發(fā)射機的數(shù)據(jù)采集和控制

N+1 系統(tǒng)采用分散式控制，也就是說N+1 播出系統(tǒng)控制器與N 部主用發(fā)射機和一部備用發(fā)射機的中央控制單元保持不間斷通訊，根據(jù)同軸開關的狀態(tài)對發(fā)射機的開機與關機進行合理設置。每部發(fā)射機都有一個中央控制單元，方便對發(fā)射機的數(shù)據(jù)進行采集、處理、判斷、控制和顯示。通過中央控制單元顯示屏，可以查看發(fā)射機的工作狀態(tài)，如發(fā)射機的工作頻率、輸出功率、反射功率、功放電流、調(diào)制度、溫度等。中央控制單元顯示屏如圖2所示。

圖2 中央控制單元顯示屏

三、5+1 播出系統(tǒng)控制器控制主備機倒換的實現(xiàn)

河南省廣播電視發(fā)射臺的調(diào)頻5+1 控制系統(tǒng)主要分為上位機監(jiān)控軟件、5+1 播出系統(tǒng)控制器、音頻切換矩陣、同軸開關系統(tǒng)4 部分。該系統(tǒng)的操作方式有遠程控制和本地控制兩種。

1.遠程控制。分為自動和手動兩種模式，自動控制是5+1播出系統(tǒng)控制器檢測到主用發(fā)射機故障信號，根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)，自動進行備用發(fā)射機的倒換。遠程手動控制是系統(tǒng)控制器根據(jù)值班員在上位機監(jiān)控軟件上的選擇，進行備用發(fā)射機的倒換。

（1）遠程自動操作步驟。

①5+1 播出系統(tǒng)控制器監(jiān)測發(fā)射機故障信號。

②5+1 播出系統(tǒng)控制器與上位機監(jiān)控軟件通訊，上位機軟件給故障機下發(fā)關機指令，上位機軟件停止與備用發(fā)射機通訊。

③5+1 播出系統(tǒng)控制器判斷相應同軸開關有沒有射頻，從而對相應同軸開關進行相關的倒換操作。

④5+1 播出系統(tǒng)控制器與備用發(fā)射機通訊，將備用發(fā)射機頻率改變?yōu)楣收蠙C頻率。

⑤5+1 播出系統(tǒng)控制器與音頻切換矩陣通訊，將備用發(fā)射機音頻信號改為故障機音頻信號。

⑥同軸開關倒換完畢，頻率更改成功，音頻信號更改成功后，5+1 播出系統(tǒng)控制器發(fā)送開機指令。

⑦開機成功則完成備用發(fā)射機切換功能。

⑧成功完成或超過20 s 沒有完成，就封鎖5+1 控制系統(tǒng)，不再進行切換控制，同時恢復與上位機軟件的通訊。

⑨5+1 系統(tǒng)處于封鎖狀態(tài)，若備用發(fā)射機沒有射頻，可以通過上位機“解除封鎖”按鈕來解除5+1 系統(tǒng)的封鎖狀態(tài)。

⑩解除封鎖后，5+1 控制系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)測發(fā)射機故障信號，來進行備用發(fā)射機的切換。

（2）遠程手動操作步驟。

①5+1 播出系統(tǒng)控制器監(jiān)測發(fā)射機故障信號并報警，但不自動進行備用發(fā)射機切換。

②5+1 播出系統(tǒng)控制器與上位機監(jiān)控軟件通訊，值班人員通過上位機軟件給5+1 播出系統(tǒng)控制器下發(fā)備用發(fā)射機切換指令，上位機軟件同時停止與備用發(fā)射機通訊。

③5+1 播出系統(tǒng)控制器判斷相應同軸開關有沒有射頻，對相應同軸開關進行倒換。

④5+1 播出系統(tǒng)控制器與備用發(fā)射機通訊，將備用發(fā)射機頻率改變?yōu)楣收蠙C頻率。

⑤5+1 播出系統(tǒng)控制器與音頻切換矩陣通訊，將備用發(fā)射機音頻信號改為故障機音頻信號。

⑥同軸開關倒換完畢，頻率更改成功，音頻信號更改成功后，5+1 播出系統(tǒng)控制器發(fā)送開機指令。

⑦開機成功則完成備用發(fā)射機切換功能。

⑧成功完成或超過20 秒鐘沒有完成，都封鎖5+1 控制系統(tǒng)，不再進行切換控制，恢復與上位機軟件通訊。

⑨5+1 控制系統(tǒng)處于封鎖狀態(tài)，若備用發(fā)射機沒有射頻和故障，可以通過上位機“解除封鎖“按鈕來解除5+1 系統(tǒng)的封鎖狀態(tài)。

⑩解除封鎖后，5+1 控制系統(tǒng)繼續(xù)接受上位機軟件下發(fā)的切換指令，來進行備用發(fā)射機切換。

2.本地控制。在天線負載切換開關和音頻切換矩陣面板上通過旋鈕和按鍵進行手動控制。首先，判斷故障機相應同軸開關有沒有射頻，在沒有射頻的情況下通過天線負載切換開關將同軸開關倒換至需要的位置。其次，將音頻切換矩陣備用發(fā)射機信號源輸出端選擇為故障機音頻信號輸入端。第三，改變備用發(fā)射機的頻率至需要的頻率。最后，開啟備用發(fā)射機。

四、主用發(fā)射機恢復工作的過程

當備用發(fā)射機工作時5+1 控制系統(tǒng)上位機監(jiān)控軟件處于封鎖狀態(tài)。備用發(fā)射機無功率輸出時，上位機監(jiān)控軟件解除封鎖狀態(tài)。先判斷相應同軸開關有無射頻，點擊上位機監(jiān)控軟件中備用發(fā)射機下方相應數(shù)字鍵，同軸開關自動進行天線倒換，備用發(fā)射機自動由天線切換至負載，主用發(fā)射機連接五工器上天線；然后開啟主用發(fā)射機。

四、結論

調(diào)頻發(fā)射機5+1 控制系統(tǒng)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，監(jiān)測和檢測功能強大。發(fā)生故障時，5+1 控制系統(tǒng)可以自動檢測、自動更改備用發(fā)射機的頻率、自動倒換天線、自動進行信號的切換。5+1控制系統(tǒng)還具有聯(lián)鎖保護功能，可避免因誤操作而造成的故障。由于該系統(tǒng)自動化程度較高，降低了停播率，減輕了值班人員的工作強度，為安全播出提供了保障。