基于SW—100F短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化功能擴(kuò)展的探析

王再福

摘 要 本文針對(duì)SW-100F短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)存在不足進(jìn)行了分析，提出了解決和改進(jìn)方法，并結(jié)合當(dāng)前電子信息技術(shù)對(duì)其自動(dòng)化系統(tǒng)功能擴(kuò)展提出展望。

關(guān)鍵詞 發(fā)射機(jī) 自動(dòng)化 工控機(jī) 改進(jìn)方法

中圖分類號(hào)：TN838 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Based on SW-100f Shortwave Transmitter

Automation Function Extension Analysis

WANG Zaifu

（State General Administration of Press and Publication， Radio and Television QiLiuYiTai， Yong'an， Fujian 366000）

Abstract This article in view of the SW - 100 - f shortwave transmitter automation system shortcomings are analyzed， and the improved methods to solve this problem is presented， and combined with the current electronic information technology extension of the automation system function outlook is put forward.

Key words transmitter； automation； industrial control； method

0 引言

我臺(tái)配備的SW-100F短波發(fā)射機(jī)是2001年仿上世紀(jì)八十年代產(chǎn)品，基于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)電子信息技術(shù)水平，發(fā)射機(jī)自動(dòng)化程度受到一定的局限，既自動(dòng)化程度不高。面對(duì)著日新月異的電子信息時(shí)代，在國(guó)家沒(méi)有下達(dá)此類發(fā)射機(jī)退役之時(shí)，作為維護(hù)工作者，如何把設(shè)備維護(hù)好，使它勝任廣播實(shí)驗(yàn)覆蓋任務(wù)是我們的職責(zé)。因此，圍繞如何應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)化技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射設(shè)備的自動(dòng)操控。從而提高設(shè)備安全傳輸發(fā)射工作效率，提高播音質(zhì)量，提高設(shè)備的穩(wěn)定性，最大程度減少設(shè)備的損耗。為此，筆者針對(duì)SW-100F型短波發(fā)射機(jī)運(yùn)行維護(hù)中出現(xiàn)的問(wèn)題和存在不足，以及總結(jié)歷次針對(duì)發(fā)射機(jī)穩(wěn)定性運(yùn)維技術(shù)改進(jìn)的基礎(chǔ)上，提出了應(yīng)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)對(duì)發(fā)射機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)改造新思路。

1 SW-100F短波發(fā)射機(jī)存在的不足和改進(jìn)措施

SW-100F短波發(fā)射機(jī)工作原理及功能許多文章皆有介紹，在此不再贅述。根據(jù)我臺(tái)數(shù)部發(fā)射機(jī)十幾年來(lái)運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，以及經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)后仍存在的幾個(gè)問(wèn)題著重進(jìn)行分析。

1.1時(shí)差問(wèn)題

這里所指的時(shí)差問(wèn)題是播音時(shí)間精準(zhǔn)度的誤差問(wèn)題。發(fā)射機(jī)工控機(jī)的時(shí)間要求是非常精準(zhǔn)的，工作中曾因遇斷電、干擾等問(wèn)題致使工控機(jī)日期和時(shí)間發(fā)生誤差變化。這對(duì)于國(guó)家級(jí)發(fā)射臺(tái)，以秒為單位計(jì)時(shí)來(lái)說(shuō)是潛在十分危險(xiǎn)的隱患，因?yàn)樗鼘⒅苯釉斐砂l(fā)射機(jī)開關(guān)機(jī)倒頻出現(xiàn)差錯(cuò)，造成停播事故的發(fā)生。以往通常是檢修班或當(dāng)班同志校時(shí)，以確保工控機(jī)時(shí)間與中央臺(tái)報(bào)時(shí)準(zhǔn)確無(wú)誤。但這給工作者帶來(lái)了巨大的精神壓力和一定的勞動(dòng)強(qiáng)度。

改進(jìn)方法：采用AT89C52單片機(jī)作為控制中心，GPS信號(hào)作為時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)按照發(fā)射機(jī)運(yùn)行圖報(bào)警提示的時(shí)鐘，作為高精度、高可靠性的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)系統(tǒng)掌控支持發(fā)射機(jī)工控機(jī)精準(zhǔn)運(yùn)行（改進(jìn)方法可參照“基于單片機(jī)的發(fā)射機(jī)精準(zhǔn)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”進(jìn)行）。

1.2 調(diào)諧不到位問(wèn)題

SW-100F短波發(fā)射機(jī)的自動(dòng)調(diào)諧系統(tǒng)，因?yàn)椴蓸訑?shù)據(jù)不準(zhǔn)確，機(jī)械傳動(dòng)器件銜接縫隙，模擬量受高頻或者雜波影響易出現(xiàn)調(diào)諧不到位故障。

改進(jìn)方法：完善、改進(jìn)發(fā)射機(jī)調(diào)諧系統(tǒng)功能，使發(fā)射機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重失配和失諧時(shí)能夠自動(dòng)調(diào)回到正常值，同時(shí)對(duì)失配和失諧進(jìn)行設(shè)定。

1.3 冷凝器效率問(wèn)題

冷凝器效率不足致使夏天由于炎熱酷暑時(shí)，使水冷卻循環(huán)系統(tǒng)中的入水溫度和出水溫度處于相對(duì)比較高的狀態(tài)，不利于降低電子管溫度，這使得發(fā)射機(jī)效率降低，電子管壽命降低，維護(hù)成本增加。

改進(jìn)方法：應(yīng)用單片機(jī)AT89C51簡(jiǎn)要地使用和匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)由傳感器與單片機(jī)組成發(fā)射機(jī)冷卻循環(huán)控制自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)。既可提高冷凝器效率，又可提高發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性，還可提高值檢工作效率，減輕值檢人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和精神壓力，促進(jìn)了安全播出任務(wù)的完成（項(xiàng)目可應(yīng)用FPGA開發(fā)板、壓力傳感器、溫度傳感器、開關(guān)量輸入板、模擬量輸入板、繼電器輸出板、直流電源等研制由FPGA實(shí)現(xiàn)的水循環(huán)冷卻系統(tǒng)水位及溫控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）。

1.4 天線系統(tǒng)問(wèn)題

天線系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)過(guò)于孤立，各個(gè)機(jī)房的天線相對(duì)于其他機(jī)房是獨(dú)立的。這對(duì)于自臺(tái)代播，最大限度的縮短停播時(shí)間存在天線互代問(wèn)題。

改進(jìn)方法：將我臺(tái)所有發(fā)射機(jī)輸出饋線系統(tǒng)安裝組成天線倒換系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全臺(tái)發(fā)射機(jī)可通過(guò)倒換天線實(shí)現(xiàn)互代，一旦某發(fā)射機(jī)突發(fā)故障，即可實(shí)現(xiàn)快速的自臺(tái)代播。

1.5 冬防問(wèn)題

發(fā)射機(jī)水循環(huán)系統(tǒng)在嚴(yán)冬季節(jié)，一旦夜晚氣溫降至冰點(diǎn)0℃時(shí)，如果沒(méi)有及時(shí)采用措施將發(fā)射機(jī)冷凝器水循環(huán)流動(dòng)起來(lái)，那么極有可能受氣溫影響造成水管結(jié)冰爆裂。目前機(jī)房采取的手動(dòng)方式開啟冷卻系統(tǒng)讓水循環(huán)流動(dòng)，外加啟動(dòng)多臺(tái)電暖器調(diào)節(jié)水泵房溫度。對(duì)于啟動(dòng)了冬防系統(tǒng)，發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)仍不能自動(dòng)按氣溫掌控進(jìn)行，而只能用人為手動(dòng)操作開機(jī)，這難免增加了人為誤操作風(fēng)險(xiǎn)。

改進(jìn)方法：可采用我臺(tái)研制《100kwPSM發(fā)射機(jī)冷凝器防凍自動(dòng)控制器》，當(dāng)冷凝器循環(huán)管道水溫≤5℃時(shí)，防凍控制系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)。一方面將檢測(cè)到≤5℃的低水溫信號(hào)經(jīng)狀態(tài)板顯示并發(fā)出告警，然后送入計(jì)算機(jī)記錄相關(guān)信息；另一方面啟動(dòng)暖風(fēng)機(jī)對(duì)冷凝器進(jìn)行加熱，同時(shí)啟動(dòng)水泵進(jìn)行水循環(huán)（該系統(tǒng)僅使冷卻水流動(dòng)，而風(fēng)水交換器的風(fēng)機(jī)并不工作），風(fēng)水交換器中的冷卻水，通過(guò)循環(huán)流動(dòng)，吸收了室內(nèi)高氣溫，水溫不斷上升，由此避免冷凝器管道結(jié)冰，達(dá)到了防止風(fēng)水交換器因氣溫驟降引起冷凝管爆裂的事故發(fā)生。endprint

1.6 高頻干擾問(wèn)題

高頻干擾對(duì)調(diào)諧影響甚大，通過(guò)隔離放大板采樣過(guò)來(lái)的各表值模擬信號(hào)，接至A/D轉(zhuǎn)換板將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別處理的數(shù)字信號(hào)，如圖1所示。如高前正調(diào)諧點(diǎn)，即V2柵流最大，所對(duì)應(yīng)的M3驅(qū)動(dòng)馬達(dá)是v1管陽(yáng)極并聯(lián)槽路達(dá)到諧振。當(dāng)高頻干擾對(duì)各表值模擬量產(chǎn)生影響時(shí)，計(jì)算機(jī)得到的就不是各表值真實(shí)狀態(tài)，這此時(shí)的高前槽路并沒(méi)達(dá)到諧振，影響發(fā)射機(jī)各設(shè)備元件壽命和發(fā)射機(jī)整機(jī)效率，使機(jī)器處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

圖1 自動(dòng)化核心部件通訊

改進(jìn)方法：采用銅皮將發(fā)射機(jī)箱進(jìn)行高頻屏蔽，對(duì)工控機(jī)在進(jìn)行整體箱式屏蔽和接地，對(duì)各數(shù)據(jù)傳輸線加抗干擾式磁環(huán)或者屏蔽線有效接地，將CT7隔離放大板和工控機(jī)隔離數(shù)字輸入板和輸出板中的集成芯片懸空腳與接地腳用小電容連接起來(lái)把干擾濾掉；網(wǎng)線可以用有帶金屬殼的水晶頭增加屏蔽效果，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確無(wú)誤。

1.7 工控機(jī)故障問(wèn)題

在整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，工控機(jī)是重要核心部件。所有的數(shù)據(jù)和指令都由工控機(jī)處理和傳遞。當(dāng)工控機(jī)出現(xiàn)死機(jī)狀態(tài)，整個(gè)自動(dòng)化程序和系統(tǒng)都卡死無(wú)響應(yīng)，工控機(jī)的系統(tǒng)時(shí)間停滯，導(dǎo)致運(yùn)行圖處于某一時(shí)刻，即不再按照運(yùn)行圖執(zhí)行開關(guān)機(jī)，倒換頻。

改進(jìn)方法：配置安裝主備發(fā)射機(jī)工控機(jī)和工控機(jī)死機(jī)故障告警系統(tǒng)，確保某工控機(jī)死機(jī)時(shí)能夠快速互倒或告警提示。詳細(xì)改進(jìn)方法在功能擴(kuò)展章節(jié)介紹。

2 SW-100F短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化功能的擴(kuò)展

綜述SW-100F短波發(fā)射機(jī)存在的不足以及改進(jìn)措施，對(duì)發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)功能檢測(cè)得以對(duì)以下功能進(jìn)行擴(kuò)展可提高發(fā)射機(jī)可靠性、穩(wěn)定性和安全性，實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)監(jiān)測(cè)、監(jiān)控、故障記錄、故障報(bào)警等功能。

2.1 故障記錄

自動(dòng)記錄當(dāng)前故障狀態(tài)，以分為單位進(jìn)行文件存儲(chǔ)。操作人員在故障之后可清楚地查看故障類型，故障發(fā)生時(shí)間，故障恢復(fù)時(shí)間，操作人員也可以按日期查詢相應(yīng)記錄，自動(dòng)抄表功能。

2.2 自動(dòng)頻率調(diào)度

服務(wù)器與局內(nèi)網(wǎng)絡(luò)連通，實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)頻率運(yùn)行圖的自動(dòng)調(diào)度。在設(shè)置權(quán)限的前提下可對(duì)自動(dòng)化程序操作，如臨時(shí)調(diào)度，可在自動(dòng)化程序臨時(shí)調(diào)度里進(jìn)行設(shè)置。

目前SW100f沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)，工控機(jī)上的操作系統(tǒng)還是原始的dos系統(tǒng)，并沒(méi)有搭建數(shù)據(jù)庫(kù)。用C語(yǔ)言編寫的自動(dòng)化系統(tǒng)在dos系統(tǒng)下運(yùn)行，頻率、頻道、伺服位置，運(yùn)行時(shí)間、天線、發(fā)射機(jī)號(hào)等重要數(shù)據(jù)以文件的形式保存起來(lái)，而不是保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，不便于查閱和調(diào)用?？蓪⒐た貦C(jī)系統(tǒng)升級(jí)為Microsoft Windows Server 2012或者Windows 2008，搭建SQL Server2012并建數(shù)據(jù)庫(kù)。將頻率信息，伺服位置，運(yùn)行圖數(shù)據(jù)，各表表值等數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，方便查詢、調(diào)用。對(duì)于短波發(fā)射機(jī)要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量大，若一個(gè)一個(gè)添加，那將耗費(fèi)不少時(shí)間和精力；有了數(shù)據(jù)庫(kù)后，可以將以前的記錄下來(lái)的電子表格直接進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)入，方便快捷。

2.3 視頻監(jiān)控

對(duì)目前機(jī)房大廳及機(jī)箱內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行整合，增加在機(jī)箱內(nèi)全方位的監(jiān)控網(wǎng)，尤其對(duì)高周區(qū)的真空器件，大電流、高電壓的電源區(qū)、控制機(jī)箱，做到無(wú)視覺(jué)死角的監(jiān)控。此功能一方面保障了值班人員在工作時(shí)的人身安全，另一方面可以在設(shè)備故障時(shí)第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的產(chǎn)生原因。

2.4 故障報(bào)警

將信號(hào)采集、分析處理、無(wú)線通訊等功能集成在一起的智能設(shè)備。它的工作原理是將采集到的開關(guān)信號(hào)經(jīng)過(guò)內(nèi)部處理以短信形式傳輸?shù)绞謾C(jī)上。無(wú)論機(jī)房負(fù)責(zé)人身在何方（手機(jī)信號(hào)覆蓋區(qū)域），只要手機(jī)在手，就能第一時(shí)間知道機(jī)房設(shè)備故障信息，如圖2所示。智能短信報(bào)警器會(huì)根據(jù)預(yù)先設(shè)定，提供最實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)信息及報(bào)警信息，為我們隨時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)的情況提供了極大的方便與幫助，也有利于更加及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，迅速組織力量排除故障，確保安全播音。

2.5 工控機(jī)系統(tǒng)

工控機(jī)死機(jī)對(duì)于有人留守?zé)o人值班模式的檢修人員和監(jiān)控人員來(lái)說(shuō)，是比較難發(fā)現(xiàn)的，因?yàn)榘l(fā)射機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)都處于正常狀況，僅僅是屏幕不再刷新運(yùn)行圖時(shí)間指針。如何檢測(cè)一臺(tái)工控機(jī)是否還在正常運(yùn)行，如果該工控機(jī)死機(jī)，如何在第一時(shí)間監(jiān)測(cè)到并通知一線運(yùn)維人員進(jìn)行維護(hù)，避免停播與多播的風(fēng)險(xiǎn)。可以在發(fā)射機(jī)房設(shè)置一臺(tái)指定服務(wù)器對(duì)發(fā)射機(jī)房各臺(tái)工控機(jī)進(jìn)行死機(jī)監(jiān)測(cè)，如果確實(shí)死機(jī)，則觸發(fā)告警并通過(guò)改造后的故障告警方式實(shí)現(xiàn)短信告警或者用E-mail提醒監(jiān)控機(jī)房，做到第一時(shí)間處理。工控機(jī)功能擴(kuò)展部分核心代碼如下：

1. #function ping a host and output to file ping_monitor.log

2. #ping destination

3. function_ping （）

4. {

5. ping -c 3 192.168.1.123 > ping_monitor.log

6. }

7. #downtime detection and send email to SA

8. function_downtime_detection_AND_sendemail （）

9. {

10. if [ "`cat ping_monitor.log | grep Unreachable`" ！= "" ] ； then

11. /user/local/bin/sendEmail -f monitor_sys@163.com -t guangdian@139.com -s smtp.163.com -u "Server downtime" -xu monitor_sys -xp 123456789 -m "`date；echo "192.168.1.123" ` " fi

12. }

13. #main function

14. function_main （）

15. {

16. while true

17. do

18. function_ping ；

19. sleep 60

20. function_downtime_detection_AND_sendemail ；

21. sleep 60

22. done

23. }

24. function_main ；

功能介紹：⑴通過(guò)function_ping，每隔60秒對(duì)主機(jī) 192.168.1.123進(jìn)行ping 操作，將輸出重定向到ping_monitor.log 文件中。⑵通過(guò) function_downtime_detection_AND_sendemail，每隔60秒，通過(guò)ping_monitor.log判斷是否有沒(méi)有ping通的跡象，如果沒(méi)有，則采用sendEmail郵件（手機(jī)短信）報(bào)警。⑶監(jiān)控間隔時(shí)間說(shuō)明，可以將第一個(gè)sleep改為300，第二個(gè)sleep改為300，這樣每隔5分鐘監(jiān)控一次。這個(gè)程序，只是發(fā)現(xiàn)工控機(jī)死機(jī)后監(jiān)控并報(bào)警，但沒(méi)有自動(dòng)切換功能。但是進(jìn)一步優(yōu)化和擴(kuò)展程序就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。比如可以通過(guò)在熱備機(jī)A上部署該程序，監(jiān)控B，一旦B死機(jī)，則A執(zhí)行浮動(dòng)改IP和更新下層服務(wù)器arp列表即可。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜述以上對(duì)SW-100F短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化現(xiàn)狀分析，以及工作中發(fā)現(xiàn)其存在的問(wèn)題，提出了對(duì)SW-100F短波發(fā)射機(jī)自動(dòng)化功能擴(kuò)展改進(jìn)的優(yōu)化方案。由于水平有限，不足之處在所難免，希望與同行共探討。

參考文獻(xiàn)

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