中波天饋線自動(dòng)巡檢系統(tǒng)研究

張毅

摘要：天饋線是廣播發(fā)射機(jī)安全播音的重要環(huán)節(jié)之一，該文以中波發(fā)射機(jī)天饋線為例，探討天饋線傳統(tǒng)維護(hù)工作中的不足，提出用先進(jìn)設(shè)備和軟件分析的方法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)監(jiān)控天饋線系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，既能大大減少人工巡檢維護(hù)的工作量，又能提高可靠性和有效性，并能及時(shí)發(fā)現(xiàn)異態(tài)或故障點(diǎn)進(jìn)行快速處理，確保不間斷高質(zhì)量的安全播音。

關(guān)鍵詞：天饋線；自動(dòng)巡檢；異態(tài)；故障；報(bào)警

中圖分類號(hào)： TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）13-0069-03

廣播發(fā)射臺(tái)中波天線的天線場(chǎng)區(qū)大多離機(jī)房較遠(yuǎn)，少則幾百米，多則上千米。由于天饋線傳輸線路長(zhǎng)，所以高頻節(jié)點(diǎn)接頭繁多，而且調(diào)配室調(diào)配元件也較多，其中真空電容、交換開關(guān)是故障多發(fā)隱患點(diǎn)。其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生異常都會(huì)導(dǎo)致停播，而查找、確定故障點(diǎn)的時(shí)間較長(zhǎng)，更換元器件困難，極易造成大停播。確保安全播出是電臺(tái)的生命線，要求日常的維護(hù)工作以預(yù)防為主，提前發(fā)現(xiàn)異態(tài)及時(shí)解決，發(fā)生故障時(shí)能快速處理。天饋線系統(tǒng)長(zhǎng)期在大功率、高電壓下工作，即使是優(yōu)良的器件也會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)期的問題而導(dǎo)致事故，絕大部分事故的原因就是器件老化、接觸不良產(chǎn)生的，其主要表現(xiàn)為：在故障發(fā)生前數(shù)小時(shí)出現(xiàn)吱火、溫度升高等現(xiàn)象。因此，如果能準(zhǔn)確的在事故之前得知天饋線系統(tǒng)各設(shè)備的溫度分布和變化情況，也就掌控了天饋線線路、調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況，根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)的變化，做到異態(tài)和故障的預(yù)知預(yù)判，并且能快速找到異態(tài)或故障點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)處理，也就能確保不間斷高質(zhì)量的安全播音。

1 天饋線自動(dòng)巡檢的必要性

目前，廣播發(fā)射臺(tái)天饋線的維護(hù)以人工巡檢為主，天線組每天目檢巡視方式次數(shù)有限，不能保障第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)安全隱患，及時(shí)做好預(yù)防措施和應(yīng)急處理。另外，人工巡檢受人員的生理、心理素質(zhì)、責(zé)任心、外部工作環(huán)境、工作經(jīng)驗(yàn)、技能技術(shù)水平的影響較大，存在漏巡，缺陷漏發(fā)現(xiàn)的可能性。且對(duì)于設(shè)備內(nèi)部的缺陷，通過簡(jiǎn)單的巡視是難以發(fā)現(xiàn)的，比如設(shè)備、線路特殊部位發(fā)熱、絕緣不合格等缺陷。巡視人員巡視設(shè)備時(shí)需要站在離設(shè)備較近的地方，對(duì)巡視人員的人身安全也有一定的威脅，特別是在異?，F(xiàn)象查看、惡劣天氣特巡，事故原因查找時(shí)危險(xiǎn)性更大。綜上所述，天饋線系統(tǒng)的人工巡檢存在及時(shí)性、可靠性差，花費(fèi)人工較多，存在較大的巡視過程風(fēng)險(xiǎn)，巡視效率低下。而且天線場(chǎng)區(qū)的天線、調(diào)配室遠(yuǎn)離機(jī)房和辦公區(qū)，防火、防盜、防破壞等隱患也是不容忽視的安全播出隱患。

紅外熱像診斷技術(shù)是對(duì)設(shè)備表面輻射的紅外光像進(jìn)行非接觸、遠(yuǎn)距離熱成像檢測(cè)，不受電場(chǎng)干擾，因此具有直觀、準(zhǔn)確、靈敏度高、快速、安全、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，能從根本上改變?nèi)斯ぱ矙z運(yùn)行設(shè)備的故障隱患診斷方式。紅外熱像儀結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以大大減少發(fā)射傳輸線路運(yùn)行時(shí)的故障和人員在危險(xiǎn)作業(yè)區(qū)作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)性，可大大減少人員檢修的勞動(dòng)力支持，提高巡檢可靠性與有效性，對(duì)保障安全播出有重要意義。

2 系統(tǒng)分析

在中波天線場(chǎng)區(qū)，通過安裝紅外熱像監(jiān)視或視頻紅外雙模式監(jiān)控測(cè)溫，配合中心計(jì)算機(jī)和監(jiān)控圖像處理軟件系統(tǒng)，建立天饋線系統(tǒng)自動(dòng)巡檢管理平臺(tái)，將天饋設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)信息、視頻圖像信息、測(cè)溫信息進(jìn)行整合和集成，實(shí)現(xiàn)天饋線系統(tǒng)巡檢工作的可視化、智能化，從而達(dá)到及早發(fā)現(xiàn)問題、取代人工巡檢的目的。實(shí)現(xiàn)線路和調(diào)配室現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備遠(yuǎn)程可視化，能按照事先設(shè)定的巡視順序，值班人員在監(jiān)視中心可查看各攝像頭自動(dòng)旋轉(zhuǎn)巡檢的信息，具備自動(dòng)和手動(dòng)巡視功能，夜間巡視自動(dòng)開啟照明燈?？梢来尾榭锤鞅O(jiān)測(cè)點(diǎn)的圖像和溫度數(shù)據(jù)。利用視頻和紅外測(cè)溫系統(tǒng)開展巡查，查看設(shè)備是否存在放電、發(fā)熱現(xiàn)象，具備超標(biāo)數(shù)據(jù)的自動(dòng)報(bào)警功能。

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

1）系統(tǒng)可靠性：選擇硬件均為先進(jìn)、成熟、可靠產(chǎn)品，且能在強(qiáng)電磁環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。

2）系統(tǒng)先進(jìn)性：采用目前最先進(jìn)的軟硬件組合，使系統(tǒng)兼容性、升級(jí)、擴(kuò)展更容易，并采取模塊結(jié)構(gòu)，維護(hù)簡(jiǎn)單化。

3）系統(tǒng)實(shí)時(shí)性：信號(hào)實(shí)時(shí)上傳，真正做到實(shí)時(shí)性。

4）可擴(kuò)容性：可根據(jù)需要方便地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)逐級(jí)匯接，增減前端設(shè)備等。

2.2 系統(tǒng)需求分析

1）自動(dòng)預(yù)警：發(fā)現(xiàn)目標(biāo)溫度異常自動(dòng)報(bào)警，提示人員具體位置狀況信息，以便馬上排除故障。

2）準(zhǔn)確化：盡可能達(dá)到最高的精度要求和最好的成像效果。通過軟件開發(fā)實(shí)現(xiàn)熱成像良好的可視化應(yīng)用界面，并保證測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)可信。

3）高速化：系統(tǒng)組成應(yīng)用現(xiàn)在先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)集中控制，探測(cè)器系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間傳輸信息的傳輸率要求高；保證自動(dòng)化狀態(tài)下，減少巡檢時(shí)間，提高巡檢效率。

4）數(shù)據(jù)保存和查詢：對(duì)監(jiān)測(cè)視頻數(shù)據(jù)保存1個(gè)月， 對(duì)報(bào)警數(shù)據(jù)前后時(shí)段視頻永久保存，對(duì)溫度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)永久保存。

5）自動(dòng)報(bào)表：系統(tǒng)應(yīng)具備定期報(bào)表（按預(yù)置行程），及發(fā)現(xiàn)過熱故障的應(yīng)急報(bào)表功能。

3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)天饋線線路較長(zhǎng)并且在室外的特點(diǎn)，本方案采用多監(jiān)控點(diǎn)接力的方式覆蓋整條線路。前端監(jiān)控點(diǎn)云臺(tái)按預(yù)置位進(jìn)行不間斷掃描，紅外、CCD傳感器實(shí)時(shí)獲取線路場(chǎng)景視頻、溫度信息，并回傳至后端監(jiān)控室。各監(jiān)控點(diǎn)預(yù)設(shè)IP地址，后端監(jiān)控軟件通過IP地址區(qū)分監(jiān)控區(qū)段、訪問前端監(jiān)控設(shè)備。

室外監(jiān)控點(diǎn)采用雙路視頻監(jiān)控，紅外、CCD視頻實(shí)時(shí)回傳；在線測(cè)溫，溫度信息實(shí)時(shí)回傳；按預(yù)置位不間斷掃描；

室內(nèi)監(jiān)控點(diǎn)采用單路視頻監(jiān)控，紅外視頻實(shí)時(shí)回傳；在線測(cè)溫，溫度信息實(shí)時(shí)回傳；

室外線路根據(jù)實(shí)際長(zhǎng)度布設(shè)若干個(gè)雙視監(jiān)控點(diǎn)位，覆蓋所有饋線路由。每個(gè)調(diào)配室室內(nèi)布設(shè)1～2個(gè)紅外監(jiān)控點(diǎn)位，覆蓋所有調(diào)配室內(nèi)原件。

3.1 圖像采集前端

1）調(diào)配室紅外熱像監(jiān)測(cè)：主調(diào)室設(shè)置2臺(tái)固定方位的紅外熱像監(jiān)測(cè)點(diǎn)， 分調(diào)室分別設(shè)置1 臺(tái)固定方位的紅外熱像監(jiān)測(cè)點(diǎn)，主要監(jiān)測(cè)對(duì)象是真空電容、交換開關(guān)，電感線圈。

2）天饋線線路監(jiān)測(cè)：天饋線路由監(jiān)測(cè)，建設(shè)3個(gè)固定方位的紅外熱像加視頻雙槍監(jiān)測(cè)點(diǎn)。主要監(jiān)測(cè)對(duì)象是饋線線路和接點(diǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)線路上的過熱點(diǎn)和吱火點(diǎn)。

3）天線區(qū)全場(chǎng)監(jiān)測(cè)：1個(gè)點(diǎn)。在主調(diào)室和分調(diào)室之間室外設(shè)置一具有云臺(tái)控制的紅外熱像加視頻雙槍監(jiān)測(cè)點(diǎn)，視場(chǎng)能覆蓋天線區(qū)全場(chǎng)。通過云臺(tái)控制監(jiān)視角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)天線全場(chǎng)區(qū)域的視頻加紅外熱像監(jiān)視。攝像頭可按照設(shè)定的次序和速率自動(dòng)巡航。

3.2 光纖通信和網(wǎng)絡(luò)

1）建立各節(jié)點(diǎn)設(shè)備到主機(jī)房的光纖網(wǎng)絡(luò)連接線路。

2）建立各節(jié)點(diǎn)設(shè)備的光電轉(zhuǎn)換（光端機(jī)或光纖收發(fā)器）和通信（網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)）等。

3.3 監(jiān)控中心機(jī)房設(shè)備和軟件

1）通過網(wǎng)絡(luò)視頻錄像設(shè)備（NVR）進(jìn)行監(jiān)視圖像的記錄。

2）建立數(shù)據(jù)服務(wù)器作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，故障監(jiān)測(cè)軟件和工作業(yè)務(wù)的硬件平臺(tái)。

3）完成后臺(tái)圖像自動(dòng)識(shí)別和監(jiān)測(cè)應(yīng)用軟件的開發(fā)。實(shí)現(xiàn)熱成像良好的可視化應(yīng)用界面和功能，并將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及紅外圖像自動(dòng)進(jìn)行保存。

4 軟件主要功能

系統(tǒng)軟件功能從視頻顯示功能、自動(dòng)巡線功能、巡線控制功能、紅外測(cè)溫與分析功能、圖像儲(chǔ)存回放功能、報(bào)警功能和安全管理功能7方面設(shè)計(jì)。

1）視頻顯示功能

① 支持紅外視頻圖像和可見光圖像同屏實(shí)時(shí)監(jiān)視，紅外和可見光幀率不低于15幀/s。

② 紅外圖像分辨率324×256，紅外圖像支持灰度和偽彩顯示。

③ 支持原始紅外溫度熱像圖和可見光圖像的傳輸。

④ 支持多畫面預(yù)覽，支持多路紅外視頻和多路可見光視頻同屏顯示；在一臺(tái)工作站的顯示器上能實(shí)時(shí)同時(shí)顯示多路紅外以及多路可見光圖像，并且不改變圖像的原始分辨率。同時(shí)，用戶也可以通過對(duì)多臺(tái)紅外熱像位與可見光攝像機(jī)的全分辨率圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、操作與溫度數(shù)據(jù)分析。支持預(yù)覽分組切換、手動(dòng)切換。

2）自動(dòng)巡檢功能

① 系統(tǒng)具備視頻和紅外自動(dòng)巡視功能，在可設(shè)定的間隔時(shí)間內(nèi)對(duì)全站的監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)行圖像巡檢，參與輪檢的對(duì)象可以任意設(shè)定，間隔時(shí)間可設(shè)置。

② 實(shí)時(shí)圖像自動(dòng)復(fù)位，即可對(duì)的紅外熱像儀設(shè)定默認(rèn)監(jiān)控位置，正常狀態(tài)下攝像機(jī)保持默認(rèn)位置，在控制完成的可設(shè)定的時(shí)間段內(nèi)恢復(fù)默認(rèn)監(jiān)控位置。

3）巡線控制功能

① 紅外鏡頭為定焦鏡頭。可以設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)攝像機(jī)，包括設(shè)置預(yù)置位、預(yù)置設(shè)置部位名稱、測(cè)溫位置等。

② 可見光鏡頭支持變焦控制，云臺(tái)支持上、下、左、右移動(dòng)及步長(zhǎng)、速度控制，云臺(tái)停止。

4）紅外測(cè)溫與分析功能

① 測(cè)溫精度由設(shè)備指標(biāo)決定，全屏幕多點(diǎn)同時(shí)測(cè)溫，可以自動(dòng)全屏捕捉最高溫與最低溫。

② 各類偽彩顯示，并可將屏幕上任意溫度區(qū)域以醒目顏色顯示。

③ 根據(jù)對(duì)云臺(tái)和紅外熱像儀的初始設(shè)置，系統(tǒng)自動(dòng)控制紅外熱像儀，對(duì)監(jiān)測(cè)目標(biāo)進(jìn)行拍攝，采集紅外圖像，并根據(jù)用戶設(shè)定的閾值，進(jìn)行初步的診斷分析。

④ 可對(duì)圖像指定區(qū)域進(jìn)行測(cè)溫分析，對(duì)測(cè)溫區(qū)溫度超限可自動(dòng)識(shí)別并報(bào)警?？梢栽O(shè)置溫度閾值，當(dāng)設(shè)備溫度異常時(shí)產(chǎn)生告警。

⑤ 可以根據(jù)設(shè)備對(duì)象的紅外發(fā)射率和測(cè)溫距離進(jìn)行測(cè)溫校正；（電容表面銀質(zhì)與線路的紅外發(fā)射率不同）。

5）圖像儲(chǔ)存回放功能

① 針對(duì)紅外圖像和可見光視頻，可以進(jìn)行存儲(chǔ)，在需要的情況下，可以根據(jù)查詢條件，回放視頻錄像。紅外圖像和可見光視頻存儲(chǔ)1個(gè)月，故障告警時(shí)圖像永久保存。

② 支持按通道號(hào)、錄像類型、文件類型、起止時(shí)間等條件進(jìn)行錄像資料的檢索和回放。

③ 支持錄像文件回放，紅外原始視頻文件可以回放和全屏測(cè)溫。

6）報(bào)警功能

① 觸發(fā)超溫自動(dòng)報(bào)警時(shí)，報(bào)警信號(hào)、內(nèi)容等可在監(jiān)控畫面自動(dòng)顯示；

② 報(bào)警類別是：畫面變化報(bào)警、溫度異常報(bào)警。報(bào)警可根據(jù)需要進(jìn)行分級(jí)，報(bào)警信號(hào)、報(bào)警內(nèi)容可在任何畫面自動(dòng)顯示；當(dāng)發(fā)生報(bào)警時(shí)，紅外視頻服務(wù)器能自動(dòng)進(jìn)行存盤錄像，同時(shí)傳送報(bào)警信息和相關(guān)圖像。

③ 報(bào)警信息儲(chǔ)存管理，實(shí)現(xiàn)報(bào)警聯(lián)動(dòng)錄像，具備長(zhǎng)延時(shí)錄像和慢速回放功能?？梢远喾N方式查詢報(bào)警信息。

④ 報(bào)警信息可以區(qū)分該報(bào)警信息是否已被用戶檢查確認(rèn)；如用戶未確認(rèn)，則在設(shè)定時(shí)間內(nèi)重發(fā)報(bào)警。

⑤ 重發(fā)報(bào)警時(shí)間間隔可設(shè)定。設(shè)備檢測(cè)溫度報(bào)警閾值可設(shè)置。

7）安全管理功能

① 系統(tǒng)保存自動(dòng)生成的重要數(shù)據(jù)，包括用戶信息、報(bào)警信息、操作記錄、日志等。

② 對(duì)自動(dòng)生成的系統(tǒng)運(yùn)行日志、運(yùn)行曲線報(bào)告、超溫報(bào)警報(bào)告，可查詢及打印輸出。

③ 系統(tǒng)具有較強(qiáng)的容錯(cuò)性，不會(huì)因誤操作等原因而導(dǎo)致系統(tǒng)出錯(cuò)和崩潰。

5 結(jié)束語

利用紅外加可視監(jiān)控?cái)z像頭，采用嚴(yán)格的電磁防護(hù)技術(shù)措施，利用光纖傳輸，抗干擾效果好。應(yīng)用紅外非接觸方式監(jiān)測(cè)溫度，不影響天饋線系統(tǒng)正常運(yùn)行，又可保證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備安全，經(jīng)軟件進(jìn)行圖像對(duì)比、溫度分析等數(shù)據(jù)處理后，能夠及時(shí)發(fā)出異態(tài)告警，提醒值班、維護(hù)人員及時(shí)處理，提高了發(fā)射機(jī)安全播出的保障能力。

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