計(jì)算機(jī)技術(shù)在廣播電視無線發(fā)射監(jiān)控技術(shù)中的應(yīng)用

宮茂庭

摘要：隨著我國計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電腦已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚牟糠?與此同時(shí)，廣播電視技發(fā)射技術(shù)以及自動(dòng)控制技術(shù)也隨之有了更為迅猛的發(fā)展。本文首先介紹計(jì)算機(jī)技術(shù)如何在廣播電視監(jiān)控系統(tǒng)中發(fā)揮主要功能，再介紹現(xiàn)代電視發(fā)射實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則與整體結(jié)構(gòu)，最后對(duì)微機(jī)抗干擾技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：廣播電視 監(jiān)控 計(jì)算機(jī)技術(shù) 抗干擾

中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）05-0000-00

計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展日新月異，推動(dòng)廣播技術(shù)迅猛的發(fā)展，計(jì)算機(jī)運(yùn)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)張，推進(jìn)廣播發(fā)射技術(shù)實(shí)現(xiàn)了智能化管理，實(shí)現(xiàn)了廣播電視監(jiān)控技術(shù)的自動(dòng)化，使廣播電視信號(hào)傳輸有了與以往不同的變化。

針對(duì)廣播電視實(shí)施發(fā)射監(jiān)控，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用部分如下。

（1）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。臨測(cè)的數(shù)據(jù)有：發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)參數(shù)、量值超限、非正常狀態(tài)參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、開關(guān)機(jī)時(shí)間。計(jì)算機(jī)對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄，遇到監(jiān)測(cè)到的異常狀態(tài)報(bào)警。（2）遠(yuǎn)程監(jiān)控。計(jì)算機(jī)通過遙測(cè)、遙控、遙信等技術(shù)手段對(duì)其他地方的廣播電視發(fā)射設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問。（3）故障診斷。數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)記錄的參數(shù)值如果出現(xiàn)異常，計(jì)算機(jī)即時(shí)分析判斷是否發(fā)生故障。（4）自動(dòng)處理。當(dāng)計(jì)算機(jī)接到工作異常報(bào)告，也就是發(fā)射機(jī)處于非正常狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)采取即時(shí)處理措施。（5）開關(guān)機(jī)。計(jì)算機(jī)利用預(yù)告設(shè)置的系統(tǒng)軟件，按預(yù)設(shè)時(shí)間、定時(shí)開關(guān)機(jī)完成發(fā)射任務(wù)。根據(jù)廣播電視發(fā)射的要求，一次設(shè)定，按預(yù)定周期循環(huán)。（6）報(bào)警。報(bào)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在全天候監(jiān)測(cè)廣播電視發(fā)射裝置及時(shí)辨別工作狀態(tài)，并留下記錄。當(dāng)判斷為故障時(shí)，發(fā)出光線閃爍、聲音鳴響報(bào)警信號(hào)，提醒當(dāng)值人員，迅速處理事故。

1現(xiàn)代電視發(fā)射實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則應(yīng)從運(yùn)行操作、實(shí)時(shí)監(jiān)控、故障處理、經(jīng)濟(jì)性等方面著手。一般來說，它具有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的普遍原則：操作維護(hù)簡便、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、自動(dòng)化程度高、硬件性價(jià)比高且可擴(kuò)展。除通用原則外，針對(duì)廣播電視發(fā)射還需實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)功能有實(shí)時(shí)控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、圖像監(jiān)視、安全防范、故障報(bào)警、網(wǎng)絡(luò)通信。

1.1.1控制系統(tǒng)

（1）控制發(fā)射機(jī)開啟和關(guān)閉時(shí)間。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先準(zhǔn)備的節(jié)目播出安排確定時(shí)間。發(fā)射機(jī)按預(yù)設(shè)時(shí)間定時(shí)開啟；節(jié)目播出時(shí)間和停播時(shí)間可以預(yù)先設(shè)置；如設(shè)定三分鐘沒有輸入信號(hào)或延長節(jié)目播出時(shí)間時(shí)，待節(jié)目播完后自動(dòng)關(guān)機(jī)。（2）故障診斷和處理。預(yù)告采集發(fā)射機(jī)正常工作時(shí)的開關(guān)量、模擬量，以便與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，差別故障。當(dāng)發(fā)射機(jī)故障出現(xiàn)時(shí)，及時(shí)通過聲光報(bào)警，并在規(guī)定時(shí)間（如20S）內(nèi)自動(dòng)切換到其他備用發(fā)射機(jī)。 （3）斷電恢復(fù)功能。電源中斷（包括電網(wǎng)斷電、系統(tǒng)局部斷電）后，供電恢復(fù)時(shí)能快速地、自動(dòng)地開啟發(fā)射機(jī)。按照預(yù)設(shè)程序恢復(fù)發(fā)射機(jī)工作。（4）實(shí)時(shí)監(jiān)控備用信號(hào)（發(fā)射機(jī)），防止發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，不能迅速自動(dòng)地切換到備用信號(hào)的情況出現(xiàn)。

1.1.2顯示系統(tǒng)

（1）主控窗口。所有發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)、重要參數(shù)數(shù)據(jù)應(yīng)有監(jiān)視窗口顯示，且是實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的。監(jiān)視窗口設(shè)在上位機(jī)。監(jiān)視窗口能人機(jī)對(duì)話，用戶根據(jù)各自的權(quán)限操作。主要指標(biāo)有：工作電壓、工作電流、工作頻率、發(fā)射功率、輸出功率、駐波比等等。（2）信號(hào)監(jiān)測(cè)。節(jié)目信號(hào)調(diào)幅度通過條形光柱在監(jiān)視窗口顯示，條形光柱的高低變化反映信號(hào)調(diào)幅度的大小。（3）工況圖。關(guān)鍵環(huán)節(jié)作為發(fā)射機(jī)的取樣點(diǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)取樣點(diǎn)的狀態(tài)。通過對(duì)比分析，確定工作狀況，正常工作時(shí)綠燈亮，發(fā)生故障時(shí)，聲光報(bào)警。報(bào)警的同時(shí)記錄故障，包含故障時(shí)的數(shù)據(jù)。（4）發(fā)射機(jī)運(yùn)行參數(shù)，通過計(jì)算機(jī)按設(shè)置的時(shí)段定時(shí)記錄，并存貯在上位機(jī)數(shù)據(jù)庫，也可形成報(bào)表，隨時(shí)調(diào)取數(shù)據(jù)并根據(jù)需要打印出來。（5）根據(jù)開關(guān)機(jī)時(shí)間、臨時(shí)播出時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行模塊設(shè)定。（6）根據(jù)用戶權(quán)限調(diào)協(xié)的用戶管理模塊。

1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

發(fā)射機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（見圖1），主要包含發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控、信號(hào)監(jiān)控子兩個(gè)子系統(tǒng)。

1.2.1發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)：

自動(dòng)化控制發(fā)射機(jī)系統(tǒng)主要采用PLC 技術(shù)，是因?yàn)檫@各技術(shù)梯形圖編程語言容易學(xué)習(xí)、操作靈活、功能強(qiáng)大。

發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)分為設(shè)備層、現(xiàn)場(chǎng)總線層、網(wǎng)絡(luò)層三層結(jié)構(gòu)，排列自下而上分。現(xiàn)場(chǎng)總線層大體有兩種類型：RS485 總線 和Controller link總線 ，數(shù)據(jù)傳輸用RS485 總線， PLC 的數(shù)據(jù)收發(fā)用Controller link總線，速率可達(dá) 2Mbps滿足系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性技術(shù)要求。

實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)既要計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)射機(jī)，還要自動(dòng)切換。尤其是發(fā)生故障時(shí)，節(jié)目信號(hào)立即切換到備用設(shè)備。時(shí)間很短，幾乎是無縫轉(zhuǎn)換。每個(gè)頻道應(yīng)配置主、備發(fā)射機(jī)，兩套發(fā)射機(jī)都要控制硬件。

（1）PLC：PLC直接關(guān)系控制質(zhì)量，位于系統(tǒng)最底層。數(shù)據(jù)采集的實(shí)施，需結(jié)合 PLC 和組態(tài)軟件，采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器，達(dá)到實(shí)時(shí)控制的目的。為服務(wù)器故障時(shí)不干擾系統(tǒng)運(yùn)行，各級(jí)系統(tǒng)獨(dú)立工作。（2）取樣接口電路：手動(dòng)時(shí)， PLC 命令不起作用即屏蔽自動(dòng)時(shí)PLC動(dòng)作，應(yīng)增加手動(dòng)/自動(dòng)開關(guān)。為防止控制系統(tǒng)與發(fā)射機(jī)電路，應(yīng)采取抗干擾措施，必要時(shí)分離。（3）Controller link PCI 支持卡：選取網(wǎng)絡(luò)層與現(xiàn)場(chǎng)總線層的接口，決定整個(gè)系統(tǒng)性能，也是技術(shù)難點(diǎn)。Controller link PCI 支持卡是采用 PLC +通信模塊，作用是采集和控制PLC 信息的。發(fā)射臺(tái)電磁環(huán)境復(fù)雜，干擾多，為確保數(shù)據(jù)和控制的準(zhǔn)確性，要采取抗干擾措施和方法。如串行通信方式，誤碼校正技術(shù)，加上隔離、屏蔽、高壓保護(hù)、安裝避雷器、UPS 供電等物理措施。（4）GPS 自動(dòng)校時(shí)單元：校準(zhǔn)服務(wù)器時(shí)鐘，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)校時(shí)，保持客戶端與服務(wù)器的時(shí)鐘一致。這需要通過 GPS 授時(shí)來完成。（5）功率檢測(cè)單元：作用是功率取樣。檢測(cè)的功率為發(fā)射機(jī)輸出功率。功率有兩種：圖像和伴音。并隨之變換、輸出直流檢測(cè)電壓。（6）視音頻檢測(cè)單元：檢測(cè)視音頻信號(hào)，并將檢測(cè)到的數(shù)據(jù)，形成控制信號(hào)傳送到控制系統(tǒng)，再來控制發(fā)射機(jī)。

1.2.2信號(hào)監(jiān)控子系統(tǒng)

統(tǒng)一監(jiān)看和處理發(fā)射的節(jié)目信號(hào)與空間布局在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)存在矛盾。所有信號(hào)集中到一個(gè)控制室，會(huì)顯得擁護(hù)和雜亂，連接布線繁瑣，不方便維護(hù)檢查，能量消耗大，熱量不易散發(fā)，傳統(tǒng)的電視墻格外突出。

采用 N×1 切換系統(tǒng)的大尺寸顯示屏，同時(shí)顯示多路信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多畫面監(jiān)視系統(tǒng)，集中監(jiān)看信號(hào)源和無線發(fā)射信號(hào)質(zhì)量。聲音信號(hào)以VU 表（棒條）表現(xiàn)，可隨時(shí)監(jiān)聽。

2微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)分析

發(fā)射機(jī)的電磁波、電源的脈沖、電動(dòng)機(jī)是干擾的最主要來源。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)易受高頻干擾攻擊。從途徑主要有：空間的電磁波輻射干擾，針對(duì)主控機(jī)和前端機(jī)；從接地線進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)干擾；從取樣信號(hào)傳輸線竄入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)干擾。

采取抗干擾的措施，要依據(jù)干擾源的性質(zhì)的傳播途徑 ，只有有針對(duì)性的措施和方法，才能有效抑制了強(qiáng)高頻干擾，保證計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。

正確接地避免地線引起的高頻干擾，因?yàn)榘l(fā)射機(jī)的高頻接地，通常采取紫銅帶連接下地，地線阻抗極高，地線兩點(diǎn)間干擾電壓達(dá)數(shù)（數(shù)十）伏以上，而取樣信號(hào)只有幾伏，若受到干擾，監(jiān)控系統(tǒng)不能正常工作。設(shè)計(jì)和施工要正確結(jié)合接地和屏蔽使用，同時(shí)應(yīng)用其它抗干擾措施，有效地扼制高頻干擾。信號(hào)地與高頻地共用，也就是發(fā)射機(jī)的取樣點(diǎn)與前端機(jī)輸入端口聯(lián)接傳送信號(hào)，那么計(jì)算機(jī)系統(tǒng)將遭受嚴(yán)重干擾。采用信號(hào)地與高頻地不共用的技術(shù)，利用傳感器隔離傳輸全部的取樣信號(hào)至前端機(jī)。例如，光電合傳感器把電信號(hào)轉(zhuǎn)換為帶有信息的光信號(hào)，隔離發(fā)射機(jī)的高頻地與監(jiān)控系統(tǒng)的信號(hào)地，避免共地干擾。

利用計(jì)算機(jī)技術(shù)監(jiān)控廣播電視發(fā)射，可降低運(yùn)營維護(hù)成本，提高效率，可實(shí)時(shí)掌控設(shè)備運(yùn)行狀況以及參數(shù)，抑制信號(hào)干擾，充分發(fā)揮了系統(tǒng)與設(shè)備功能，確保廣播電視信號(hào)能夠安全播出。

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