中波廣播發(fā)射機(jī)信號(hào)源及自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)分析

文/曾德志

引言

中波廣播是一種以地波傳輸為主，天波傳輸為輔的傳播方式 ，將黨和國(guó)家的聲音傳到千家萬(wàn)戶。近年來(lái)，隨著城市高樓大廈拔地而起，收聽效果較差，廣東省惠州中波轉(zhuǎn)播臺(tái)正是在這樣一個(gè)大環(huán)境下，對(duì)形勢(shì)進(jìn)行了反思，提出了應(yīng)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)改進(jìn)自動(dòng)監(jiān)控發(fā)射機(jī)的管理模式，而不是以前的人力管理機(jī)管理模式。在先進(jìn)的監(jiān)控設(shè)備和科學(xué)的管理理念的基礎(chǔ)上，有效地提高了播出效率，確保了發(fā)射臺(tái)的安全播出。本文以筆者工作單位DAM10KW中波廣播發(fā)射機(jī)為參考對(duì)象，對(duì)其中的信號(hào)源及自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行解析，希望讀者能夠?qū)υ撛O(shè)備的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)有更加深入的認(rèn)識(shí)和了解。

1.發(fā)射臺(tái)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)與結(jié)構(gòu)的組成

中波發(fā)射臺(tái)從技術(shù)層面的組成包括發(fā)射機(jī)體系、節(jié)目傳輸體系、信號(hào)源體系、天饋線體系、供電體系和其他附屬設(shè)備構(gòu)成。此次我臺(tái)自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的具體目標(biāo)如下。

（1）發(fā)射機(jī)體系。采用哈廣DAM10KW中波廣播發(fā)射機(jī)（5主5備），建設(shè)發(fā)射機(jī)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)采集器實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)參數(shù)的采集與控制，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射機(jī)自動(dòng)故障備用機(jī)、自動(dòng)開關(guān)機(jī)功能。

（2）節(jié)目傳輸體系。采用數(shù)字微波、衛(wèi)星接收天線、調(diào)頻接收機(jī)，各套節(jié)目的主、備用節(jié)目源通過(guò)音頻切換器分別進(jìn)行數(shù)字處理，并各自經(jīng)過(guò)自動(dòng)/手動(dòng)切換，分別選擇一路信號(hào)，經(jīng)數(shù)字音頻處理器輸出數(shù)字音頻和模擬音頻信號(hào)，送到發(fā)射機(jī)、信源監(jiān)聽、監(jiān)測(cè)以及監(jiān)控系統(tǒng)。

（3）信號(hào)源體系。采用音頻比對(duì)系統(tǒng)、音頻監(jiān)控慢錄音系統(tǒng)，對(duì)每一套節(jié)目的信號(hào)源和解調(diào)信號(hào)進(jìn)行比較和監(jiān)測(cè)、監(jiān)視，如有異常會(huì)提示某套節(jié)目信源（或解調(diào)）比對(duì)異常報(bào)警，并可以實(shí)時(shí)查看。

（4）天饋線體系。采用3座中波自立塔、天調(diào)網(wǎng)絡(luò)、饋線、同軸饋管，5個(gè)頻點(diǎn)其中2座為雙頻共塔，1座單頻塔，通過(guò)同軸控制盒實(shí)現(xiàn)天線自動(dòng)/手動(dòng)轉(zhuǎn)換。

（5）供電體系。采用2路獨(dú)立市電供電、2臺(tái)140KW柴油發(fā)電機(jī)，對(duì)供電系統(tǒng)的溫度、濕度、煙霧參數(shù)和三相電壓、電流的采集，實(shí)現(xiàn)BP機(jī)報(bào)警功能。

（6）管理系統(tǒng)。采用指紋管理系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)，通過(guò)身份認(rèn)證對(duì)人員實(shí)行權(quán)限管理，構(gòu)建多層次報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)重要參數(shù)進(jìn)行短消息報(bào)警，為構(gòu)建全方位智能監(jiān)控系統(tǒng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

MW站自動(dòng)化控制系統(tǒng)是利用分布式工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，分散控制與集中管理的思想，將控制與管理分離開來(lái)，PC具有集中監(jiān)控與管理的功能，每臺(tái)設(shè)備在機(jī)內(nèi)分配、控制，上位機(jī)與下位機(jī)之間以高速通信總線相互連接傳輸信息。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的使用，符合當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)主流技術(shù)，也是當(dāng)前時(shí)代的技術(shù)需要，這樣就沒有網(wǎng)絡(luò)集成問(wèn)題。分散結(jié)構(gòu)的發(fā)射臺(tái)各設(shè)備，不同的工作環(huán)節(jié)需要處理，從而最大限度地避免了系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)，也擺脫了PC主導(dǎo)的控制模式。

中波發(fā)射臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一個(gè)由構(gòu)件組成的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)用戶的需要不同，功能也可以簡(jiǎn)化。每個(gè)監(jiān)控設(shè)備彼此獨(dú)立，并且可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)彼此交互。具體結(jié)構(gòu)圖如圖1。

2.發(fā)射臺(tái)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)功能的解析

2.1 信源監(jiān)控系統(tǒng)的配置與功能

我臺(tái)發(fā)射5套廣播節(jié)目，其中5套節(jié)目主用節(jié)目源采用數(shù)字微波傳輸；4套采用備用節(jié)目源采用衛(wèi)星接收機(jī)接收解碼后，輸出數(shù)字基帶（AES/EBU）節(jié)目源信號(hào)；剩余1套備用節(jié)目源采用調(diào)頻接收信號(hào)，每套節(jié)目均有兩路節(jié)目源。

信源智能切換系統(tǒng)對(duì)接收的各套節(jié)目的主、備用節(jié)目源信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)字處理，并各自經(jīng)過(guò)自動(dòng)/手動(dòng)切換，分別選擇一路信號(hào)，經(jīng)數(shù)字音頻處理器輸出數(shù)字音頻和模擬音頻信號(hào)，送至發(fā)射機(jī)、監(jiān)聽、監(jiān)測(cè)及監(jiān)控系統(tǒng)。信源自動(dòng)切換處理器運(yùn)用數(shù)字化采樣實(shí)時(shí)斷定音頻是否正常，如主路信號(hào)源丟失，將自動(dòng)切換至第二路 備用信號(hào)源上，如果第二路備用信號(hào)源也丟失將自動(dòng)切換到第三路應(yīng)急墊音（1000KHZ）。主路信號(hào)源恢復(fù)正常時(shí)，發(fā)射機(jī)的輸入信號(hào)會(huì)自動(dòng)切回至主路信號(hào)源上。信源自動(dòng)切換處理器不僅集信源智能切換、應(yīng)急手動(dòng)切換、斷電于一體，而且將輸入輸出信號(hào)分配環(huán)出，提供全面的監(jiān)控信號(hào)，進(jìn)一步提高廣播效率，解決了信源的各個(gè)盲區(qū)，達(dá)到統(tǒng)攬全局的目標(biāo)。

圖1

2.2 采集器的工作原理及發(fā)射機(jī)控制的特點(diǎn)

采集器采用兩種形式完成了對(duì)哈廣DAM發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)采集:第一種方式:哈廣DAM發(fā)射機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)就預(yù)留了模擬監(jiān)控接口，包括狀態(tài)量接口、模擬量接口與控制量接口。采集器運(yùn)算采集儀表數(shù)據(jù)，計(jì)算后得到發(fā)射機(jī)的工作參數(shù)，并運(yùn)用狀態(tài)量接口的采集數(shù)據(jù)獲取發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)及各種故障報(bào)警狀態(tài)，控制接口可直接控制發(fā)射機(jī)的低中高功率開機(jī)、升功率、降功率復(fù)位等操作；第二種方式，采集器采用與哈廣DAM發(fā)射機(jī)接口提供的數(shù)字接口配置接口的底層數(shù)據(jù)，并根據(jù)哈廣發(fā)射機(jī)制造商提供的通信協(xié)議完成發(fā)射機(jī)的各種參數(shù)和狀態(tài)量的收集，并完成對(duì)發(fā)射機(jī)啟/停、復(fù)位等操作。其整套采集控制器工作機(jī)制用圖表表示如下:

圖2

發(fā)射機(jī)采集控制器采用分布式控制結(jié)構(gòu)，即每臺(tái)發(fā)射機(jī)對(duì)應(yīng)一個(gè)采集控制器，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采集控制器可以獨(dú)立工作，不會(huì)對(duì)發(fā)射機(jī)運(yùn)行指標(biāo)和參數(shù)產(chǎn)生任何干擾。數(shù)據(jù)采集控制器之間沒有任何依賴關(guān)系，數(shù)據(jù)采集控制器故障不影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，采集控制器是監(jiān)控系統(tǒng)與發(fā)射機(jī)之間的橋梁，負(fù)責(zé)采集發(fā)射機(jī)的相關(guān)工作參數(shù)，也可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制指令對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行遙控操作。根據(jù)各發(fā)射機(jī)工作時(shí)間參數(shù)的運(yùn)行情況，在工作狀態(tài)下的主發(fā)射機(jī)，如果有故障或傳輸功率低于發(fā)射機(jī)倒機(jī)門限值以后，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作進(jìn)行自動(dòng)倒天饋線和倒備機(jī)播出。

3.遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件系統(tǒng)的特點(diǎn)與功能

3.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)

發(fā)射臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)采用開放的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、協(xié)議和開放的瀏覽器/服務(wù)器模式，從而實(shí)現(xiàn)資源共享，使系統(tǒng)具有良好的互操作性和可移植性。本系統(tǒng)采用了多種安全技術(shù)，重點(diǎn)針對(duì)冗余容錯(cuò)和故障恢復(fù)問(wèn)題，確保在任何情況下不破壞數(shù)據(jù)、不丟失數(shù)據(jù)，具有良好的安全性和保密性，自動(dòng)清除病毒，對(duì)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的用戶實(shí)施身份驗(yàn)證和單向數(shù)據(jù)流模式，即屏蔽系統(tǒng)的任何遠(yuǎn)程操作的要求，并可以防止黑客混入后破壞系統(tǒng)；為了防止合法用戶對(duì)數(shù)據(jù)的未授權(quán)訪問(wèn)，通過(guò)指紋管理系統(tǒng)，對(duì)值機(jī)人員還設(shè)置了合理的操作權(quán)限。

3.2 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能介紹

動(dòng)態(tài)瀏覽:通過(guò)圖柱觀察各發(fā)射機(jī)的整機(jī)發(fā)射功率、調(diào)幅度實(shí)時(shí)變化。當(dāng)任一發(fā)射機(jī)功率低于設(shè)定門限值，并持續(xù)超過(guò)設(shè)定時(shí)間后，將會(huì)發(fā)出報(bào)警信息。單擊任一發(fā)射機(jī)的標(biāo)題，可進(jìn)入該發(fā)射機(jī)詳細(xì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

整體觀察:該界面詳細(xì)列出發(fā)射機(jī)倒備自動(dòng)控制系統(tǒng)中的5主5備的工作狀態(tài)、播出時(shí)段、天線位置、故障倒機(jī)、開關(guān)狀態(tài)、通信故障，并可以通過(guò)控制按鈕執(zhí)行“開機(jī)”“關(guān)機(jī)”“復(fù)位”。

信源切換:該界面詳細(xì)列出各套節(jié)目的主、備用節(jié)目信源。系統(tǒng)默認(rèn)為“自動(dòng)模式”當(dāng)輸出第一路信源丟失時(shí)，自動(dòng)切換至第二路信源；也可通過(guò)“手動(dòng)模式”進(jìn)行手動(dòng)切換。

環(huán)境監(jiān)測(cè):通過(guò)溫濕度傳感器、煙感傳感器，采集各機(jī)房環(huán)境數(shù)據(jù)及狀態(tài)，一旦采集數(shù)據(jù)異常，會(huì)觸發(fā)報(bào)警。

電力監(jiān)測(cè):通過(guò)電力采集器采集高壓電轉(zhuǎn)換后的低壓配電三相電壓、電流，以及柴油發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)。

報(bào)警查詢:用戶可對(duì)查詢的設(shè)備進(jìn)行選擇，選擇單個(gè)設(shè)備或者所有設(shè)備進(jìn)行查詢，同時(shí)可選擇查詢的時(shí)間段查詢報(bào)警信息。

歷史曲線:將發(fā)射機(jī)的所有歷史數(shù)據(jù)按曲線的形式顯示。用戶可選擇發(fā)射機(jī)起止時(shí)間段，觀察某一數(shù)據(jù)量的變化。

抄表打印:將發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行抄表統(tǒng)計(jì)，將發(fā)射機(jī)在查詢時(shí)間段內(nèi)，間隔固定時(shí)長(zhǎng)取一條記錄，然后羅列出來(lái)。

參數(shù)設(shè)置:此界面有7個(gè)模塊，分別為播出時(shí)段設(shè)置、倒機(jī)門限設(shè)置、播出使能設(shè)置、報(bào)警彈窗設(shè)置、報(bào)警號(hào)碼設(shè)置、用戶權(quán)限管理、操作記錄。通過(guò)參數(shù)設(shè)置可以對(duì)主/備自動(dòng)開關(guān)機(jī)時(shí)間段、故障倒換主/備機(jī)門限、自動(dòng)開關(guān)機(jī)和自動(dòng)倒備機(jī)的開啟或關(guān)閉、短信報(bào)警提示、用戶權(quán)限等功能的設(shè)置，并通過(guò)操作記錄界面，可查看用戶對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行的操作記錄。參數(shù)設(shè)置是該軟件系統(tǒng)中最重要的一環(huán)，用戶根據(jù)需求填寫好數(shù)據(jù)后通過(guò)“存數(shù)據(jù)庫(kù)”，數(shù)據(jù)將被 保存到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中；然后通過(guò)“設(shè)置參數(shù)”，將服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)下發(fā)到發(fā)射機(jī)采集控制器上；再通過(guò)“讀取配置”，將下發(fā)到發(fā)射機(jī)采集控制器中的數(shù)據(jù)讀取上來(lái)；用戶可根據(jù)讀取上來(lái)的數(shù)據(jù)和服務(wù)器上的數(shù)據(jù)比較一下，看看數(shù)據(jù)是否成功設(shè)置到采集控制器中。

3.3 音頻比對(duì)軟件系統(tǒng)的原理與功能

音頻比對(duì)系統(tǒng)，是將各套節(jié)目信號(hào)源經(jīng)過(guò)音頻切換處理器后去往發(fā)射機(jī)的信號(hào)與通過(guò)無(wú)線接收解調(diào)后的音頻信號(hào)進(jìn)行比對(duì)、節(jié)目信號(hào)源的主用信號(hào)和備用信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，如有異常下方會(huì)提示某套節(jié)目信源（或解調(diào)）比對(duì)異常報(bào)警，并記錄在下方通知欄里，可以清晰地發(fā)現(xiàn)哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問(wèn)題。

根據(jù)用戶需求，將數(shù)字音頻信號(hào)解壓和解碼送至音箱監(jiān)聽，服務(wù)軟件可根據(jù)用戶的需求任意組織音頻柱圖的監(jiān)視畫面，并提供循環(huán)監(jiān)聽和固定頻率監(jiān)聽。當(dāng)某一信號(hào)有報(bào)警觸發(fā)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警信息，并可以通過(guò)回放功能選擇某一時(shí)段，查看該時(shí)段的音頻信息、音頻質(zhì)量等信息。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，減少了人為事故，確保廣播的安全播出。實(shí)現(xiàn)中波廣播發(fā)射臺(tái)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)是為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，本文分析了發(fā)射臺(tái)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)、控制特點(diǎn)、功能、參數(shù)設(shè)置，希望可以為讀者提供一定的參考。

[1]北京崇遠(yuǎn) 信達(dá)科貿(mào)有限公司.中波臺(tái)站信號(hào)源與自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)操作說(shuō)明書.

[2]洪燦標(biāo).中波發(fā) 射臺(tái)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的介紹［J］數(shù)字通信世界.2015.11

[3]張春林.高山臺(tái)智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)及應(yīng)用［J］中國(guó)有線電視.2011.06