調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)智能化監(jiān)控系統(tǒng)

（青島廣播電視臺，青島 266000）

0 引言

調(diào)頻發(fā)射機(jī)監(jiān)控項(xiàng)目與基本功能要求數(shù)據(jù)采集包括：①整機(jī)參數(shù)有輸出功率、輸出駐波比、功放總電流、機(jī)箱溫度、風(fēng)速、整機(jī)效率等。②功放參數(shù)有溫度、電流、電壓、柵偏壓等。③電源參數(shù)有電源溫度、輸出電壓、電流、涉及軟啟動、放電、是否缺相、紋波、是否關(guān)閉。④每面合成器及功放隔離器ISO電阻溫度等。⑤整機(jī)狀態(tài)同軸開關(guān)狀態(tài)有遙控本控、連鎖、嘗試高低功率、故障運(yùn)行、整機(jī)輸出封鎖等。定時循環(huán)采集數(shù)據(jù)并存儲且隨時更新以備調(diào)取及實(shí)時顯示。設(shè)置合理參數(shù)門限値范圍，分析設(shè)備狀態(tài)，合理做出告警、提示、調(diào)整等智能化應(yīng)對。

以上功能是發(fā)射機(jī)本身具備的，控制系統(tǒng)優(yōu)先允許發(fā)射機(jī)自身做出應(yīng)對。定時自動開關(guān)機(jī)控制，可設(shè)置保存多個有效開機(jī)、關(guān)機(jī)時點(diǎn)。主機(jī)故障無法繼續(xù)安全運(yùn)行自動倒備機(jī)，包括封鎖射頻輸出、同軸開關(guān)切換控制、備機(jī)激勵器頻率切換、信號切換控制、備機(jī)自動開機(jī)，同時告警。

1 哈里斯全固態(tài)Z系列特點(diǎn)

Z系列有Z3.5CD、Z10CD、ZX3500等型號，與GATESAIR FAX類似。早期類型電源兩組或四組，每組都有PS控制器，使用變壓器，次級線圈接點(diǎn)變換調(diào)壓，可控硅整流，控制導(dǎo)通角改變電流。以后類型升級為模塊化軟開關(guān)電源單元并聯(lián)。功放單元模塊模式未變，雙面插拔，只是功放器件性能改進(jìn)很大，效率更高，輸出更大，穩(wěn)定性可靠性進(jìn)一步提高。射頻分配、合成更合理，功放每一組都有控制器，隔離器都有溫度檢測[1]。為方便整機(jī)功率控制設(shè)有一路或兩路中間功放，設(shè)有自動備份切換，模塊統(tǒng)一。

具有共同的數(shù)字化激勵器，網(wǎng)絡(luò)化接口，自身保護(hù)監(jiān)控設(shè)計完善，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，每部整機(jī)都可作為組網(wǎng)單元等特點(diǎn)。

全固態(tài)數(shù)字化發(fā)射機(jī)本身為設(shè)計完善的自我監(jiān)控軟硬件系統(tǒng)提供了技術(shù)條件，先進(jìn)的傳感器技術(shù)、取樣技術(shù)也是成因之一。特別是工業(yè)微機(jī)芯片技術(shù)、微機(jī)編程，使開關(guān)機(jī)程序化，監(jiān)測程序化，數(shù)據(jù)處理與策略應(yīng)對程序化智能化。發(fā)射機(jī)的冗余化設(shè)計提供了容錯播出的可靠性、可行性。發(fā)射機(jī)出現(xiàn)非信號通道故障、少數(shù)并接功放單元和電源單元故障、局部過流高溫、氣流不暢等情形，在監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)作下都可維持播出。雙激勵發(fā)射機(jī)還有備激勵器自動切換技術(shù)。切除過流高溫功放模塊無效，加大風(fēng)量無效、過壓不能調(diào)整、駐波比持續(xù)較大等情形出于安全第一的理念，必須關(guān)斷發(fā)射機(jī)。

（1）激勵器：AES/EBU數(shù)字音頻信號輸入，采用DSP處理，32位數(shù)字控制振蕩器NCO作為調(diào)制器，產(chǎn)生數(shù)字FM信號，經(jīng)DAC變換生成調(diào)頻中頻。作為備份的激勵器增加配接件，頻率設(shè)置可遠(yuǎn)程遙控全頻段設(shè)置。

（2）一臺哈里斯Z3.5發(fā)射機(jī)廠家已經(jīng)設(shè)計了完備的監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)，人機(jī)交互界面及網(wǎng)絡(luò)化遙控系統(tǒng)。激勵器在整機(jī)系統(tǒng)中相對獨(dú)立，又有必要聯(lián)系。整機(jī)有內(nèi)嵌硬件與軟件系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)化數(shù)據(jù)交互接口。

（3）整機(jī)各部位運(yùn)行參數(shù)提取方式合理準(zhǔn)確，全面化實(shí)時化，可由專用數(shù)據(jù)通訊接口引出。在敏感熱點(diǎn)設(shè)置小型化熱敏電阻提取溫度參數(shù)，電壓、電流提取有專門的取樣電路完成，并由模擬量轉(zhuǎn)變成數(shù)字量。功率參數(shù)及反射量采用定向耦合器。

（4）發(fā)射機(jī)本身監(jiān)控保護(hù)項(xiàng)目有開機(jī)后風(fēng)機(jī)高速低速切換；溫度超限或容錯運(yùn)行風(fēng)機(jī)低速轉(zhuǎn)高速；自動優(yōu)化效率，功放電壓，包括中間功放柵極電壓調(diào)整，APC功率控制，兩套電源兩面功放各自有獨(dú)立的控制器；局限性故障應(yīng)急維持運(yùn)行自動降至適當(dāng)功率，嘗試性功率開啟或恢復(fù)；反射過大、過壓過流等射頻靜噪；個別功放關(guān)斷切除；電源軟啟動防浪涌[2]。

2 N+1智能監(jiān)控硬件設(shè)備及功用

每部發(fā)射機(jī)同軸開關(guān)為四點(diǎn)兩聯(lián)，在每部主機(jī)上天線狀態(tài)一聯(lián)連接主機(jī)輸出口與多工器輸入口，其余一聯(lián)應(yīng)各主機(jī)串接聯(lián)通，將備機(jī)輸出口連接負(fù)載。這樣，其中一部主機(jī)同軸開關(guān)動作一次，即將備機(jī)接入對應(yīng)多工器輸入口。

頻率控制器，一臺備機(jī)備份多個頻點(diǎn)，針對故障機(jī)頻點(diǎn)在遙控狀態(tài)下進(jìn)行備機(jī)激勵器頻率設(shè)置。該控制器可電腦設(shè)置儲存多個頻點(diǎn)，可連接所有主機(jī)信號源，倒備機(jī)工作時自動選擇故障主機(jī)的頻點(diǎn)置入、信號源對接。在人工倒機(jī)時可手動設(shè)置。

同軸控制器，接受控制系統(tǒng)指令，自動切換相應(yīng)故障主機(jī)同軸開關(guān)，將備機(jī)輸出接多工器故障機(jī)頻點(diǎn)輸入口，同時故障機(jī)接負(fù)載。設(shè)備修復(fù)后可手動切回主機(jī)播出?？蓴嚯娪洃浽瓲顟B(tài)。配有同軸適配裝置，為同軸開關(guān)電機(jī)提供電源、控制信號，同時傳遞同軸開關(guān)位置信號、連鎖信號。

數(shù)據(jù)采集器，定時采集發(fā)射機(jī)播出狀態(tài)及故障狀態(tài)數(shù)據(jù)參數(shù)，用于中央處理器分析判斷，發(fā)出相應(yīng)指令給發(fā)射機(jī)或系統(tǒng)外圍設(shè)備。

數(shù)據(jù)服務(wù)器，智能中樞數(shù)據(jù)管理服務(wù)，邏輯分析判斷，掌握所有外圍設(shè)備及所有發(fā)射機(jī)即時或歷史狀態(tài)及人工自動操作數(shù)據(jù)。參數(shù)閥值設(shè)置、發(fā)出正確指令、警告，及人機(jī)交互詢問等。

終端電監(jiān)控計算機(jī)，系統(tǒng)用戶交互界面，執(zhí)行終端監(jiān)控程序，遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)升降功率控制、數(shù)據(jù)處理、狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)查詢。

局域網(wǎng)搭建硬件，執(zhí)行TCP/IP通訊協(xié)議，串口服務(wù)器、交換機(jī)、音箱、聲卡、各種連接電纜。

3 N+1智能監(jiān)控軟件系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集程序與發(fā)射系統(tǒng)直接發(fā)生數(shù)據(jù)交換，把設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集完成后送給終端監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)服務(wù)器管理程序，分析數(shù)據(jù)以發(fā)出相應(yīng)指令，進(jìn)行設(shè)備控制。充分利用該機(jī)型組網(wǎng)優(yōu)勢，只是將各機(jī)數(shù)據(jù)外加同軸開關(guān)控制器數(shù)據(jù)提取整合，與發(fā)射機(jī)自身監(jiān)控系統(tǒng)銜接。數(shù)據(jù)管理服務(wù)程序通過設(shè)置IP地址訪問各設(shè)備，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理狀態(tài)顯示，建立SQL數(shù)據(jù)庫。終端監(jiān)控程序在值班是監(jiān)控機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)，狀態(tài)顯示數(shù)據(jù)處理、查詢，人工操作[3]。

本系統(tǒng)的所有子系統(tǒng)軟件需在Microsoft Windows系統(tǒng)平臺運(yùn)行，并預(yù)裝有Microsoft .Net Framework2.0組件。其中數(shù)據(jù)服務(wù)器管理子系統(tǒng)的運(yùn)行平臺為Windows Sever 2008版本，并預(yù)裝Microsoft SQL Sever2008和Internet 服務(wù)管理器，數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和終端監(jiān)控程序子系統(tǒng)的運(yùn)行平臺為Windows XP。各子系統(tǒng)有參數(shù)設(shè)置頁面，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。三套子系統(tǒng)軟件特定運(yùn)行平臺如圖1所示。

圖1 三套子系統(tǒng)軟件特定運(yùn)行平臺

4 系統(tǒng)運(yùn)行

在各頻率主機(jī)正常工作時，數(shù)據(jù)采集記錄、狀態(tài)監(jiān)控儲存、終端顯示工作系統(tǒng)隨時都在進(jìn)行。當(dāng)其中一臺發(fā)射機(jī)狀態(tài)異常，發(fā)射機(jī)自我調(diào)整應(yīng)對后能維持一定功率繼續(xù)安全播出，則系統(tǒng)不予干預(yù)，只是報警與事件記錄。

當(dāng)故障機(jī)狀態(tài)超出所設(shè)置的安全播出門限，系統(tǒng)決定倒備機(jī)播出，則首先是關(guān)斷主機(jī)，對應(yīng)同軸開關(guān)無射頻功率通過系統(tǒng)發(fā)送指令給同軸控制器，同軸控制器通過適配器控制相應(yīng)的同軸開關(guān)動作，同時控制頻率控制器做相應(yīng)的頻率信號切換。當(dāng)同軸開關(guān)切換到位后，頻率信號也正確，則系統(tǒng)發(fā)出備機(jī)開機(jī)指令。當(dāng)主機(jī)狀態(tài)修復(fù)正常，其他條件具備時，備機(jī)發(fā)生故障可自動倒回主機(jī)工作。在主機(jī)正常工作需要倒備機(jī)時，首先關(guān)掉主機(jī)，同軸控制器、頻率控制器由相應(yīng)人工按鍵切換。

電腦控制顯示切換器可訪問工控機(jī)和服務(wù)器，運(yùn)行數(shù)據(jù)采集程序和數(shù)據(jù)服務(wù)管理程序，設(shè)置各頻率發(fā)射機(jī)自動倒換參數(shù)和定時開關(guān)機(jī)參數(shù)、設(shè)備數(shù)據(jù)采集的IP地址。終端計算機(jī)運(yùn)行客戶端監(jiān)控顯示程序，顯示系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)，查詢數(shù)據(jù)，遙控各發(fā)射機(jī)。

5 結(jié)束語

調(diào)頻廣播已經(jīng)覆蓋到我們的生活當(dāng)中，調(diào)頻廣播發(fā)射臺的穩(wěn)定可靠運(yùn)行是相當(dāng)重要的，而調(diào)頻廣播發(fā)射臺往往是頻點(diǎn)多、功率大，多臺發(fā)射機(jī)通過多工器共用一副天饋線的發(fā)射系統(tǒng)，運(yùn)行相對復(fù)雜，維護(hù)困難。智能化監(jiān)控系統(tǒng)，自動管理多臺設(shè)備的引入增加了調(diào)頻廣播發(fā)射臺可靠性，降低了值班強(qiáng)度和維護(hù)成本。