中波廣播發(fā)射模擬演練系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建設(shè)

朱明明 段晶 江蘇廣播電視總臺(tái)廣播發(fā)射中心

1.項(xiàng)目背景

江蘇廣播發(fā)射中心于2014年建成并投入使用，發(fā)射機(jī)采用等功率同機(jī)型主備配置，天饋線系統(tǒng)采用了主、備饋線和主、備調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的配置，一級(jí)保障的重點(diǎn)頻率還配備了備份天線。發(fā)射系統(tǒng)、節(jié)傳系統(tǒng)、天饋線切換系統(tǒng)都是配置先進(jìn)、設(shè)計(jì)合理的系統(tǒng)，對(duì)整體安全播出提供了極高的系統(tǒng)級(jí)保障。但任何先進(jìn)設(shè)備都要依靠人的操作，這就要求技術(shù)人員全面熟練掌握各系統(tǒng)的日常操作和應(yīng)急措施。我們依據(jù)中波全鏈路工作流程，設(shè)計(jì)并搭建了一個(gè)模擬演練系統(tǒng)，可模擬發(fā)射系統(tǒng)、節(jié)傳系統(tǒng)、天饋線切換系統(tǒng)的操作，方便進(jìn)行學(xué)習(xí)、演練和考核。

2. 設(shè)計(jì)思路及方案

作為模擬系統(tǒng)，必須具備與實(shí)際系統(tǒng)相同的操作界面和功能邏輯，所以系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以廣播發(fā)射中心的發(fā)射系統(tǒng)、節(jié)傳系統(tǒng)、天饋切換系統(tǒng)為藍(lán)本作為參考。但是從成本的角度來考慮，完全采用一樣的設(shè)備是不可能的，我們從原中波發(fā)射臺(tái)搬遷時(shí)帶來了一些核心設(shè)備和備件，這樣可以以最低成本構(gòu)建整個(gè)系統(tǒng)，節(jié)約大量經(jīng)費(fèi)。

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

模擬演練系統(tǒng)由節(jié)傳系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、天饋切換系統(tǒng)和視頻學(xué)習(xí)系統(tǒng)構(gòu)成。

節(jié)傳系統(tǒng)將處理過的音頻信號(hào)送至發(fā)射機(jī)音頻輸入端，由發(fā)射機(jī)產(chǎn)生已調(diào)波信號(hào)，并通過假負(fù)載吸收，系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)圖見圖1。

系統(tǒng)需滿足以下需求：

（1）發(fā)射機(jī)需帶功率工作。發(fā)射機(jī)能測量指標(biāo)，能實(shí)驗(yàn)?zāi)K及備品備件。

（2）發(fā)射機(jī)各項(xiàng)指示需正常，可以進(jìn)行故障模擬。

圖1 系統(tǒng)總結(jié)構(gòu)圖

（3）節(jié)傳部分需帶音頻工作，可以進(jìn)行音頻源切換、跨接操作。

（4）同軸開關(guān)需具備手動(dòng)、電動(dòng)切換功能，并且可以進(jìn)行跨接操作。

（5）視頻學(xué)習(xí)系統(tǒng)需滿足單機(jī)運(yùn)行或客戶端運(yùn)行。

2.2 發(fā)射系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及方案

發(fā)射系統(tǒng)是比較復(fù)雜的系統(tǒng)，主要是由發(fā)射機(jī)以及假負(fù)載、硬饋管和各種彎頭、電源、地線組成。發(fā)射系統(tǒng)的核心設(shè)備是大功率中波發(fā)射機(jī)，原中波發(fā)射臺(tái)2008年投入使用的我臺(tái)第一臺(tái)3DX型發(fā)射機(jī)，與發(fā)射中心目前采用的發(fā)射機(jī)是同一機(jī)型，操作完全一致，雖然已經(jīng)使用了8年，但是各項(xiàng)狀態(tài)尚可，我們將它分解、搬運(yùn)至江蘇廣播發(fā)射中心并重新組裝了起來。假負(fù)載采用的是25kW風(fēng)冷假負(fù)載，饋管采用的是50803硬饋，通過直角彎頭連接。

2.3 節(jié)傳系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及方案

發(fā)射中心的節(jié)傳系統(tǒng)主要由節(jié)目源（光纖信號(hào)、衛(wèi)星信號(hào)）、無源數(shù)字音頻分配器、數(shù)字三選一音頻切換器、數(shù)字音頻處理器、數(shù)字音頻跳線架（篩孔盤）、服務(wù)器、交換機(jī)和音頻連接線組成，節(jié)傳系統(tǒng)框圖見圖2。

節(jié)傳模擬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與實(shí)際運(yùn)行系統(tǒng)完全一致，因?yàn)橹皇菃螜C(jī)運(yùn)行，所以不需要服務(wù)器和交換機(jī)。原中波發(fā)射臺(tái)采用的是有源音分、模擬音頻三選一、音頻處理器，從操作角度考慮可以替代目前發(fā)射中心使用的節(jié)傳設(shè)備，節(jié)目源使用CD機(jī)代替。音分和音頻三選一與音頻處理器通過跳線架連接，發(fā)射中心配置的跳線盤是CANARE佳耐美48-12A/820AQ/EIA廣播級(jí)48路音頻跳線盤，價(jià)格昂貴，我們經(jīng)過調(diào)研最終采用了NEUTRIKNYS-SPP-L1經(jīng)濟(jì)型24路48口音頻跳線盤。

2.4 天饋切換系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及方案

圖2 節(jié)傳系統(tǒng)框圖

天饋切換系統(tǒng)主要由機(jī)柜、同軸開關(guān)、Ulink以及控制器組成，天饋切換系統(tǒng)見圖3。發(fā)射中心使用的天饋切換系統(tǒng)根據(jù)是否要進(jìn)行主備天線切換分為兩種：一種為兩個(gè)同軸開關(guān)柜的，另一種為三個(gè)同軸開關(guān)柜的。

圖3 天饋切換系統(tǒng)

作為模擬操作，只需要一個(gè)同軸開關(guān)柜即可。廠家給出的機(jī)柜報(bào)價(jià)太高，我們采用方鋼和白鐵板焊接自制機(jī)柜，從廠家采購?fù)S開關(guān)和Ulink，搭建模擬系統(tǒng)的同時(shí)作為備份器材。同軸開關(guān)型號(hào)是RL318-01，同軸開關(guān)倒換有自動(dòng)、電動(dòng)、手動(dòng)三種操作方式。為了確保切換的安全，在同軸開關(guān)損壞的狀況下，具備手動(dòng)跨接功能。

2.5 視頻學(xué)習(xí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及方案

視頻學(xué)習(xí)是流程可視化的典型應(yīng)用，由操作系統(tǒng)、服務(wù)器和大屏顯示器組成。根據(jù)發(fā)射中心安全播出所涉及的工作流程和應(yīng)急預(yù)案，拍攝大量素材，將其編輯成單個(gè)視頻文件，分類整理存入數(shù)據(jù)庫，開發(fā)客戶端調(diào)用這些視頻，可以方便用戶隨時(shí)查看學(xué)習(xí)。視頻學(xué)習(xí)系統(tǒng)采用spring MVC+MyBaties構(gòu)架。

Spring MVC模式簡介：

（1）M-Model

圖4 Spring MVC模式

模型的職責(zé)是負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)邏輯。包含兩層：業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)處理邏輯。比如實(shí)體類、DAO、Service都是屬于模型層。

（2）V-View

視圖的職責(zé)是負(fù)責(zé)顯示界面和用戶交互（收集用戶信息）

（3）C-Controller

控制器是模型層M和圖示層V之間的橋梁，用于控制流程。

Spring web MVC 是Spring框架一個(gè)非常重要的功能模塊，實(shí)現(xiàn)了MVC結(jié)構(gòu)，便于簡單、快速開發(fā)MVC結(jié)構(gòu)的web程序。Spring web MVC提供的API，封裝了Web開發(fā)中常用功能，簡化了Web過程。

3. 主要功能介紹

模擬演練系統(tǒng)是按照直播設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)1：1搭建的仿真系統(tǒng)，起點(diǎn)高，實(shí)用性強(qiáng)，既可以進(jìn)行模擬操作，也可以進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)、故障仿真和技術(shù)研究。同時(shí)，模擬演練系統(tǒng)的設(shè)備還可以作為發(fā)射中心的備份設(shè)備，提高安播保障水平。

模擬演練系統(tǒng)與視頻學(xué)習(xí)系統(tǒng)組成完整的學(xué)習(xí)系統(tǒng)，既可以進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，又可以進(jìn)行實(shí)際操作，為人員的培訓(xùn)提供了極大的便利。

3.1 發(fā)射模擬系統(tǒng)功能

圖5 流程可視化系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)界面

圖6 流程可視化視頻畫面

圖7 模擬演練系統(tǒng)實(shí)景圖

（1）模擬發(fā)射機(jī)日常基本操作

包括手動(dòng)開關(guān)機(jī)操作，故障復(fù)位和故障記錄查看、清空操作，斷電檢查及恢復(fù)送電操作。

（2）模擬更換備件操作

包括模塊更換操作，聯(lián)鎖模塊查找（3DX發(fā)射機(jī)具備精確的聯(lián)鎖指示功能，維修值機(jī)員可以在系統(tǒng)上練習(xí)聯(lián)鎖模塊查找），整流硅橋更換操作（更換一個(gè)整流硅橋需要半個(gè)小時(shí)，有了模擬發(fā)射機(jī)，維修值機(jī)員有機(jī)會(huì)實(shí)戰(zhàn)操作更換整流硅橋），損壞保險(xiǎn)絲查找及更換操作等。

（3）模擬網(wǎng)絡(luò)反射過大調(diào)整操作

調(diào)配網(wǎng)絡(luò)變化會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)反射過大，直接原因就是網(wǎng)絡(luò)電流和電壓的相位和幅度不再匹配，通過調(diào)整電流和電壓取樣，可以補(bǔ)償這種失調(diào)。

（4）模擬指標(biāo)測試作業(yè)

發(fā)射機(jī)指標(biāo)測試是每個(gè)維修值機(jī)員必須掌握的技術(shù)。

3.2 節(jié)傳模擬系統(tǒng)功能

（1）模擬三選一手動(dòng)切換、切斷操作。

（2）模擬音頻跨接操作

三選一手動(dòng)切換、切斷，音頻跨接操作是發(fā)射中心應(yīng)急預(yù)案類操作，有了模擬演練系統(tǒng)，人員可以經(jīng)常進(jìn)行練習(xí)。

3.3 同軸開關(guān)倒換模擬功能

（1）同軸開關(guān)電動(dòng)倒換

（2）同軸開關(guān)手動(dòng)倒換、跨接

在發(fā)射中心的日常操作中，發(fā)射機(jī)倒機(jī)、主備調(diào)配網(wǎng)絡(luò)倒換、主備天線切換、災(zāi)備發(fā)射機(jī)上天線等操作都涉及到同軸開關(guān)的倒換，通過模擬練習(xí)可以增加人員的熟練程度，在緊急情況下可以更準(zhǔn)確、快速的完成該項(xiàng)操作。

3.4 視頻學(xué)習(xí)系統(tǒng)功能

（1）展示系統(tǒng)各環(huán)節(jié)常見故障的現(xiàn)象及處理辦法

我們把發(fā)射系統(tǒng)和節(jié)傳系統(tǒng)常見的故障拍攝成視頻資料，清楚的展示出故障發(fā)生時(shí)的設(shè)備狀態(tài)和故障指示，同時(shí)展示出規(guī)范化的處理過程，可以使人員對(duì)常見故障的處理更加熟悉、準(zhǔn)確。

（2）展示各項(xiàng)工作流程基本操作的正確、規(guī)范步驟，供人員觀摩學(xué)習(xí)。發(fā)射中心有很多基本的操作，例如功放模塊的修理、發(fā)射機(jī)倒換備份天線、災(zāi)備發(fā)電機(jī)啟動(dòng)等，視頻學(xué)習(xí)系統(tǒng)將這些技術(shù)操作的規(guī)范步驟拍攝下來，供員工選擇性的學(xué)習(xí)，提高業(yè)務(wù)水平。

4. 模擬演練系統(tǒng)試運(yùn)行情況說明

系統(tǒng)建成以后，經(jīng)過了一段時(shí)間的試運(yùn)行期，在此期間，系統(tǒng)使用情況良好，達(dá)到了預(yù)期的效果，表現(xiàn)為：

（1）發(fā)射機(jī)工作穩(wěn)定，電聲指標(biāo)優(yōu)良。

（2）同軸開關(guān)的電動(dòng)、手動(dòng)切換功能均正常。

（3）完成多次業(yè)務(wù)培訓(xùn)和崗前培訓(xùn)。

（4）3DX型發(fā)射機(jī)的備品備件均在模擬演練系統(tǒng)上進(jìn)行測試。

（5）視頻學(xué)習(xí)系統(tǒng)錄入視頻13個(gè)，主要操作流程都可以在學(xué)習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行查看。

5. 結(jié)束語

通過中波廣播發(fā)射模擬演練系統(tǒng)建設(shè)，我們搭建了一個(gè)可供員工學(xué)習(xí)、培訓(xùn)、操作和考核的平臺(tái)，更重要的是很多員工親身參與了系統(tǒng)的建設(shè)，提高了業(yè)務(wù)水平和知識(shí)儲(chǔ)備，為以后的實(shí)戰(zhàn)提供了有效支撐。