發(fā)射臺(tái)的發(fā)射機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

譚浩文

摘 要 文章主要闡述了發(fā)射臺(tái)的發(fā)射機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。主要采用先進(jìn)的數(shù)字監(jiān)控技術(shù)實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)的工作數(shù)據(jù)，為數(shù)字化發(fā)射臺(tái)的實(shí)現(xiàn)提供有力的數(shù)據(jù)保證，實(shí)現(xiàn)了“安全播出、遠(yuǎn)程測(cè)控、故障預(yù)警、提高工作效率”的要求。全文從設(shè)計(jì)理念、硬件系統(tǒng)的構(gòu)成、軟件系統(tǒng)3個(gè)方面進(jìn)行了闡述，為加快發(fā)射臺(tái)的現(xiàn)代化管理提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 集散；多角度；全組態(tài)；多進(jìn)程

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2019）233-0114-03

1 設(shè)計(jì)理念

隨著科技的不斷進(jìn)步，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、信息化趨勢(shì)的進(jìn)一步加深，發(fā)射臺(tái)的安全、有效運(yùn)行受到了極大的挑戰(zhàn)，為了更好的解決此難題，本文在借鑒國(guó)內(nèi)外相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及有關(guān)科學(xué)研究的基礎(chǔ)上認(rèn)為：發(fā)射臺(tái)的發(fā)射機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要以“科學(xué)管理、集散控制、模塊化、程序設(shè)計(jì)、針對(duì)性”等先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念為技術(shù)支持。

1）中短波發(fā)射臺(tái)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，此系統(tǒng)主要用來(lái)準(zhǔn)確、客觀的反應(yīng)出發(fā)射機(jī)的運(yùn)行情況。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)以準(zhǔn)確、可靠、反應(yīng)迅速為基本設(shè)計(jì)思想，以科學(xué)管理理念為目標(biāo)。

2）發(fā)射機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)以“集散”控制理念為主，這樣的設(shè)計(jì)方式能夠解決系統(tǒng)容易發(fā)生的問(wèn)題，降低風(fēng)險(xiǎn)，這樣的情況下，每一個(gè)的系統(tǒng)單元都相對(duì)獨(dú)立，即使單個(gè)的單元出現(xiàn)故障也不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)整體出現(xiàn)崩潰。

3）系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目是工作上的得心應(yīng)手，于是將軟件作為效率的突破口，主要是控制軟件的后臺(tái)進(jìn)程，換一種方向來(lái)進(jìn)行軟件的進(jìn)程控制，轉(zhuǎn)變思路，將每一個(gè)監(jiān)控單元實(shí)現(xiàn)并行化的處理模式，避免單一進(jìn)程導(dǎo)致的互相延誤。

4）系統(tǒng)是多個(gè)模式和結(jié)構(gòu)共同組成，系統(tǒng)功能的完整性基于各個(gè)結(jié)構(gòu)和模塊不同的分工。

5）在硬件設(shè)計(jì)上以針對(duì)性為主，發(fā)射臺(tái)有一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)，最需要重視的一個(gè)問(wèn)題就是他的高頻率，這樣勢(shì)必影響硬件的使用，對(duì)元件造成干擾，影響系統(tǒng)工作效率。盡量避免發(fā)射臺(tái)本身的影響，元件的選用就需要重視起來(lái)。選用的元件封裝方式可以采用表貼封裝（SMD）。線路板在系統(tǒng)中就如同人體的骨架，連接各個(gè)元件，承載整個(gè)系統(tǒng)，越重要的設(shè)備骨架就要結(jié)實(shí)，采用多層無(wú)非是一個(gè)好的解決辦法；在抗干擾方面我們采取了二次濾波方式；系統(tǒng)的電源方面，保證供電的穩(wěn)定，不亂陣腳，必須降低發(fā)射臺(tái)高頻的影響，選用濾波能力強(qiáng)的系統(tǒng)模塊，讓系統(tǒng)電源得到凈化。

2 硬件系統(tǒng)的構(gòu)成

1）結(jié)構(gòu)原理（如圖1所示）。

發(fā)射臺(tái)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)中為了提高工作效率，在每個(gè)監(jiān)控模塊相互聯(lián)系運(yùn)行的同時(shí)，又能夠兼顧自己的功能，相互獨(dú)立。不僅僅兼顧系統(tǒng)一體化，同時(shí)重視每個(gè)設(shè)備本身的功能性。采用新穎的集散控制，每一個(gè)設(shè)備用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)系，只要控制終端就可以實(shí)現(xiàn)整體的系統(tǒng)控制?？刂频募谢?，功能的分區(qū)化，降低了故障的發(fā)生幾率，有效避免系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)性。自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)還擔(dān)負(fù)著向管理網(wǎng)提供監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的重任。

2）下位機(jī)采用Winbond W77E058A40DL 加上TI公司通用異步收發(fā)器（UARTS） TL16C550CIFN 為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)。

其中：Winbond W77E058A40DL是一個(gè)快速8051兼容微控制器，控制器進(jìn)行很多次的研究設(shè)計(jì)，對(duì)其的缺點(diǎn)進(jìn)行避免、優(yōu)化，指令執(zhí)行速度比標(biāo)準(zhǔn)8051要快許多。W77E058內(nèi)含32kB Flash EPROM，最合適的電壓為4.5V～5.5V，為提高利用率，減少I/O口使用。用戶完全可以使用片上SRAM代替外部SRAM。TLl6C550包含一個(gè)處理器中斷系統(tǒng)，有N PACKAGE（40腳）和FN PACKAGE（44腳）兩種封裝形式。使用TL16C550非常簡(jiǎn)便可靠，實(shí)現(xiàn)了DSP和PC機(jī)的通信。

3）發(fā)射機(jī)監(jiān)控與音頻監(jiān)控與采集控制器之間連接采用STP屏蔽雙絞線，并裝入屏蔽空心管中以防強(qiáng)電磁干擾。

4）冷備機(jī)控制系統(tǒng)。冷備機(jī)控制系統(tǒng)目的是避免發(fā)射機(jī)長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟低壓而設(shè)計(jì)的。由于發(fā)射機(jī)本身低壓系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)使用的是硬開(kāi)關(guān)，為使得自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的自動(dòng)化開(kāi)關(guān)、控制機(jī)器，需要額外添加一套冷備機(jī)控制系統(tǒng)以使得系統(tǒng)與發(fā)射機(jī)能夠進(jìn)一步融合，其具體電路是一組繼電器電路，如圖2所示。

A、B機(jī)低壓合、斷電子開(kāi)關(guān)在下位機(jī)，當(dāng)下位機(jī)或者服務(wù)器發(fā)出開(kāi)機(jī)信號(hào)，A機(jī)低壓合電子開(kāi)關(guān)閉合瞬時(shí)閉合，繼電器JK1工作，JK1常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，發(fā)射機(jī)低壓開(kāi)，并形成自鎖。當(dāng)下位機(jī)或者服務(wù)器發(fā)出關(guān)機(jī)信號(hào)，A機(jī)低壓斷電子開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，繼電器JK2斷電釋放，繼電器JK1同時(shí)斷電，常開(kāi)點(diǎn)釋放，A機(jī)低壓關(guān)閉。同理B發(fā)射機(jī)冷備機(jī)控制電路。

5）發(fā)射機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行采用參數(shù)控制，這樣大大加強(qiáng)了系統(tǒng)的工作效率，參數(shù)控制系統(tǒng)流程就是參數(shù)的采集，參數(shù)的分析，最終對(duì)參數(shù)進(jìn)行不同的處理，處理之后執(zhí)行相關(guān)命令。其中的重要設(shè)備就是下位機(jī)，在參數(shù)采集與執(zhí)行方面發(fā)揮著不可替代的作用?？杀O(jiān)控的發(fā)射機(jī)參數(shù)如下：

（1）模擬量：輸出功率、反射功率、主電流、調(diào)幅度等；

（2）狀態(tài)量：風(fēng)故障、外部聯(lián)鎖、門(mén)聯(lián)鎖、主電源過(guò)壓、主電源過(guò)流、欠推動(dòng)、過(guò)推動(dòng)、降功率指示、升功率指示等；

（3）控制量：過(guò)載復(fù)位、高功率開(kāi)、低功率開(kāi)、關(guān)機(jī)、升功率、降功率、自動(dòng)倒換備機(jī)、信號(hào)源切換等。

6）監(jiān)視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)提供多種多樣的監(jiān)視監(jiān)聽(tīng)功能：

（1）信號(hào)源監(jiān)聽(tīng)報(bào)警。如圖3所示，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)向音頻切換器發(fā)送指令，可以選擇切換器預(yù)監(jiān)通道的音頻信號(hào)，確認(rèn)無(wú)誤后再通過(guò)通道切換其輸送到音響監(jiān)聽(tīng)。

（2）信號(hào)差動(dòng)監(jiān)視監(jiān)測(cè)。如圖4所示，系統(tǒng)提供了差動(dòng)監(jiān)視功能，這樣就是結(jié)合音頻的頻率浮動(dòng)，監(jiān)測(cè)發(fā)射機(jī)特殊的音頻輸入信號(hào)和放射頻率信號(hào)。同時(shí)可以預(yù)設(shè)每路的報(bào)警門(mén)限閾值和報(bào)警延遲時(shí)間，一旦出現(xiàn)音頻丟失的現(xiàn)象立即對(duì)該路進(jìn)行報(bào)警。

（3）調(diào)幅度監(jiān)測(cè)。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各部發(fā)射機(jī)的調(diào)幅度以及載波的動(dòng)態(tài)顯示情況，并將采集計(jì)算的結(jié)果通過(guò)高速總線傳給數(shù)據(jù)處理服務(wù)器。

7）報(bào)警途徑及GPS校時(shí)系統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了多種的報(bào)警功能，主要有聲光、聲音以及短信報(bào)警。GPS校時(shí)系統(tǒng)通過(guò)與衛(wèi)星實(shí)時(shí)通訊為整個(gè)系統(tǒng)提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)標(biāo)供系統(tǒng)中不同設(shè)備使用。

8）環(huán)境參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)是對(duì)發(fā)射臺(tái)機(jī)房?jī)?nèi)的相關(guān)環(huán)境信息進(jìn)行采集監(jiān)控，主要包括機(jī)房溫度、濕度、煙感、浸水報(bào)警等信息，使得工作人員能夠及時(shí)了解發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)。

9）電力監(jiān)控系統(tǒng)是通過(guò)對(duì)市電的相關(guān)參數(shù)的采集對(duì)供電系統(tǒng)的故障進(jìn)行及時(shí)的發(fā)現(xiàn)報(bào)警并采用相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。

10）視頻監(jiān)控系統(tǒng)。利用數(shù)字視頻技術(shù)對(duì)機(jī)房、倉(cāng)庫(kù)、天線場(chǎng)地等重要場(chǎng)所進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)視頻服務(wù)器將數(shù)字視頻信號(hào)傳送到局域網(wǎng)，操作者可以對(duì)場(chǎng)內(nèi)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視監(jiān)控。

3 軟件系統(tǒng)

上位機(jī)采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，操作系統(tǒng)為Windows Server、服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)采用access中文版。

1）日常管理界面通過(guò)Internet Information Server（IIS）建立的一個(gè)Web服務(wù)器進(jìn)行管理。因?yàn)镮IS與WindowNT Server是一個(gè)完整的集成體系，擁有緊密的集成性，Windows NT Server和NTFS其內(nèi)置的安全特性，為Internet和Intranet站點(diǎn)的安全靈活提供了條件。IIS支持HTTP，F(xiàn)TP以及SMTP協(xié)議，IIS可以憑借CGI和ISAPI全面擴(kuò)展。IIS相應(yīng)性極高，使用過(guò)程中又能夠極少的占用系統(tǒng)資源。同時(shí)IIS與Windows NT Server網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)緊密的集成在一起，安裝IIS，會(huì)大大降低系統(tǒng)的管理和配置。

2）軟件的設(shè)計(jì)思想。Windows是一個(gè)可以進(jìn)行多任務(wù)高效率的操作系統(tǒng)，這就為一臺(tái)設(shè)備同時(shí)處理多個(gè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)成為了可能，為提高工作效率，設(shè)備可以單一處理系統(tǒng)的工作進(jìn)程，同時(shí)又可以使用不同的線程參數(shù)控制聯(lián)系各個(gè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)各個(gè)設(shè)備之間的通訊。系統(tǒng)的參數(shù)不是固定不變的，用戶完全可以根據(jù)系統(tǒng)的使用情況定義合適的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自由化。比如對(duì)監(jiān)控的發(fā)射機(jī)和參數(shù)的數(shù)量、參數(shù)的量程和報(bào)警閾值等都可以依據(jù)需要隨便定義。

4 結(jié)論

中波發(fā)射臺(tái)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，使得發(fā)射臺(tái)的安全優(yōu)質(zhì)播出得到了更有力的保障；同時(shí)為廣大一線值班人員提供了一個(gè)助手，避免長(zhǎng)時(shí)間枯燥的工作，減少故障率的發(fā)生。通過(guò)一段時(shí)間的上機(jī)使用，該系統(tǒng)能穩(wěn)定工作于當(dāng)前的播出環(huán)境狀態(tài)下，未發(fā)生停播、錯(cuò)播等安全播出事故。

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