發(fā)射機(jī)數(shù)字化檢修管理平臺(tái)應(yīng)用分析

徐 亮

江蘇省廣播電視總臺(tái)（集團(tuán)） 江蘇省 南京市 210000

引 言

數(shù)字化管理是指利用計(jì)算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，通過(guò)統(tǒng)計(jì)技術(shù)量化管理對(duì)象與管理行為，實(shí)現(xiàn)研發(fā)、計(jì)劃、組織、生產(chǎn)、協(xié)調(diào)、銷(xiāo)售、服務(wù)、創(chuàng)新等職能的管理活動(dòng)和方法［1］。廣播發(fā)射部作為廣電系統(tǒng)內(nèi)的運(yùn)維型部門(mén)，承擔(dān)了廣播信號(hào)發(fā)射環(huán)節(jié)所有機(jī)器的運(yùn)行維護(hù)管理，在對(duì)內(nèi)部運(yùn)行的重點(diǎn)設(shè)備（如發(fā)射機(jī)）進(jìn)行維護(hù)檢修過(guò)程中，有涉及到過(guò)程復(fù)雜、數(shù)據(jù)繁多和責(zé)任界定困難等諸多問(wèn)題，對(duì)整個(gè)部門(mén)的運(yùn)維保障工作造成一定風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)建立發(fā)射機(jī)檢修數(shù)字化管理平臺(tái)的方式，能夠?qū)⒃O(shè)備的維護(hù)檢修等操作通過(guò)數(shù)字進(jìn)行量化、流程化，集中起來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一管理［2］，從而快速指導(dǎo)檢修，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。這樣的數(shù)字化檢修數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，能夠顯著提高運(yùn)維管理效率，降低運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)和成本，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。［3］

1 中波發(fā)射機(jī)組成及維修簡(jiǎn)介

江蘇人民廣播電臺(tái)廣播發(fā)射中心現(xiàn)承擔(dān)有6套中波頻率共12臺(tái)機(jī)器的播出發(fā)射任務(wù)，均采用美國(guó)哈里斯公司生產(chǎn)的DX系列數(shù)字化調(diào)幅發(fā)射機(jī)。該類(lèi)型發(fā)射機(jī)可分為直流電源系統(tǒng)、音頻處理和轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、射頻放大和合成系統(tǒng)以及輸出網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等（見(jiàn)圖1），實(shí)際部署中還采用了主動(dòng)式液冷，提高了熱交換效率。由于整個(gè)發(fā)射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較多，給維護(hù)人員的工作也造成了一定的難度，主要原因在于每個(gè)子系統(tǒng)或者部件承擔(dān)的作用和運(yùn)行的特點(diǎn)都有不同。例如，液冷系統(tǒng)對(duì)密封性要求高，需要經(jīng)常觀察漏水情況；輸出網(wǎng)絡(luò)中電感電容體積較大，需要注意觀察是否發(fā)生焊點(diǎn)連接點(diǎn)松動(dòng)情況；電源柜中大電流電壓節(jié)點(diǎn)較多，需要觀察過(guò)流過(guò)載或者打火痕跡。針對(duì)這些系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題，發(fā)射中心維護(hù)人員根據(jù)不同部位的檢修特點(diǎn)，分別提取了機(jī)柜清潔、液冷水阻測(cè)量、發(fā)射機(jī)指標(biāo)及激勵(lì)校準(zhǔn)等28條檢修條目，并將所有的檢修條目根據(jù)損耗情況分為周檢、月檢、季檢和年檢項(xiàng)目。每周二對(duì)發(fā)射機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行一次例行檢查，按制定的檢修計(jì)劃對(duì)機(jī)器的相關(guān)檢修條目和指標(biāo)進(jìn)行記錄。

圖1 發(fā)射機(jī)系統(tǒng)框圖

2 軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)維護(hù)的管理

為實(shí)現(xiàn)對(duì)檢修操作流程及技術(shù)的科學(xué)化、精細(xì)化管理，發(fā)射中心自行研發(fā)了專(zhuān)門(mén)用于發(fā)射機(jī)檢修的數(shù)字化管理平臺(tái)，其采用了B/S與C/S混合模式的軟件體系架構(gòu)，使用了ASP.NET、ADO.NET和 WPF等技術(shù)，主要由發(fā)射機(jī)的設(shè)備檢修管理、發(fā)射機(jī)的指標(biāo)測(cè)試管理、發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)數(shù)據(jù)等組成［4］。

（1）發(fā)射機(jī)設(shè)備檢修管理。主要包括檢修計(jì)劃制定、檢修記錄填寫(xiě)、檢修數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與導(dǎo)出功能（見(jiàn)圖2）。基于設(shè)備檢修計(jì)劃和設(shè)備檢修記錄的相關(guān)數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)“設(shè)備檢修計(jì)劃表”“設(shè)備檢修記錄表”的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與導(dǎo)出功能，導(dǎo)出Excel格式的文檔。

（2）發(fā)射機(jī)指標(biāo)測(cè)試管理。主要為實(shí)現(xiàn)對(duì)每月的發(fā)射機(jī)信噪比、頻率響應(yīng)、失真度等指標(biāo)進(jìn)行記錄統(tǒng)計(jì)，填寫(xiě)頁(yè)面如圖3所示。

（3）發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)數(shù)據(jù)。主要記錄發(fā)射機(jī)內(nèi)部硬件電路上的43個(gè)測(cè)試觀察點(diǎn)和45個(gè)硬件開(kāi)關(guān)位置，方便與發(fā)射機(jī)的出場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。

圖2 發(fā)射機(jī)設(shè)備檢修管理頁(yè)面

圖3 發(fā)射機(jī)指標(biāo)測(cè)試管理頁(yè)面

圖4 發(fā)射機(jī)信噪比數(shù)據(jù)

3 應(yīng)用效果分析

為建立對(duì)發(fā)射機(jī)全生命周期管理，從2018年2月開(kāi)始，廣播發(fā)射中心全面啟動(dòng)這一發(fā)射機(jī)數(shù)字化檢修管理平臺(tái)，開(kāi)啟對(duì)發(fā)射機(jī)維護(hù)檢修工作的全程跟蹤。經(jīng)過(guò)兩年多來(lái)的實(shí)際檢修記錄，獲得了比較全面的運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)督與分析。

3.1 機(jī)器指標(biāo)分析

根據(jù)國(guó)家廣電總局發(fā)布的GY/T225-2007《中、短波調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)技術(shù)要求和測(cè)量方法》［5］，甲級(jí)發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為信噪比不低于60dB的同時(shí)，音頻頻率響應(yīng)在±0.5dB，且諧波失真不低于3%。為方便對(duì)發(fā)射機(jī)運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行更加科學(xué)和精細(xì)化的掌握，可對(duì)同一發(fā)射機(jī)以時(shí)間為參照進(jìn)行縱向數(shù)據(jù)比對(duì)；或以同一段時(shí)期的指標(biāo)數(shù)據(jù)以不同發(fā)射機(jī)為參照進(jìn)行橫向數(shù)據(jù)比對(duì)。本文建議以算術(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)方差來(lái)描述數(shù)據(jù)波動(dòng)特征。

以某頻率的1號(hào)機(jī)器為例，以時(shí)間為橫軸，信噪比、頻率響應(yīng)、失真率等各項(xiàng)指標(biāo)為縱軸，建立二維坐標(biāo)系，可對(duì)兩年多時(shí)間以來(lái)的運(yùn)行指標(biāo)建立可視化圖表，如圖4所示。

由圖4可知，兩年以來(lái)1號(hào)機(jī)的指標(biāo)一直處于甲級(jí)標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。其中，信噪比測(cè)量值均大于60dB（GY/T225-2007），統(tǒng)計(jì)平均值為67.8dB。

由圖5可知，音頻頻率響應(yīng)在±0.5dB以?xún)?nèi)（GY/T225-2007），統(tǒng)計(jì)平均值為-0.06dB。

由圖6可知，諧波失真度控制在了1%以?xún)?nèi)（GY/T225-2007），統(tǒng)計(jì)平均值為0.29%。

由以上記錄到發(fā)射機(jī)的各項(xiàng)指標(biāo)可以看出，兩年來(lái)發(fā)射機(jī)指標(biāo)的月度值以及平均值均未出現(xiàn)超出標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)波動(dòng)情況，機(jī)器整體運(yùn)行狀態(tài)十分正常。

圖5 發(fā)射機(jī)信頻率響應(yīng)數(shù)據(jù)

圖6 發(fā)射機(jī)失真度數(shù)據(jù)

圖7 發(fā)射機(jī)故障匯總

3.2 故障記錄分析

將平臺(tái)記錄到的某頻率機(jī)組檢修的故障記錄進(jìn)行分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，從圖7故障匯總信息中可以看到，該機(jī)的主要故障及原因?yàn)椋?/p>

（1）功放模塊故障。經(jīng)查都為功放模塊上保險(xiǎn)絲F3或者F4熔斷造成。發(fā)生故障的模塊分布位置隨機(jī)，且在更換保險(xiǎn)絲后未出現(xiàn)重復(fù)性故障，可以斷定并非由電路設(shè)計(jì)缺陷造成，故需要做好足夠的8A保險(xiǎn)絲備品。

（2）輸出網(wǎng)絡(luò)故障。20%的故障來(lái)自于輸出網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)查傳輸網(wǎng)絡(luò)故障主要是1000pF的電解電容爆裂造成。在2019年6月全部更換為國(guó)產(chǎn)電容后，爆裂的情況未再出現(xiàn)，輸出網(wǎng)絡(luò)的故障也未再出現(xiàn)，初步判定國(guó)產(chǎn)電容的工藝要好于原廠配置，但仍需持續(xù)觀察。

（3）水冷系統(tǒng)故障。水冷系統(tǒng)配置的節(jié)點(diǎn)較多，已經(jīng)查明的故障主要為管道漏水、漏水傳感器故障以及循環(huán)液體中氣體過(guò)多造成，在進(jìn)行管道緊固，更換傳感器以及循環(huán)液排氣操作后，水冷系統(tǒng)均恢復(fù)正常運(yùn)行。

圖8 運(yùn)行指標(biāo)可視化展示

根據(jù)目前掌握故障的匯總情況分析，可得出以下結(jié)論：

（1）由于該機(jī)器上應(yīng)用的功放模塊較多（總計(jì)104個(gè)），后面的運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中，功放模塊仍然出現(xiàn)保險(xiǎn)絲故障的幾率較高，需做好備品備件。

（2）水冷系統(tǒng)故障率排第三，連接點(diǎn)漏水以及循環(huán)液充氣的情況較多，后續(xù)要注意檢查。

（3）輸出網(wǎng)絡(luò)更換國(guó)產(chǎn)的電容后故障率降低，可以再進(jìn)行一段時(shí)間持續(xù)觀察，如能保證電容爆裂故障不再出現(xiàn)，可以考慮將所有網(wǎng)絡(luò)電容替換為此國(guó)產(chǎn)電容，以降低故障頻率，減少運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 運(yùn)行指標(biāo)可視化展示

由于指標(biāo)和故障信息統(tǒng)計(jì)在數(shù)字化檢修管理平臺(tái)使用的是數(shù)據(jù)庫(kù)記錄的方式，為使這些數(shù)據(jù)有更好的直觀展示，本文還探索了一種使用軟件工程中JavaScript技術(shù)編寫(xiě)的機(jī)器運(yùn)行指標(biāo)可視化展示方案，可將信息化管理平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中的指標(biāo)及故障數(shù)據(jù)信息調(diào)用以后，以ECharts圖表的方式進(jìn)行數(shù)字化圖形展示，比單純數(shù)據(jù)的檢索方法更為直觀。

ECharts是一個(gè)使用 JavaS-cript實(shí)現(xiàn)的開(kāi)源可視化庫(kù)，涵蓋各行業(yè)圖表，遵循Apache-2.0開(kāi)源協(xié)議，免費(fèi)商用，其兼容當(dāng)前絕大部分瀏覽器（IE8/9/10/11，Chrome，F(xiàn)irefox，Safari等）［6］?；诒疚那叭鹿?jié)內(nèi)容的分析，利用ECharts可以編寫(xiě)出以播出標(biāo)準(zhǔn)、故障分布、信噪比、失真度、頻率響應(yīng)等指標(biāo)數(shù)據(jù)為依據(jù)的可視化展示頁(yè)面（見(jiàn)圖8）。通過(guò)折線圖、散點(diǎn)圖、南丁格爾圖等形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史指標(biāo)數(shù)據(jù)的顯示和交互，可以讓維修員對(duì)一段時(shí)期的機(jī)器關(guān)鍵指標(biāo)波動(dòng)情況一目了然。

該可視化展示方案可以以IIS服務(wù)的方式部署在局域網(wǎng)內(nèi)部服務(wù)器，也可以部署在目前廣泛流行的阿里云、騰訊云等各種云服務(wù)提供商平臺(tái)，直接在線運(yùn)行，以減少實(shí)施成本和復(fù)雜度。

4 結(jié) 語(yǔ)

采用維修操作及運(yùn)行指標(biāo)進(jìn)行數(shù)字化記錄的方式相當(dāng)于對(duì)機(jī)器進(jìn)行定期的體檢，可以提前遏制威脅到安全播出的隱患，使維護(hù)值機(jī)員和管理人員對(duì)機(jī)器運(yùn)行的各項(xiàng)指標(biāo)狀態(tài)了然于胸；而對(duì)機(jī)器故障信息的數(shù)字化統(tǒng)計(jì)記錄管理可以讓管理人員對(duì)機(jī)器的“疾病史”有充分的了解，使得故障復(fù)現(xiàn)時(shí)檢修速度加快，爭(zhēng)取到更多有利時(shí)間，也有利于對(duì)未來(lái)一段時(shí)間的備品備件做到及時(shí)的調(diào)配。所以，使用數(shù)字化檢修管理平臺(tái)的方法能夠標(biāo)準(zhǔn)化檢修操作流程，減少人為的不確定性，同時(shí)有效監(jiān)督機(jī)器的運(yùn)維過(guò)程，提高發(fā)射機(jī)運(yùn)行的可靠性。

通過(guò)數(shù)字化建設(shè)可以采集到大量的機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)信息，也為大數(shù)據(jù)、人工智能、數(shù)據(jù)挖掘等創(chuàng)新型技術(shù)的運(yùn)用提供了較好的技術(shù)基礎(chǔ)與環(huán)境，為技術(shù)人員的工作留下了豐富的想象空間。