天饋線智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用

武建平

(山西廣播電視無線管理中心，山西 太原030001)

0 引言

2017年以后，國家廣電總局提出了發(fā)展智慧廣電、智慧臺(tái)站等概念要求，為了積極響應(yīng)廣電總局的號(hào)召，單位在近幾年引進(jìn)了臺(tái)站智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)臺(tái)站的發(fā)射機(jī)、信號(hào)源、電力、環(huán)境等各個(gè)方面進(jìn)行了智能化的監(jiān)測(cè)、監(jiān)管，但是在這套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中缺少對(duì)天饋線系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，天饋線系統(tǒng)還是主要依靠人工定期巡檢來發(fā)現(xiàn)問題[2]，為此單位從南京中儒公司采購了這套專門針對(duì)天饋系統(tǒng)的智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)天饋系統(tǒng)進(jìn)行智能化的監(jiān)測(cè)。

1 需求分析及系統(tǒng)概述

本套系統(tǒng)的引進(jìn)主要就是為了時(shí)刻對(duì)天饋線系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)，以便能夠幫助臺(tái)站的值機(jī)人員及早發(fā)現(xiàn)天饋線系統(tǒng)的小問題后迅速加以修復(fù)，以避免天饋系統(tǒng)發(fā)生大面積的損壞從而影響安全播出。

由于本套智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的引進(jìn)屬于試驗(yàn)性使用，本套系統(tǒng)目前只準(zhǔn)備在臺(tái)站的其中一幅主用天線上使用。主用天線為3臺(tái)發(fā)射機(jī)共用，經(jīng)與廠家協(xié)商，在16個(gè)天線分饋線、兩個(gè)功分器、開關(guān)板兩路、多工器一路，共21個(gè)地方需要采集信號(hào)。

系統(tǒng)采集到的天饋信號(hào)包含輸入功率、輸出功率、駐波比、溫濕度。系統(tǒng)的駐波比報(bào)警門限可設(shè)置，當(dāng)主饋管駐波比大于1.4的時(shí)候，系統(tǒng)能夠進(jìn)行聲光電報(bào)警，系統(tǒng)的顯示分辨率為1W，測(cè)量誤差小于10%，配合PC主機(jī)，系統(tǒng)軟件除了能將采集回來的數(shù)據(jù)以更加直觀的圖形化方式展現(xiàn)在顯示器上，系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)分析、報(bào)警、記錄查詢、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)等功能。

2 系統(tǒng)構(gòu)成介紹

如圖1所示，在天饋系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都有采集器，采集器作為系統(tǒng)的信息獲取器，能夠精準(zhǔn)的根據(jù)各個(gè)環(huán)節(jié)顯示的發(fā)射功率和反射功率以及溫濕度等信號(hào)，在鐵塔上的采集器會(huì)通過鐵塔上的天線信號(hào)回傳器將信號(hào)傳輸給機(jī)房中的信號(hào)處理器，機(jī)房中的采集器則直接與信號(hào)處理器連接，所有的采集器回傳的信號(hào)都將通過信號(hào)處理器復(fù)合為一路信號(hào)傳輸給在機(jī)房中的服務(wù)器，最后在服務(wù)器的軟件中對(duì)回傳信號(hào)進(jìn)行處理和顯示,從而使得臺(tái)站工作人員能夠?qū)崟r(shí)觀測(cè)天饋系統(tǒng)的各個(gè)數(shù)據(jù)信息，從而判斷出天饋系統(tǒng)是否工作正常。只要某段線路出了問題那么之后的線路環(huán)節(jié)都會(huì)顯示異常的駐波比[3]，從而能夠快速的確定故障點(diǎn)，為臺(tái)站排除故障提供幫助。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成分布圖

2.1 系統(tǒng)硬件組成

1)天線單元信號(hào)采集器

天線單元信號(hào)采集器是本系統(tǒng)主要的采集器件，主要依靠?jī)?nèi)部的定向耦合器以及高速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)[4]。采集器能夠在-40 ℃～80℃環(huán)境下工作，具有0.5db的精度，主要安裝方式為串聯(lián)在天饋系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)精確采集發(fā)射功率、反射功率、溫濕度等需要采集的信號(hào)。

圖2 天線單元信號(hào)采集器

2)天線信號(hào)處理器

天線信號(hào)處理器位于機(jī)房中與服務(wù)器連接，主要負(fù)責(zé)將回傳回來的采集信號(hào)匯總，通過防水航空插頭回傳給服務(wù)器。

圖3 天線信號(hào)處理器

3)天線信號(hào)回傳器

由于臺(tái)站的鐵塔高達(dá)120米，在鐵塔頂端的信號(hào)采集器多達(dá)18個(gè)，要將采集信號(hào)連接到地平面的機(jī)房中，為了方便信號(hào)的回傳，天線信號(hào)回傳器主要便是將鐵塔頂端的信號(hào)采集器信號(hào)匯聚復(fù)合為一路信號(hào)，并將此路信號(hào)通過一根信號(hào)線回傳連接到機(jī)房天線信號(hào)處理器，從而將鐵塔頂部采集器信號(hào)回傳給系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)軟件結(jié)果展示

1)登錄系統(tǒng)

通過在服務(wù)器上點(diǎn)擊系統(tǒng)軟件的快捷圖標(biāo)打開軟件，進(jìn)入登錄界面，輸入用戶名和密碼，就可以正式登陸軟件系統(tǒng)，最初的系統(tǒng)畫面默認(rèn)為監(jiān)測(cè)畫面一。

如圖所示，監(jiān)測(cè)畫面一清晰的展示了九個(gè)采集器的入射功率、反射功率并將計(jì)算好的駐波比顯示到面板上。

圖4 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)畫面

2)報(bào)警設(shè)置

通過查看系統(tǒng)畫面，點(diǎn)擊工具欄的報(bào)警設(shè)置，我們?cè)O(shè)置報(bào)警閾值。經(jīng)實(shí)際測(cè)量值發(fā)現(xiàn)，天饋系統(tǒng)不少節(jié)點(diǎn)的的駐波比在1.40左右，按照標(biāo)準(zhǔn)1.1的駐波比，應(yīng)當(dāng)設(shè)置為1.40，但是實(shí)際閾值我們將某些節(jié)點(diǎn)的報(bào)警閾值設(shè)置為1.70，某些節(jié)點(diǎn)設(shè)置為1.4，防止系統(tǒng)頻繁報(bào)警。

圖5 報(bào)警閾值設(shè)置

3)歷史報(bào)表

通過點(diǎn)擊工具欄的入射反射報(bào)表，就可以進(jìn)入報(bào)表欄，通過設(shè)置起始時(shí)間、時(shí)間間隔、時(shí)間長(zhǎng)度，可在設(shè)置的一段時(shí)間內(nèi)查看節(jié)點(diǎn)的駐波比。如果需要，也可以將駐波比導(dǎo)出為EXCEL文件。我們可以看到如下圖內(nèi)前節(jié)點(diǎn)的入射功率以及反射功率的詳細(xì)數(shù)值，其精確度達(dá)到2個(gè)百分點(diǎn)。

圖6 歷史駐波比報(bào)表查看

4)歷史曲線

通過點(diǎn)擊右側(cè)的駐波點(diǎn)，以及類似歷史報(bào)表設(shè)置時(shí)間段，界面會(huì)按照曲線跨度來顯示各路采集點(diǎn)的駐波曲線，可同時(shí)顯示所有采集點(diǎn)的駐波曲線，也可以把不需要的駐波曲線點(diǎn)擊取消，只保留需要查看的某幾路駐波曲線。按照《廣播電視安全播出管理規(guī)定》的要求，歷史記錄將會(huì)保存一年，以備意外發(fā)生能夠查看情況。

3 系統(tǒng)安裝過程注意事項(xiàng)

1)天饋線智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝必須要將一部分設(shè)備安裝到鐵塔上面，需要廠家以及臺(tái)站的登高人員高空作業(yè)，在此過程中一定要做好防護(hù)，保障好作業(yè)人員的人身安全[5]。

2)由于各個(gè)采集節(jié)點(diǎn)是必須要串聯(lián)到天饋系統(tǒng)中，在系統(tǒng)未安裝前，首先用駐波比測(cè)試儀測(cè)試了天饋系統(tǒng)的駐波比，在安裝后與系統(tǒng)的駐波比作對(duì)比，未發(fā)現(xiàn)差異，證明廠家的安裝良好，未對(duì)駐波比產(chǎn)生不良影響。

3)廠家提供的服務(wù)器是工業(yè)級(jí)的，實(shí)際上臺(tái)站現(xiàn)在都是空調(diào)機(jī)房，機(jī)房中灰塵等很少，完全可以用普通的服務(wù)器以節(jié)省開支。

4 結(jié)語

通過這套系統(tǒng)，臺(tái)站的工作人員能夠?qū)崟r(shí)掌握天饋系統(tǒng)的數(shù)據(jù)參數(shù)，同時(shí)也能查看過去一年內(nèi)的天饋系統(tǒng)數(shù)據(jù)參數(shù)，利用天饋系統(tǒng)前后數(shù)據(jù)的對(duì)比，能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)某些節(jié)點(diǎn)的駐波比異常變化，這極大的方便了臺(tái)站工作人員對(duì)安全播出的保障。由前面各圖中的數(shù)據(jù)顯示出了臺(tái)站天饋系統(tǒng)的某些節(jié)點(diǎn)駐波比稍微有點(diǎn)高，當(dāng)然目前的駐波比對(duì)安全播出的影響不大，但是要是駐波比發(fā)生急劇惡化，就要盡快對(duì)天饋系統(tǒng)進(jìn)行維修和更換了。

本套系統(tǒng)雖然實(shí)現(xiàn)了天饋系統(tǒng)監(jiān)測(cè)所需要的基本功能，但是由圖3可知系統(tǒng)的天線信號(hào)處理器使用的接口不是常用的網(wǎng)絡(luò)接口，要是使用網(wǎng)絡(luò)接口，就可以通過路由等設(shè)備將信號(hào)接入到臺(tái)站的自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)中，系統(tǒng)的使用也將更加靈活，也希望廠家后續(xù)推出基于網(wǎng)線IP傳輸協(xié)議的天饋線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

對(duì)于臺(tái)站整體的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來說，天饋線智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是比較簡(jiǎn)單的，不像自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)一樣出現(xiàn)很多大大小小的問題，由于天饋系統(tǒng)本身比較穩(wěn)定，對(duì)于天饋線系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的產(chǎn)品也很稀缺，本天饋線智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也算是一種創(chuàng)新，是在細(xì)節(jié)上對(duì)智慧臺(tái)站的詳細(xì)補(bǔ)充。在系統(tǒng)安裝的過程中，臺(tái)站的工作人員積極參與以及進(jìn)行危險(xiǎn)的高空作業(yè)。在此也感謝臺(tái)站工作在第一線的工作人員。