基層中波轉(zhuǎn)播臺(tái)站智能化改造中的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

唐大旺 楊云鈞

（1.西藏自治區(qū)廣播電視局下察隅中波轉(zhuǎn)播臺(tái)，西藏察隅 860601；2.西藏自治區(qū)廣播電視局培訓(xùn)中心，西藏拉薩 850000）

廣播具有覆蓋面大的突出優(yōu)點(diǎn)。目前還沒有哪一種信息網(wǎng)絡(luò)能和無線廣播的覆蓋面相比。特別在自然災(zāi)害較為頻繁發(fā)生的區(qū)域，國家建立的自然災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)就應(yīng)用了智能化的應(yīng)急廣播信息系統(tǒng)。

經(jīng)過智能化改造后的轉(zhuǎn)播臺(tái)站管理系統(tǒng)就是搭建成一個(gè)局域網(wǎng)管理模式。局域網(wǎng)使局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)化，其特點(diǎn)是覆蓋面積小、網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)率高、傳輸誤碼率低。同時(shí)利用交換機(jī)技術(shù)把運(yùn)行設(shè)備中的參數(shù)通過數(shù)據(jù)線與交換機(jī)接口或數(shù)據(jù)接收交換端口聯(lián)接，目前交換機(jī)是應(yīng)用最為廣泛的數(shù)據(jù)鏈路轉(zhuǎn)換設(shè)備，如華為交換機(jī)。電力系統(tǒng)的相關(guān)信息與參數(shù)，發(fā)射機(jī)控制單元控制信息，信號(hào)系統(tǒng)與音頻處理器的相關(guān)參數(shù)值，機(jī)房運(yùn)行環(huán)境系統(tǒng)的物理信息，各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行模塊化改造后，它們的相關(guān)信息與相關(guān)運(yùn)行指令經(jīng)過交換機(jī)與服務(wù)器處理后集成到控制室的客戶端計(jì)算機(jī)客戶端界面，進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)行管理與監(jiān)測(cè)。

1.中波臺(tái)智能化改造實(shí)施方案

在西藏縣級(jí)的中波轉(zhuǎn)播臺(tái)中，整個(gè)播控系統(tǒng)主要由電力系統(tǒng)、信號(hào)與音頻處理系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)系統(tǒng)、天線系統(tǒng)與環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)5大部分組成。我們?cè)谥悄芑脑熘校炀€系統(tǒng)比較復(fù)雜，無法實(shí)現(xiàn)特有的技術(shù)改造，主要是利用環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)對(duì)其管理。同時(shí)在智能化改造過程中，一方面要合理有效利用原有的設(shè)備設(shè)施。另一方面要用合理科學(xué)的技術(shù)更新改造，設(shè)備更新使相應(yīng)的技術(shù)系統(tǒng)升級(jí)換代。成熟的自動(dòng)化與智能化系統(tǒng)對(duì)整個(gè)轉(zhuǎn)播系統(tǒng)的性能有質(zhì)的提升。確?！叭凉M播出”的真正實(shí)現(xiàn)[1]。在此次改造中主要對(duì)電力系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)系統(tǒng)、信號(hào)源與音頻系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行智能化改造。

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則及依據(jù)

在智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，我們要充分考慮并遵循以下設(shè)計(jì)原則：（1）可行性和實(shí)用性。（2）管理性和技術(shù)先進(jìn)成熟性、開放性和標(biāo)準(zhǔn)性。

1.2 具體的智能化改造方案

1.2.1 電力系統(tǒng)智能化平臺(tái)建設(shè)過程

電力系統(tǒng)是中波轉(zhuǎn)播臺(tái)運(yùn)行的主要?jiǎng)恿Α２婚g斷穩(wěn)定的電力供應(yīng)是實(shí)現(xiàn)中波臺(tái)各項(xiàng)運(yùn)行任務(wù)和指標(biāo)的基石。

改造前，使用外電與轉(zhuǎn)播臺(tái)自備發(fā)電機(jī)送電電兩路供電系統(tǒng)。一路：外電10kV—交變電壓器—配電室—全自動(dòng)補(bǔ)償式穩(wěn)壓配電柜—發(fā)射機(jī)系統(tǒng)與機(jī)房控制系統(tǒng)。一路：自備發(fā)電機(jī)50kV—配電室—全自動(dòng)補(bǔ)償式穩(wěn)壓配電柜—發(fā)射機(jī)系統(tǒng)與機(jī)房控制系統(tǒng)。在外電斷電的情況下，發(fā)電機(jī)啟動(dòng)—配電室合閘—穩(wěn)壓器穩(wěn)定電壓—供電發(fā)射機(jī)系統(tǒng)與機(jī)房控制系統(tǒng)，一般正常情況下需時(shí)3min～5min。

改造實(shí)施方案：利用原來供電系統(tǒng)的一主一備增加不間斷的UPS供電部分。一路：外電10kV電壓—變壓器—配電室—三相精密凈化穩(wěn)壓電源—發(fā)射機(jī)系統(tǒng)與機(jī)房控制系統(tǒng)。二路：自備發(fā)電機(jī)—配電室—三相精密凈化穩(wěn)壓電源—發(fā)射機(jī)系統(tǒng)與機(jī)房控制系統(tǒng)。三路：UPS供電—發(fā)射機(jī)系統(tǒng)與機(jī)房控制系統(tǒng)。

改造后，穩(wěn)壓電源進(jìn)行更換以適應(yīng)技術(shù)發(fā)展與運(yùn)行安全的需要。由于原來的全自動(dòng)三相電力穩(wěn)壓系統(tǒng)使用年限達(dá)10年，設(shè)備老化，故障已到多發(fā)頻發(fā)的階段。更換為三相精密凈化穩(wěn)壓電源。JSW精密凈化三相交流穩(wěn)壓器由于采用了國際先進(jìn)的正弦能量分配原理，結(jié)合大功率LC濾波電路，穩(wěn)壓精度極佳。采用重載濾波電路，在輸入端對(duì)高能干擾呈低阻抗，抗高能尖峰干擾能力強(qiáng)，能提供純凈的波形，該穩(wěn)壓器采用距飽和很遠(yuǎn)的電感，可抗不對(duì)稱波形干，反應(yīng)速度快、穩(wěn)壓精度高、可濾除尖峰、脈沖、波涌及下限波形，最適合精度精密儀器使用。三相分調(diào)：這樣可以保證每相輸出電壓的精度不變，在負(fù)載發(fā)生變化或負(fù)載不平衡時(shí)，不會(huì)影響輸出電壓的平衡。完善的保護(hù)功能，過壓、欠壓、錯(cuò)相、過流、過載保護(hù)即旁路功能，方便日常維護(hù)，無任何機(jī)械調(diào)整裝置、無碳刷、無磨損、無觸點(diǎn)控制組件，一次安裝成功后無需短周期維護(hù)和調(diào)整。這樣的技術(shù)設(shè)備可以很好地適應(yīng)和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性能。

運(yùn)行過程：當(dāng)外電停電或異常情況下，外電自動(dòng)終止或人工終止—UPS及時(shí)啟動(dòng)供電，播音不間斷。此時(shí)機(jī)房值機(jī)人員或維修人員檢查電源情況或處理相關(guān)故障，可根據(jù)需要啟動(dòng)備用發(fā)電機(jī)。備用發(fā)電機(jī)發(fā)電，當(dāng)穩(wěn)定電壓電流后合閘供電。UPS自動(dòng)供電終止，播音不間斷。UPS在有外電情況下處于穩(wěn)壓或充電狀態(tài)。

在機(jī)房控制室，值機(jī)人員可實(shí)時(shí)對(duì)配電情況在計(jì)算機(jī)界面上實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)與控制設(shè)置。這樣供電系統(tǒng)改造后就實(shí)現(xiàn)了如下目標(biāo)：

（1）真正實(shí)現(xiàn)不間斷供電，當(dāng)外電斷開時(shí)，UPS供電使發(fā)射機(jī)系統(tǒng)和機(jī)房控制系統(tǒng)運(yùn)行，節(jié)目傳輸不中斷。當(dāng)自備發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)，直到穩(wěn)定供電后UPS停止供電，外電轉(zhuǎn)為繼續(xù)為蓄電池充電。同時(shí)UPS也實(shí)時(shí)起到穩(wěn)定外電電壓的作用，實(shí)現(xiàn)了不間斷電源供電。

（2）電源穩(wěn)定，改造后的電源系統(tǒng)三相電壓、電流穩(wěn)定，隨著數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用，電源補(bǔ)償系統(tǒng)能很好地平衡各相電壓和電流。

（3）UPS電源是由25組12V鉛鋅蓄電池并聯(lián)后再串聯(lián)組成，電壓為220V左右，能不間斷供電8h。保證了電壓的穩(wěn)定時(shí)長，即使出現(xiàn)電源故障，維護(hù)人員就有足夠的時(shí)間來處理故障。UPS的運(yùn)行情況與故障可以在UPS的微機(jī)控制器上設(shè)置、查閱與顯示。

（4）電力監(jiān)控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)智能化改造后，值機(jī)人員與維護(hù)人員可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)的相關(guān)運(yùn)行參數(shù)情況，為電力設(shè)備的維護(hù)與相關(guān)更換提供直觀依據(jù)。

1.2.2 發(fā)射機(jī)系統(tǒng)智能化改造

發(fā)射機(jī)系統(tǒng)是臺(tái)站管理與運(yùn)行的重要組成部分。是智能化改造與管理的核心。改造中采用先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)、信息數(shù)字化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、建立智能化、網(wǎng)絡(luò)化的臺(tái)內(nèi)監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)站的發(fā)射機(jī)設(shè)備運(yùn)行、安全防護(hù)進(jìn)行及時(shí)或遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，滿足各臺(tái)站有人留守，達(dá)到無人值班的需求，確保安全播出。通過智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的科學(xué)管理，在保證安全播出的前提下增強(qiáng)值機(jī)員的管理能力，有效提高工作效率和管理水平。以減輕工作強(qiáng)度和減少人為事故，降低運(yùn)行成本。利用計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的控制功能實(shí)現(xiàn)對(duì)各發(fā)射機(jī)及其配套設(shè)備的運(yùn)行狀況以及發(fā)射臺(tái)的環(huán)境、安全等進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控、監(jiān)測(cè)、實(shí)現(xiàn)故障的迅速切換為故障類型判斷與維護(hù)提供具體的判定與指示[2]。

改造前：中波廣播發(fā)射機(jī)使用功率為1kW一主一備固態(tài)PDM配備。使用時(shí)，開關(guān)機(jī)需要手動(dòng)或自動(dòng)，抄表需要人工記錄，必須定時(shí)或連續(xù)巡機(jī)觀察發(fā)射機(jī)運(yùn)行情況，人工查詢CPU控制器的數(shù)據(jù)信息以判斷發(fā)射機(jī)相關(guān)故障或運(yùn)行情況，或通過功放盒上的指示燈發(fā)光情況判定發(fā)射機(jī)故障與運(yùn)行狀況。

改造后：繼續(xù)利用廣播發(fā)射機(jī)1kW的一主一備固態(tài)PDM配備。把每組發(fā)射機(jī)的CPU接口、開關(guān)機(jī)的控制接口、開關(guān)機(jī)狀態(tài)指示燈，各頻率的發(fā)射機(jī)控制單元用于數(shù)據(jù)或信息交換的接口都用數(shù)據(jù)線與華為數(shù)據(jù)交換器聯(lián)接，交換器再用數(shù)據(jù)線發(fā)射機(jī)的監(jiān)測(cè)電腦聯(lián)接。監(jiān)測(cè)電腦形成網(wǎng)絡(luò)客戶端可設(shè)置相應(yīng)的C類IP地址，如：192.162.26.30。

改造后，增加協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊FS、JS、JC、JQ10XX，作為IP地址轉(zhuǎn)換的交換器。同時(shí)使用SBL安全塊的TCD-04數(shù)據(jù)采集器對(duì)發(fā)射機(jī)控制器與開關(guān)機(jī)相關(guān)信息量進(jìn)行采集。

發(fā)射機(jī)主機(jī)或備機(jī)運(yùn)行時(shí)，其執(zhí)行運(yùn)行的相關(guān)參數(shù)與控制單元的設(shè)備相關(guān)參數(shù)以指令數(shù)據(jù)流的形式通過數(shù)據(jù)線發(fā)布到華為交換器，經(jīng)華為交換器處理后的數(shù)據(jù)信息上傳到發(fā)射機(jī)監(jiān)測(cè)電腦，同時(shí)發(fā)射機(jī)的控制單元信息也傳輸?shù)綑z測(cè)計(jì)算機(jī)客戶端，每部發(fā)射機(jī)設(shè)置一個(gè)固定的IP地址。5部發(fā)射機(jī)設(shè)置5個(gè)控制單元IP地址。便于數(shù)據(jù)信息與指令的接收與相關(guān)指令的發(fā)送。這樣就實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)改造[3]。

在發(fā)射機(jī)監(jiān)測(cè)電腦客戶端的系統(tǒng)管理界面可以進(jìn)行如下管理：

服務(wù)器部分：

（1）數(shù)據(jù)顯示。在主界面，打開軟件后顯示的是自動(dòng)化系統(tǒng)的服務(wù)器界面。它能顯示機(jī)房內(nèi)所有頻率的發(fā)射機(jī)的工作情況：頻率，工作在主機(jī)還是備機(jī)，發(fā)射機(jī)當(dāng)前所處播音期段，入射功率、調(diào)幅度。

菜單功能里有主菜單：在主界面的空白處，單擊右鍵可以查看日志、報(bào)警操作、數(shù)據(jù)庫、日常管理、軟件的管理及切換到其他監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

（2）客戶端部分。客戶端部分與服務(wù)器部分基本功能相同，只是減少了控制單元參數(shù)設(shè)置、動(dòng)作檢測(cè)、load功能。

（3）利用值班員管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)人員值班管理與維護(hù)記錄。

實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：

（1）監(jiān)測(cè)每部發(fā)射機(jī)的發(fā)射頻率、發(fā)射功率、不平衡功率，監(jiān)測(cè)激勵(lì)器的發(fā)射頻率、調(diào)幅度、輸入輸出信號(hào)相關(guān)參數(shù)值等。

（2）發(fā)射機(jī)的開關(guān)控制，可設(shè)定人工、自動(dòng)開關(guān)機(jī)2種狀態(tài)，可在控制室通過計(jì)算機(jī)控制發(fā)射機(jī)開關(guān)設(shè)定和控制個(gè)發(fā)射機(jī)的自動(dòng)開關(guān)機(jī)時(shí)間表一般時(shí)間表不少于3段。

（3）可設(shè)定系統(tǒng)工作狀態(tài)的人工倒換或自動(dòng)到還。在自動(dòng)控制下，可設(shè)定發(fā)射機(jī)的各個(gè)參數(shù)門限，以確保發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)正常機(jī)故障的及時(shí)報(bào)告和報(bào)警。

（4）倒機(jī)要有如下保護(hù)措施：不能帶高壓倒機(jī)，頻率不正確不允許開，功率越限不能開功放電源。

（5）計(jì)算機(jī)界面能實(shí)時(shí)顯示以上信息以供查詢。

（6）實(shí)現(xiàn)了值機(jī)員的工作信息的全管理和維護(hù)信息的全管理。

1.2.3 信號(hào)源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與音頻系統(tǒng)智能化改造

信號(hào)源與音頻系統(tǒng)是整個(gè)轉(zhuǎn)播系統(tǒng)的前端，是節(jié)目信息質(zhì)量重要保證。必須實(shí)現(xiàn)不間斷的接收。中波廣播信號(hào)使用上星站衛(wèi)星廣播轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)，利用特定的地面廣播衛(wèi)星信號(hào)接收裝置進(jìn)行不同衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的廣播節(jié)目信號(hào)的處理。

用音頻處理器對(duì)衛(wèi)星接收機(jī)的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和調(diào)制后才能還原成廣播節(jié)目。PDM的音頻處理器使用的數(shù)模音頻轉(zhuǎn)換器是一種專業(yè)的數(shù)字音頻模擬音頻的轉(zhuǎn)換器，它主要用于廣播電臺(tái)的不同音頻形式的音頻設(shè)備（模擬和數(shù)字）間的接口轉(zhuǎn)換，可以適應(yīng)32KHZ-96KHZ、16Bit-24Bit內(nèi)各種數(shù)字采集模式的音頻?？梢酝瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)字音頻輸入模擬音頻輸出的功能。

改造前：中波臺(tái)使用的是一主一備2路信號(hào)源。能實(shí)現(xiàn)主備信號(hào)源切換。一般是值機(jī)員在值班室根據(jù)自己的判斷與相關(guān)情況自由處理，如：日凌干擾出現(xiàn)后才決定手動(dòng)切換。出現(xiàn)很大的隨意性，對(duì)節(jié)目的質(zhì)量有一定的影響。音頻處理器使用合成音頻處理器。

改造后：中波轉(zhuǎn)播臺(tái)的信號(hào)源還是利用原來的一主一備信號(hào)源，把原來衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)更換為性能具有音頻信號(hào)交換器的接收機(jī)，接收機(jī)再與音頻處理器聯(lián)接。同時(shí)利用處理器的相關(guān)接口用數(shù)據(jù)線與GPS時(shí)鐘聯(lián)接，集成智能化安播系統(tǒng)。信號(hào)源切換系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)的、雙向的數(shù)據(jù)傳輸。衛(wèi)星接收機(jī)采用ASN1240型音頻專用衛(wèi)星接收機(jī)，各頻率發(fā)射機(jī)使用一主一備衛(wèi)星接收機(jī)。同時(shí)準(zhǔn)備應(yīng)急跳線盤作為第三路信號(hào)接收器。作為緊急狀況下的信號(hào)源系統(tǒng)。每部發(fā)射機(jī)的衛(wèi)星信號(hào)接收器接受的節(jié)目的音頻信號(hào)都用專用數(shù)據(jù)線聯(lián)接到GPS時(shí)鐘的相應(yīng)接線口。GPS時(shí)鐘與智能化服務(wù)器通過數(shù)據(jù)線連接。

對(duì)接收的節(jié)目信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和調(diào)制。音頻處器使用RS10型的三通道類型。同時(shí)與值機(jī)員只需通過計(jì)算機(jī)界面上的操作就能達(dá)到獨(dú)立檢測(cè)、獨(dú)立切換某節(jié)目源的目的。使用3路信號(hào)源，一主一備，信號(hào)直通。把不同頻率發(fā)射機(jī)的衛(wèi)星信號(hào)接收機(jī)，相應(yīng)頻率的音頻處理器集成在一起，放置在發(fā)射機(jī)旁。集成智能化安播系統(tǒng)利用傳輸數(shù)據(jù)線聯(lián)接到機(jī)房控制室的計(jì)算機(jī)上。

信號(hào)源系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)：（1）對(duì)主備用信號(hào)源有無，是否正常，在用和備用情況進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。（2）可設(shè)定各套節(jié)目信號(hào)源監(jiān)測(cè)時(shí)間表，可遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)人工切換和自動(dòng)輪循切換對(duì)各路信號(hào)源和各輸出信號(hào)的監(jiān)聽監(jiān)測(cè)。（3）可人工切換和自動(dòng)切換，本地切換響應(yīng)時(shí)間小于500ms。遠(yuǎn)程切換響應(yīng)時(shí)間小于1s時(shí)當(dāng)用于播出的信號(hào)源無音頻而備用信號(hào)源正常時(shí)，自動(dòng)切換到備用信號(hào)源。（4）信號(hào)源使用一主一備，緊急備用直通。（5）信號(hào)源有限切換選擇，可遠(yuǎn)程設(shè)定信號(hào)源的主備狀態(tài)。（6）信號(hào)源接入不少于3個(gè)通道，主通道應(yīng)具有遠(yuǎn)程強(qiáng)制直通功能和斷電直通功能。（7）監(jiān)測(cè)中心能夠在計(jì)算機(jī)界面實(shí)時(shí)監(jiān)聽和監(jiān)看每路廣播信號(hào)的各個(gè)運(yùn)行參數(shù)與指示。在控制室，利用音箱可以同時(shí)監(jiān)聽到堅(jiān)挺的音質(zhì)，清晰流暢、無雜音。

2.結(jié)語

經(jīng)過智能化平臺(tái)建設(shè)后，機(jī)房規(guī)范化建設(shè)有了質(zhì)的提高：（1）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用提升了轉(zhuǎn)播臺(tái)站的技術(shù)含量，應(yīng)用局域網(wǎng)管理模式。提高了中波臺(tái)的安全運(yùn)行能力。適應(yīng)了技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)與未來需要。（2）設(shè)備設(shè)施的更新?lián)Q代提升了播出質(zhì)量的提高與穩(wěn)定，確?！叭凉M播出”的實(shí)現(xiàn)。（3）機(jī)房技術(shù)人員能在控制室內(nèi)輕松完成全套的操作要求，實(shí)時(shí)了解天線區(qū)到機(jī)房及臺(tái)區(qū)周圍環(huán)境。提高了中波臺(tái)技術(shù)人員的技術(shù)能力和管理能力。（4）技術(shù)人員的角色發(fā)生轉(zhuǎn)變，從單純的值機(jī)員變成了既是值機(jī)員又是管理者。技能的要求更具體。（5）臺(tái)內(nèi)管理人員利用網(wǎng)絡(luò)可以了解設(shè)備運(yùn)行情況與故障發(fā)生情況，為維護(hù)重點(diǎn)提供直觀而直接資料。