地市級中波發(fā)射臺智慧運維建設(shè)方案

洪正輝

（銅陵市轉(zhuǎn)播臺，安徽 銅陵 244000）

1 改造背景

中波發(fā)射臺的智慧化建設(shè)，是智慧廣電的重要組成部分。在國家廣播電視總局高度重視廣電行業(yè)智慧化發(fā)展的背景下，安徽省對智慧運維建設(shè)做出了明確的要求，對臺站智慧化建設(shè)做出明細的規(guī)定。

銅陵市轉(zhuǎn)播臺擔負本地中波實驗工作。截至2021 年底，銅陵市轉(zhuǎn)播臺中工作的中波發(fā)射機均為小功率脈沖持續(xù)時間調(diào)制（Pulse Duration Modulation，PDM）發(fā)射機，且均已超過報廢工作年限，存在故障率高、無故障自動監(jiān)測系統(tǒng)等安全播出隱患[1]。為更好地保障安全播出，保障本地中波領(lǐng)域意識形態(tài)工作，轉(zhuǎn)播臺爭取到專項資金對臺站進行智慧運維升級改造。本次升級改造主要分為兩個方面，一是對臺站硬件方面的改造，二是智慧化監(jiān)測升級改造。

本文就智慧運維改造情況進行總結(jié)。盡管受到項目經(jīng)費不足限制，智慧化監(jiān)測改造工作只針對重要部分進行升級改造，但已預(yù)留下一步升級空間。希望臺站改造經(jīng)驗?zāi)転槠渌_站提供參考。

2 臺站智慧化運維改造要求

銅陵市轉(zhuǎn)播臺有4 部中波發(fā)射機（2 主2 備）和1 座中波自立塔。根據(jù)安徽省廣播電視局《廣播電視無線發(fā)射臺站智慧運維建設(shè)的指導(dǎo)意見（試行）》文件，銅陵市轉(zhuǎn)播臺按照數(shù)字化、標準化、智慧化要求，依托物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能技術(shù)，構(gòu)建運維數(shù)據(jù)標準化采集匯聚、故障智能發(fā)現(xiàn)定位、問題智能診斷分析、事件智能處置修復(fù)、風險智能預(yù)測預(yù)警的“一云+多端”智慧運維體系，實現(xiàn)廣播電視無線發(fā)射臺站“有人留守、無人值班”的工作目標。

2.1 硬件升級改造要求

根據(jù)臺站實際，硬件升級主要從兩個方面進行。一是高頻接地改造，原有高頻接地電阻為2.1 Ω，已超過規(guī)定要求，必須進行改造；二是中波發(fā)射機系統(tǒng)升級改造，將原有2 臺擬報廢PDM 發(fā)射機換成數(shù)字幅度調(diào)制（Digital Amplitude Modulation，DAM）發(fā)射機，相關(guān)饋線和匹配網(wǎng)絡(luò)同步更換[2]。

2.1.1 高頻接地改造要求

根據(jù)《廣播電視工程工藝接地技術(shù)規(guī)范》（GY/T 5084—2011）標準規(guī)定，中、短波廣播發(fā)射臺、廣播電視衛(wèi)星上行地球站的發(fā)射機需要設(shè)置高頻接地體，接地電阻應(yīng)小于1 Ω。

2.1.2 中波發(fā)射機系統(tǒng)升級改造要求

銅陵市轉(zhuǎn)播臺擬采購2 臺10 kW 全固態(tài)數(shù)字調(diào)幅中波發(fā)射機，發(fā)射方式為A3E，調(diào)制方式為數(shù)字幅度調(diào)制（DAM）。因發(fā)射機功率增大，原有發(fā)射機配套系統(tǒng)已不能滿足新購發(fā)射機需求，為此主備切換開關(guān)、饋線及匹配網(wǎng)絡(luò)均需更換，其中匹配網(wǎng)絡(luò)需要重新設(shè)計安裝。

2.2 智慧化監(jiān)測改造要求

發(fā)射機監(jiān)控和電力監(jiān)測系統(tǒng)具有兩個主要功能。一是對2 個頻點共4 臺發(fā)射機進行智能化監(jiān)控、實時工況監(jiān)測、越界報警、根據(jù)運行圖自動開關(guān)機、自動抄表、自動主備倒換以及發(fā)射機運行數(shù)據(jù)管理等。系統(tǒng)應(yīng)預(yù)留在發(fā)射機數(shù)量增加時可擴容功能，預(yù)留天饋線系統(tǒng)監(jiān)測和鋼塔桅監(jiān)測等功能。二是對4 處關(guān)鍵供配電設(shè)備的電力參數(shù)進行實時監(jiān)測、越限報警等。

2.2.1 發(fā)射機自動化監(jiān)測監(jiān)控要求

發(fā)射機自動化監(jiān)測監(jiān)控是在監(jiān)控室實現(xiàn)對機房2 個頻點共4 臺發(fā)射機的運行狀態(tài)、工作參數(shù)、開關(guān)機（手動/自動）、“1+1”主備機倒換等進行監(jiān)測、監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄、抄表、報表以及故障報警與處理等[3]。

2.2.2 臺站的供配電監(jiān)測監(jiān)控要求

臺站的供配電監(jiān)測監(jiān)控主要是對臺供配電系統(tǒng)的4 處關(guān)鍵設(shè)備進行監(jiān)測[4]，可根據(jù)需要進行門限設(shè)置，一旦監(jiān)測指標超過門限，則啟動報警。

2.2.3 臺站監(jiān)控管理平臺要求

臺站監(jiān)控管理平臺采用瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)計，結(jié)合Web 實時通信技術(shù)與其他分布式客戶端/服務(wù)器（Client/Server，C/S）子系統(tǒng)客戶端組成統(tǒng)一的綜合信息訪問平臺；處理各采集設(shè)備上傳的發(fā)射機數(shù)據(jù)、供配電監(jiān)測數(shù)據(jù)及告警等數(shù)據(jù)，并進行統(tǒng)計、分析、匯總以及存儲，為客戶端插件提供實時數(shù)據(jù)推送服務(wù)，可實時監(jiān)看各發(fā)射機、供配電設(shè)備的工作狀態(tài)、運行參數(shù)。

3 臺站智慧化運維建設(shè)實現(xiàn)與調(diào)試

2022 年5 月，銅陵市轉(zhuǎn)播臺開始進行臺站智慧化升級改造方案招標采購。2022 年8 月，開始進行硬件升級和智慧化監(jiān)測兩個方面的升級改造。

3.1 硬件升級改造情況

3.1.1 高頻接地改造情況

根據(jù)《中、短波廣播發(fā)射臺設(shè)計規(guī)范》（GY/T 5034—2015）規(guī)定，高頻接地體可采用如下兩種方式。

一種是采用2 000 mm×1 000 mm×2 mm 紫銅板垂直埋入地下，其頂部距地表面不小于800 mm，或水平埋入地下，埋深不小于2 000 mm；接地體四周做土質(zhì)處理改善接地效果。接地體應(yīng)與發(fā)射機以最短距離連接。

另一種由多組接地體組成，每組接地體采用3 根Φ50 mm×5 mm、長5 m 的銅管以2 m 間距垂直敷設(shè)，銅管之間用300 mm×1 mm 銅帶連接成等邊三角形，所有接地體應(yīng)均勻?qū)ΨQ排布；銅管頂部距地表面不小于1 000 mm；接地體四周做土質(zhì)處理改善接地效果。每組接地體之間采用300 mm×1 mm銅帶圍繞建筑物四周，距散水坡2 m 外連接組成環(huán)形，其埋設(shè)深度距地表面不小于600 mm。當接地電阻不符合要求時，可適當增加接地網(wǎng)面積。

根據(jù)臺站實際，高頻接地采用第2 種方案。具體操作是：先挖5 m 長、2 m 深、不小于0.6 m 寬的接地基坑，在基坑內(nèi)用洛陽鏟打2 個間距為4 m 的Φ80 mm×1 500 mm 孔洞；孔洞內(nèi)垂直放入Φ50 mm×1 500 mm 的電解離子接地棒（純銅）；基坑外用洛陽鏟打2 個Φ80 mm×（1 500+500） mm 孔洞（分別距基坑內(nèi)2 個孔洞4 m），孔洞內(nèi)同樣垂直放入Φ50 mm×1 500 mm 的電解離子接地棒，4 個離子棒之間用40 mm×4 mm 銅包鋼扁鋼進行連接，銅包鋼連接線距離地面不低于500 mm。接地基坑到室內(nèi)機房接地引線采用100 mm×2 mm 銅帶連接，所有連接點均要求銅焊工藝牢固焊接并做必要防腐處理。接地基坑內(nèi)需要進行土質(zhì)改良以進一步降低接地電阻阻值，改善接地效果，主要添加降阻劑、碎木炭。綜合考慮臺機房各發(fā)射機的功率，機房地槽內(nèi)的高頻接地銅帶間采用200 mm×0.4 mm 銅帶連接。所有設(shè)備安裝調(diào)試完成后，測得高頻接地電阻為0.01 Ω，符合設(shè)計要求。

3.1.2 發(fā)射機系統(tǒng)升級情況

2022 年7 月，銅陵市轉(zhuǎn)播臺經(jīng)公開招標，采購2 臺無錫華康10 kW DAM 中波發(fā)射機及配套的自動轉(zhuǎn)化開關(guān)、饋線及匹配網(wǎng)絡(luò)并完成安裝調(diào)試。發(fā)射機、自動轉(zhuǎn)化開關(guān)和饋線架設(shè)比較簡單，這里不再詳述。匹配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計具有一定技術(shù)難度，本次采用的是雙頻共塔網(wǎng)絡(luò)，其設(shè)計安裝調(diào)試如下。

安裝調(diào)試前，測得兩個頻點對天線的阻值分別為Z1=54+j4.51 Ω 和Z2=290-j31.5 Ω，為實現(xiàn)2 個頻點的阻抗均為Z1=Z2=50+j0 Ω，整個匹配網(wǎng)絡(luò)由預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)、阻塞網(wǎng)絡(luò)、匹配網(wǎng)絡(luò)及吸收網(wǎng)絡(luò)組成，兩個頻點網(wǎng)絡(luò)互相獨立，放置于兩個網(wǎng)架。吸收網(wǎng)絡(luò)由1 個電感對地并聯(lián)，獨立于兩個頻點的網(wǎng)絡(luò)，其阻值L0=33.5 μH。

考慮設(shè)計由易到難，頻點1 的網(wǎng)絡(luò)較為簡單，由匹配網(wǎng)絡(luò)、阻塞網(wǎng)絡(luò)組成。經(jīng)過計算，阻塞網(wǎng)絡(luò)由并聯(lián)諧振電路組成，其阻值分別為C11=750 pF，L11=13.93 μH；匹配網(wǎng)絡(luò)由串聯(lián)諧振電路組成，其阻值分別為C12=450 pF，L12=16.7 μH。

頻點2 的網(wǎng)絡(luò)較為復(fù)雜，無法簡單用阻塞和匹配兩個網(wǎng)絡(luò)調(diào)試完成，增加了由兩個電感組成的預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)。經(jīng)過計算，阻塞網(wǎng)絡(luò)由并聯(lián)諧振電路組成，其阻值分別為C21=1 000 pF、L21=19.1 μH；匹配網(wǎng)絡(luò)由串聯(lián)諧振電路組成，其阻值分別為C22=750 pF，L24=7.62 μH；預(yù)調(diào)網(wǎng)絡(luò)由兩個電感組成，其中一個電感串聯(lián)在電路上，L22=14.4 μH，一個電感對地并聯(lián)，L23=9.14 μH。

除滿足基本設(shè)計要求外，還考慮以下幾個方面。

（1）加裝石墨放電球、高頻放電磁環(huán)和通地閘刀，充分考慮防雷功能。

（2）充分考慮到大功率天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的熱耗問題，設(shè)計兩個獨立的網(wǎng)絡(luò)架，確保所有元器件溫度不會過高，保證天線調(diào)配網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，最大可能地提高天線的輻射效率。

（3）在中心頻率±10 kHz 帶寬內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)駐波比均要小于1.2。

（4）設(shè)計時考慮阻塞網(wǎng)絡(luò)、陷波網(wǎng)絡(luò)要有足夠的衰減量，以保證本頻不受他頻的影響。

（5）設(shè)計時還充分考慮元器件的選擇。電感線圈自身損耗要小，線徑要按發(fā)射機功率1.2 倍原則選取，電感量要有30%的富余量以便調(diào)試。電容Q值要高，精度要高，電壓、電流及視在功率按發(fā)射機功率1.2 倍原則選取。

3.2 智慧化監(jiān)測改造情況

2022 年8 月，銅陵市轉(zhuǎn)播臺硬件升級完成后，開始智慧化監(jiān)測改造，實現(xiàn)對機房2 個頻點共4 臺發(fā)射機和臺供配電的智慧化監(jiān)測，主要由發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)、供配電監(jiān)控系統(tǒng)、臺站智慧化平臺及監(jiān)測報警等模塊組成。

3.2.1 智慧化平臺硬件

銅陵市轉(zhuǎn)播臺硬件升級完成后，4 臺發(fā)射機中有3 臺擁有數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，只要發(fā)射機廠家提供協(xié)議，數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)即可直接讀取發(fā)射機相關(guān)數(shù)據(jù)。另有1 臺發(fā)射機無數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，只能進行硬采集，本方案采用的是匯鑫MD9931 采集器，對該發(fā)射機各項數(shù)據(jù)進行采集。4 臺發(fā)射機數(shù)據(jù)采集后，通過交換機將數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器進行處理。

3.2.2 智慧化平臺軟件功能

銅陵市轉(zhuǎn)播臺智慧化平臺軟件采用多層C/S+B/S 混合結(jié)構(gòu)設(shè)計，發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)軟件和供配電監(jiān)測系統(tǒng)軟件采用C/S+B/S 混合結(jié)構(gòu)[5]，實現(xiàn)各項數(shù)據(jù)采集、發(fā)射機控制及多客戶端監(jiān)測，并將采集的數(shù)據(jù)及其他工作數(shù)據(jù)上傳到服務(wù)器。

4 結(jié)語

銅陵市轉(zhuǎn)播臺智慧化建設(shè)從實際情況出發(fā)，用有限經(jīng)費完成臺站智慧化升級，配合臺站現(xiàn)有的播出節(jié)目監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測和安防監(jiān)控系統(tǒng)，基本實現(xiàn)了有人值守、無人值班的工作要求。系統(tǒng)經(jīng)過近一年的運行，所有模塊工作穩(wěn)定，符合設(shè)計要求，很好地保障了臺站的安全播出工作。