光調(diào)制解調(diào)器在設備遠距離通訊中的應用

摘 要：文章從工作實際出發(fā)，詳細介紹了為了更全面可靠的實現(xiàn)對數(shù)十公里外的設備進行遠程監(jiān)控，確保廣播的播出安全，通過探索，以光調(diào)制解調(diào)器來達到目的的廣播電視監(jiān)控機房解決方案。

關(guān)鍵詞：光調(diào)制解調(diào)器；遠程通訊；發(fā)射機；轉(zhuǎn)動天線

1 概述

我國許多廣播電視發(fā)射臺坐落在高山、邊遠地區(qū)，環(huán)境艱苦、條件惡劣，工作人員還直接受到天線電磁波的輻射，因此實現(xiàn)遠程監(jiān)控是各發(fā)射臺工作努力方向。近年來隨著我臺發(fā)射機穩(wěn)定性提高及機房硬件條件、自動化技術(shù)的不斷進步，使得這種工作模式已具備條件。

我臺的所有發(fā)射機、天線及其它附屬設備已經(jīng)實現(xiàn)了計算機的本地自動化，而作為值班場所的中控機房則位于遠離技術(shù)區(qū)40公里的地方，因此如何建立一個完善的遠程設備監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程的數(shù)據(jù)信號和控制命令的同步傳送，使值班人員可以遠程完成對發(fā)射機、轉(zhuǎn)動天線運行狀況了的解、操作控制及簡單故障處理等功能，就成為解決電臺發(fā)展上的一個首要問題。

為了實現(xiàn)這個目標，我們本著功能完善、實用可靠、操作簡單的原則，經(jīng)過多方考察、反復試驗，最后決定在技術(shù)區(qū)與中控機房間架設光纖，并利用光調(diào)制解調(diào)器來實現(xiàn)在遠程對設備的監(jiān)控。

1.1 通訊系統(tǒng)組成

我們在處理發(fā)射機和天線時通訊時，以光纖作為傳輸媒介，整個系統(tǒng)由光纖和一對光調(diào)制解調(diào)器組成。光調(diào)制解調(diào)器分為光發(fā)送機和光接收機，其作用是將經(jīng)過長距離光纖衰減和畸變后的微弱光信號放大、對失真的脈沖波形進行整形、校正生成一定強度的光信號，繼續(xù)向前方以保證良好的通信質(zhì)量。

光纖通信因其頻帶寬，容量大等優(yōu)點而迅速發(fā)展成為當今信息傳輸?shù)闹饕问剑獙崿F(xiàn)光通信就必須進行光的調(diào)制解調(diào)，因此作為光纖通信系統(tǒng)的關(guān)鍵器件，光調(diào)制解調(diào)器正受到越來越多的關(guān)注。目前，一些國產(chǎn)的光調(diào)制解調(diào)器已經(jīng)具備了相當完善的串口通訊功能，且價格合理，有很高的性價比。

1.2 光調(diào)制解調(diào)器簡介

光調(diào)制解調(diào)器提供了RS-232/485/422串口轉(zhuǎn)光纖功能。它由發(fā)送、接收、控制、接口及電源等部分組成。數(shù)據(jù)終端設備以二進制串行信號形式提供發(fā)送的數(shù)據(jù)，經(jīng)接口轉(zhuǎn)換為內(nèi)部邏輯電平送入發(fā)送部分，經(jīng)調(diào)制電路調(diào)制成線路要求的信號向線路發(fā)送。接收部分接收來自線路的信號，經(jīng)濾波、反調(diào)制、電平轉(zhuǎn)換后還原成數(shù)字信號送入數(shù)字終端設備。類似于電通信中對高頻載波的調(diào)制與解調(diào)，光調(diào)制解調(diào)器可以對光信號進行調(diào)制與解調(diào)。不管是模擬系統(tǒng)還是數(shù)字系統(tǒng)，輸入到光發(fā)射機帶有信息的電信號，都通過調(diào)制轉(zhuǎn)換為光信號。光載波經(jīng)過光纖線路傳輸?shù)浇邮斩耍儆山邮諜C通過解調(diào)把光信號轉(zhuǎn)換為電信號。

我們使用的光調(diào)制解調(diào)器是奧泰科的UT-277，它的傳輸距離遠，可靠性高。支持異步RS-232。

RS-485 RS-422通信接口，控制方式簡單，適應各類軟件能力強，通信距離最遠可達多模2公里，單模20公里。RS-232信號的傳輸速率最高為115.2KBPS，具有優(yōu)良的電磁兼容性和電磁抗干擾性，可以大大提高系統(tǒng)的傳輸性能，有效的避免了惡劣環(huán)境下雷擊、浪涌和電磁干擾等對設備通信的威脅。

2 在轉(zhuǎn)動天線遠距離控制中的應用

轉(zhuǎn)動天線系統(tǒng)以歐姆龍公司CJ1G系列PLC作為下位機，主要處理天線的角度、轉(zhuǎn)動時間等信息，以日本安川的VARISPEED中的G7型變頻器作為執(zhí)行機構(gòu)去控制變頻電機工作。而上位機則采用 Visual Basic編寫的人機界面，主要監(jiān)測發(fā)射機的運行狀態(tài)和天線的情況、系統(tǒng)是否運行正常以及發(fā)射機運行圖的下載，使PLC能按照運行圖自動完成轉(zhuǎn)動到發(fā)射機所需天線角度，具有良好的交互性和實用性，操作簡單方便。

3 在發(fā)射機遠距離控制中的應用

發(fā)射機的嵌入式中央控制系統(tǒng)直接控制發(fā)射機的邏輯控制系統(tǒng)和自動調(diào)諧系統(tǒng)，它提供了兩套主機：本地主機和遙控主機，并各帶一個鍵盤。本地主機安裝在發(fā)射機電控箱內(nèi)，而遙控主機可放在數(shù)十公里的中控機房，接收從本地主機所傳送的數(shù)據(jù)和信息，可通過遠程鍵盤操作和數(shù)據(jù)監(jiān)測。

兩套主機在設計時，已經(jīng)留有DB15的串口，在連接光調(diào)制解調(diào)器和主機時按RS485標準接法接線。所選用的監(jiān)控模塊具有標準的RS232接口，通信距離可達1000m，在接入計算機之前，使用一個RS485/232接口轉(zhuǎn)換器和計算機串口相連，實現(xiàn)遠程通信，對uPS設備進行監(jiān)控為了解決干擾問題，我們把光調(diào)制解調(diào)器到發(fā)射機端口的電纜線改用帶屏蔽的雙絞線，盡量縮短電纜線的長度以減小或消除干擾。在使用時通過光纖來傳輸RS485信號，可以有效的解決因發(fā)射機的電磁干擾、電位差等因素對RS485的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，保證通信的安全。

4 應用中的幾個問題

線路連接后，由于設備區(qū)是有多部大功率發(fā)射機，總功率高達幾千KW，工作頻率從幾MHz到幾十MHz，在應用過程中出現(xiàn)的一些問題大多與高頻干擾有關(guān)，主要表現(xiàn)在：發(fā)射機的控制系統(tǒng)受通訊干擾造成持續(xù)的聲音和信息告警；在中控機房的發(fā)射機遙控主機不能顯示正常的操作界面，而變?yōu)閬y碼或花屏；遙控主機所用鍵盤指示燈顯示異常，也無法進行各項操作；發(fā)射機的自動化控制系統(tǒng)因本身傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量大，受干擾明顯，發(fā)射機與自動化系統(tǒng)間的通訊出現(xiàn)中斷或延遲，無法進行正常的自動操作。

為此，我們經(jīng)過多次探索與試驗，發(fā)現(xiàn)可以從幾方面改進來減少此類的干擾：

4.1 線纜的選擇與制作

4.1.1 應盡量采用高品質(zhì)的線與接插件（金屬外殼的DB15），質(zhì)量較次的在正常測試和試驗中都正常，但在如此惡劣的環(huán)境中長期使用時，將成為隱患。

4.1.2 使用帶屏蔽層的線纜，并將設備外殼與屏蔽層接到一起，這樣可以更好地將信號與外界環(huán)境隔離，防止被高頻干擾，同時也防止線纜在南方潮濕的環(huán)境下受潮。

4.1.3 在設備與光調(diào)制解調(diào)器間的線纜盡量短。

4.2 接地的處理

接地處理不當往往會導致系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作甚至危及系統(tǒng)安全。在本系統(tǒng)中，RS485傳輸網(wǎng)絡、線纜、光調(diào)制解調(diào)器的接地同樣也是很重要的，在工作環(huán)境比較惡劣和傳輸距離較遠的情況下，對于接地的要求更為嚴格。

由于是小信號的傳輸，此處將線纜采用屏蔽層單端接地的方法，避免因屏蔽層的封閉回路而造成兩接地點間的電流環(huán)路。

5 結(jié)束語

系統(tǒng)在本單位運行期間，穩(wěn)定可靠，光調(diào)制解調(diào)器所產(chǎn)生的延遲在0.5秒以內(nèi)，完全滿足系統(tǒng)設計要求。實現(xiàn)了在中控機房遠程實時監(jiān)測設備的任何動態(tài)，在發(fā)射機發(fā)生異態(tài)的同時，快速采取應對措施，盡量縮短故障處理時間，確保播音優(yōu)質(zhì)安全，在一定程度上提高機房的設備維護、應急處理能力，為我臺的安全播音提供有力保障。

參考文獻

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