廣播發射機房環境監控系統的設計與實現

李愛民

摘 要 隨著計算機信息自動化在廣播發射機房的廣泛應用，中短波發射機房環境監控已成為廣播發射臺深入探討的課題。本文介紹了廣播發射機房環境監控系統的主要功能及特點，并給出了系統設計的具體流程和實現結果。

關鍵詞 廣播 發射機房 環境監控

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A

0 引言

廣播發射臺，由發射機、天饋線系統、節目傳送系統、供電系統四個部分組成。目前，大部分發射臺中短波廣播發射機房均已實現發射機房運行監控系統、天線自動交換系統、節傳自動化系統及供電自動監控系統等子系統的建設，為實現“有人留守、無人值班”的運行模式奠定了基礎。隨著信息技術的迅猛發展，廣播自動化又一次進入蓬勃發展時期，為了適應信息社會的需求，部分臺站正在積極探索“無人留守、無人值班”運行模式。在這個大背景下，為了實現這樣的運行模式，對發射機房環境監控的需求日趨明顯。本文就此對廣播發射機房環境監控系統的設計和技術要求進行分析，針對其功能的實現進行了論述。

1 廣播發射機房環境監控系統組成

中短波廣播發射機房環境監控系統是利用計算機技術，實現對機房環境、設備的運行情況，消防、安保等綜合系統進行實時監控。一旦機房環境發生變化時，可通過系統的遙測和遙信功能，在第一時間進行故障預警、報警、定位等。實現運行環境出現異常時能立即報警并通知有關人員到現場處理。

以一個中短波廣播發射機房環境監控系統為例，系統拓樸結構圖如圖1所示：

2 機房環境監控系統主要功能及特點

2.1 系統功能

廣播發射機房環境監控系統包括：機器運行狀況實時監測、電力運行情況實時監測、環境參數的監測與報警、安防系統監控等。通過對機房內各種設備運行參數的監測，如：發射機運行表值，配電電壓、電流表值、UPS電源，空調設備，空氣溫、濕度，給排水系統，開關狀態，開關控制環境狀況等模擬量、數字開關量統一接入系統。實現對開關控制輸出量進行遠程操作。

2.2 主要特點

（1）系統采用B/S結構，無需安裝客戶端便可遠程監控瀏覽（通過IE瀏覽器即可實現監控管理，操作簡單，運行維護方便。

（2）通過策略配置，滿足用戶各種報警組合的需求。現場報警時，報警可通過短信、電話、聲光警號等來實現。

（3）支持異構網絡組網，標準的TCP/IP協議。可以通過帶內或帶外通道低成本實現聯網監控和管理，在現有的基于IP網絡構架上無需再組建專網實現監控功能，可隨時擴容升級，IP聯網互通。

（4）采用多用戶分級管理模式，具有分級部署的能力，嵌入式集中監控主機，集中監控和管理整個機房的動力環境設備等。

（5）通過權限分級管理，中控機房可直接采集、監控、處理相關信息；管理人員通過授權監控機房各系統運行狀況。

（6）監控現場依靠監控系統實現實時報警，為突發事件提供準確的事實依據。

（7）系統中對于被監控機房的供配電、環境、消防、給排水監測等實現集中綜合管理和監控等功能。

（8）監控系統客戶端支持WindowsXP、Windows7操作系統，采用SQL數據庫，通過NMS2056的嵌入式系統，實現跨平臺式管理。

（9）系統設計滿足24小時全天候正常運行。

3 機房環境監控系統設計的實現

根據中短波廣播發射機房監控的實際需求，發射機房的環境監控主要考慮供電、風機、空調、溫濕度、漏水、消防、安防七個因素。如圖2所示，發射機房環境監控系統包含：電力監測、風機監控、空調監控、溫濕度監測、漏水監測、消防煙霧報警及安防監控七個子系統。以下就各子系統主要功能及特點的實現進行介紹。

（1）電力監測子系統：廣播發射機房電力監測由供電系統監測、配電開關監測、UPS監測及蓄電池檢測組成。

（2）三相市電參數監測：采用YM-B1多功能智能電表實現對三相市電進行監測。它可以監測市電的電壓、電流、頻率、功率因數、有功功率、無功功率、視在功率、電能等參數，測量范圍相電壓有效值0～275V，相電流有效值0～50A。該電表支持MODBUS通信協議多點組網，通過RS-485接口將取樣數據上傳計算機。

（3）配電開關監測：如圖3所示，對于配電開關的監測采用開關監測模塊進行監測。以ZHT-DS85I型多路市電&開關監測模塊為例，它可同時監測8路市電、5路開關量，對配電系統監測非常適用；其功能特點：

①采用獨立MCU控制，通過模塊面板指示燈即可直觀了解市電、開關狀況；②輸入端口具備脈沖群和靜電保護；③采用RS-485通信接口，可實現遠程監測。

（4）UPS監測：采用UPS監測模塊實現對機房UPS運行情況的監測。UPS監測模塊一般最多可實現4路UPS（RS232接口）數據采集；對每個監測量都可設置報警上下限，可采集輸入輸出電壓、輸出電流、輸出有功功率、負載、輸入輸出頻率、電池電壓、以及工作狀態等。

（5）蓄電池檢測：在發射機房，蓄電池主要是用在高低壓配電系統中，如果使用不當或者不能及時維護，經常會導致蓄電池組中個別電池的早期失效。因此，為保證不間斷供電系統的安全可靠運行，對蓄電池進行實時在線監測和故障診斷是蓄電池維護工作的一個重要任務。

ZHT-BAT-MS是專門針對UPS電池組、通信48V電池組等實現在線監測而開發的電池數據采集儀，它實現對電池組中單體電壓、電流、溫度、總電壓等參數的數據采集，實時掌握電池組的工作狀態，保證了電池組的安全運行。ZHT-BAT-MS提供RS485通信接口，能夠接入到遠程監控系統中實現遠程管理。把電池組的潛在危險排除在萌芽狀態，有效地保證了不間斷電源系統的安全性。功能特點如下：endprint

①實現1組UPS電池或2組48V通信電池的單體電壓、電流、溫度、總電壓的數據采集。②采集電路、通信接口與輸入電源完全隔離，對原有UPS系統沒有任何影響，設備可靠性高。③采集精度高、采集速度快。④具備RS-485通信接口，實現遠程監控功能。⑤具有LED狀態指示，能迅速直觀了解ZHT-BAT-MS系統的工作狀態。

（6）風機監控子系統：中短波廣播發射機主要分為水冷和風冷兩種，風機是發射機常見的設備之一。風機監控是采用傳感器，對機房里面的風機進行監控。它利用微壓差開關對風機的進、出風口的風壓進行監控，通過微壓差開關的監測來判斷風機的過濾網是否堵塞。

（7）空調監控子系統：使用空調模塊可以實現對機房空調的遠程控制，也可通過設置實現空調運行的自動控制。如圖4所示，將ZHT-AC485空調控制器接入環境監控系統的RS-485接口，管理主機通過以太網訪問環境監控系統主機，通過集中監控軟件與控制器通信，從而使用戶可以遠程控制多臺機房空調。

在機房環境監控系統中，可以設置三種自動控制方式供選擇：溫度控制、定時控制、周期控制。同時系統空調控制模塊內還具備一些輔助功能：遠程查看機房溫度、空調狀態、設置空調來電自啟動等。

（8）溫濕度監測子系統：采用溫濕度傳感器采集機房室內溫度和濕度值，并通過通信接口將數據回傳到上位機。溫濕度傳感器一般分為電流型和數字型兩種。在本方案中采用了ZHT-PTH485 數字型溫濕度傳感器。這種數字型溫濕度傳感器采用MODBUS通信協議，可實現多點組網。同時通過RS-485串口實現與計算機的連接，最遠傳輸距離1km；可自定義通信速率，最高支持19600kps。

（9）漏水監測子系統：漏水檢測有定位式和區域式兩種實現方式。

①定位式漏水檢測：采用TTSIM-1A傳感器接口模塊，一旦檢測到液體，模塊即通過一個LED發出泄漏指示，并啟動繼電器，產生本機無電壓觸點閉合。同時TTSIM-1A模塊還可通過多種標準協議與TraceTek TTDM-128等主監控系統、或直接與PLC（可編程邏輯控制器）或其它主機系統進行通信。可監控長達150米（500英尺）的TraceTek傳感電纜。這種方式成本低廉、無需進行現場校準。

②區域式漏水檢測：區域式漏水檢測通常用于小型區域需要進行泄漏檢測的低成本漏水檢測。它具有實時響應快、性價比高、安裝方便等特點，對機房環境設備的安全運行起到有效的監護作用。

（10）消防煙霧報警子系統：采用煙霧探測器、離子式煙霧探測器對各區域消防煙霧報警進行保護。以ZHT-PS02型煙霧探測器離子式煙霧探測器為例，其采用光電信號處理技術，內置的微電腦采用模糊智能控制，當檢測到煙霧濃度超標時，立即聲光報警，并輸出繼電器常開或常閉信號。

（11）安防監控子系統：安防監控子系統由門禁控制系統、視頻監控和防盜入侵監控三個模塊組成。

①門禁監控：門禁控制系統（磁卡、IC卡、感應卡、指紋門）通過門禁控制器提供的協議或ZHT-NMCenter集成的門禁管理軟件來監測門的開關狀態。結合非接觸感應智能卡獨特的安全性、電控門鎖、門磁碰、紅外感應設備及網絡通信，組成智能安全的“出入”控制系統，并具有網絡聯結的保安、監控功能。

②視頻監控：如圖5所示，視頻監控子系統是通過視頻服務，將攝像機的圖片信息發傳到監控主機。

a.錄像方式：每臺攝像機的硬盤錄像方式可靈活設置，包括無間斷實時錄像、預設時間段錄像、報警預錄像、移動偵測錄像以及聯動觸發等多種方式。機房內重要區域設24小時錄像，出入通道及辦公區域可設為定時錄像或利用視頻和門禁、安防（雙鑒）之間的聯動功能設為觸發錄像，減小視頻數據容量。另外，系統支持當硬盤存滿時可自動從頭覆蓋，循環錄像。

b.圖像控制：可靈活調節視頻圖像的亮度、對比度、飽和度、色調等，設置畫面質量和壓縮比；支持任意時刻圖像的抓拍和存儲。

c.視頻查詢：錄像資料的檢索：系統提供錄像資料檢索通道，在硬盤錄像機、視頻子系統管理服務器、保安監控終端以及服務管理平臺上均可進行錄像資料的檢索回放，且可根據錄像的類型（定時錄像、觸發錄像、抓拍等）、通道和錄像時間等多種條件進行組合檢索。

d.錄像資料的回放控制：可利用拖拽功能選擇任意時間點的回放，同時回放速度可調（至少具備四種速度：-2、2、4、8速），回放時不影響系統正常錄像。

e.視頻聯動控制：系統聯運控制主要通過系統服務管理平臺服務器實現，系統和門禁、監控系統保持良好通訊，當有報警發生，視頻監控界面可根據報警設備或區域相關代碼聯動切換到最近的視頻畫面，同時進行錄像。

③防盜入侵監控：系統通過紅外雙鑒探測器實現機房防盜報警功能。在軟件上可以直觀地看到紅外報警探頭的觸發情況。同時報警信息也可以通過電話、短信等方式即時通知到監控人員。

系統采用美觀型室內天花安裝被動紅外線移動探測器，新穎別致，更具裝飾效果，具有二級自動脈沖數調節、自動溫度補償及外殼阻燃等優點。

4 結束語

本系統設計功能齊全、可靠性高、性能穩定；并留有足夠的硬件采集接口，便于今后實現其它功能擴展。

參考文獻

[1] 李軍著.異構無線網絡融合理論與技術實現.電子工業出版社，2009.

[2] 許龍飛.web數據庫技術與應用——數據庫應用系列教材.科學出版社，2005.

[3] 滿昌勇著.計算機網絡基礎.清華大學出版社，2010.endprint

①實現1組UPS電池或2組48V通信電池的單體電壓、電流、溫度、總電壓的數據采集。②采集電路、通信接口與輸入電源完全隔離，對原有UPS系統沒有任何影響，設備可靠性高。③采集精度高、采集速度快。④具備RS-485通信接口，實現遠程監控功能。⑤具有LED狀態指示，能迅速直觀了解ZHT-BAT-MS系統的工作狀態。

（6）風機監控子系統：中短波廣播發射機主要分為水冷和風冷兩種，風機是發射機常見的設備之一。風機監控是采用傳感器，對機房里面的風機進行監控。它利用微壓差開關對風機的進、出風口的風壓進行監控，通過微壓差開關的監測來判斷風機的過濾網是否堵塞。

（7）空調監控子系統：使用空調模塊可以實現對機房空調的遠程控制，也可通過設置實現空調運行的自動控制。如圖4所示，將ZHT-AC485空調控制器接入環境監控系統的RS-485接口，管理主機通過以太網訪問環境監控系統主機，通過集中監控軟件與控制器通信，從而使用戶可以遠程控制多臺機房空調。

在機房環境監控系統中，可以設置三種自動控制方式供選擇：溫度控制、定時控制、周期控制。同時系統空調控制模塊內還具備一些輔助功能：遠程查看機房溫度、空調狀態、設置空調來電自啟動等。

（8）溫濕度監測子系統：采用溫濕度傳感器采集機房室內溫度和濕度值，并通過通信接口將數據回傳到上位機。溫濕度傳感器一般分為電流型和數字型兩種。在本方案中采用了ZHT-PTH485 數字型溫濕度傳感器。這種數字型溫濕度傳感器采用MODBUS通信協議，可實現多點組網。同時通過RS-485串口實現與計算機的連接，最遠傳輸距離1km；可自定義通信速率，最高支持19600kps。

（9）漏水監測子系統：漏水檢測有定位式和區域式兩種實現方式。

①定位式漏水檢測：采用TTSIM-1A傳感器接口模塊，一旦檢測到液體，模塊即通過一個LED發出泄漏指示，并啟動繼電器，產生本機無電壓觸點閉合。同時TTSIM-1A模塊還可通過多種標準協議與TraceTek TTDM-128等主監控系統、或直接與PLC（可編程邏輯控制器）或其它主機系統進行通信。可監控長達150米（500英尺）的TraceTek傳感電纜。這種方式成本低廉、無需進行現場校準。

②區域式漏水檢測：區域式漏水檢測通常用于小型區域需要進行泄漏檢測的低成本漏水檢測。它具有實時響應快、性價比高、安裝方便等特點，對機房環境設備的安全運行起到有效的監護作用。

（10）消防煙霧報警子系統：采用煙霧探測器、離子式煙霧探測器對各區域消防煙霧報警進行保護。以ZHT-PS02型煙霧探測器離子式煙霧探測器為例，其采用光電信號處理技術，內置的微電腦采用模糊智能控制，當檢測到煙霧濃度超標時，立即聲光報警，并輸出繼電器常開或常閉信號。

（11）安防監控子系統：安防監控子系統由門禁控制系統、視頻監控和防盜入侵監控三個模塊組成。

①門禁監控：門禁控制系統（磁卡、IC卡、感應卡、指紋門）通過門禁控制器提供的協議或ZHT-NMCenter集成的門禁管理軟件來監測門的開關狀態。結合非接觸感應智能卡獨特的安全性、電控門鎖、門磁碰、紅外感應設備及網絡通信，組成智能安全的“出入”控制系統，并具有網絡聯結的保安、監控功能。

②視頻監控：如圖5所示，視頻監控子系統是通過視頻服務，將攝像機的圖片信息發傳到監控主機。

a.錄像方式：每臺攝像機的硬盤錄像方式可靈活設置，包括無間斷實時錄像、預設時間段錄像、報警預錄像、移動偵測錄像以及聯動觸發等多種方式。機房內重要區域設24小時錄像，出入通道及辦公區域可設為定時錄像或利用視頻和門禁、安防（雙鑒）之間的聯動功能設為觸發錄像，減小視頻數據容量。另外，系統支持當硬盤存滿時可自動從頭覆蓋，循環錄像。

b.圖像控制：可靈活調節視頻圖像的亮度、對比度、飽和度、色調等，設置畫面質量和壓縮比；支持任意時刻圖像的抓拍和存儲。

c.視頻查詢：錄像資料的檢索：系統提供錄像資料檢索通道，在硬盤錄像機、視頻子系統管理服務器、保安監控終端以及服務管理平臺上均可進行錄像資料的檢索回放，且可根據錄像的類型（定時錄像、觸發錄像、抓拍等）、通道和錄像時間等多種條件進行組合檢索。

d.錄像資料的回放控制：可利用拖拽功能選擇任意時間點的回放，同時回放速度可調（至少具備四種速度：-2、2、4、8速），回放時不影響系統正常錄像。

e.視頻聯動控制：系統聯運控制主要通過系統服務管理平臺服務器實現，系統和門禁、監控系統保持良好通訊，當有報警發生，視頻監控界面可根據報警設備或區域相關代碼聯動切換到最近的視頻畫面，同時進行錄像。

③防盜入侵監控：系統通過紅外雙鑒探測器實現機房防盜報警功能。在軟件上可以直觀地看到紅外報警探頭的觸發情況。同時報警信息也可以通過電話、短信等方式即時通知到監控人員。

系統采用美觀型室內天花安裝被動紅外線移動探測器，新穎別致，更具裝飾效果，具有二級自動脈沖數調節、自動溫度補償及外殼阻燃等優點。

4 結束語

本系統設計功能齊全、可靠性高、性能穩定；并留有足夠的硬件采集接口，便于今后實現其它功能擴展。

參考文獻

[1] 李軍著.異構無線網絡融合理論與技術實現.電子工業出版社，2009.

[2] 許龍飛.web數據庫技術與應用——數據庫應用系列教材.科學出版社，2005.

[3] 滿昌勇著.計算機網絡基礎.清華大學出版社，2010.endprint

①實現1組UPS電池或2組48V通信電池的單體電壓、電流、溫度、總電壓的數據采集。②采集電路、通信接口與輸入電源完全隔離，對原有UPS系統沒有任何影響，設備可靠性高。③采集精度高、采集速度快。④具備RS-485通信接口，實現遠程監控功能。⑤具有LED狀態指示，能迅速直觀了解ZHT-BAT-MS系統的工作狀態。

（6）風機監控子系統：中短波廣播發射機主要分為水冷和風冷兩種，風機是發射機常見的設備之一。風機監控是采用傳感器，對機房里面的風機進行監控。它利用微壓差開關對風機的進、出風口的風壓進行監控，通過微壓差開關的監測來判斷風機的過濾網是否堵塞。

（7）空調監控子系統：使用空調模塊可以實現對機房空調的遠程控制，也可通過設置實現空調運行的自動控制。如圖4所示，將ZHT-AC485空調控制器接入環境監控系統的RS-485接口，管理主機通過以太網訪問環境監控系統主機，通過集中監控軟件與控制器通信，從而使用戶可以遠程控制多臺機房空調。

在機房環境監控系統中，可以設置三種自動控制方式供選擇：溫度控制、定時控制、周期控制。同時系統空調控制模塊內還具備一些輔助功能：遠程查看機房溫度、空調狀態、設置空調來電自啟動等。

（8）溫濕度監測子系統：采用溫濕度傳感器采集機房室內溫度和濕度值，并通過通信接口將數據回傳到上位機。溫濕度傳感器一般分為電流型和數字型兩種。在本方案中采用了ZHT-PTH485 數字型溫濕度傳感器。這種數字型溫濕度傳感器采用MODBUS通信協議，可實現多點組網。同時通過RS-485串口實現與計算機的連接，最遠傳輸距離1km；可自定義通信速率，最高支持19600kps。

（9）漏水監測子系統：漏水檢測有定位式和區域式兩種實現方式。

①定位式漏水檢測：采用TTSIM-1A傳感器接口模塊，一旦檢測到液體，模塊即通過一個LED發出泄漏指示，并啟動繼電器，產生本機無電壓觸點閉合。同時TTSIM-1A模塊還可通過多種標準協議與TraceTek TTDM-128等主監控系統、或直接與PLC（可編程邏輯控制器）或其它主機系統進行通信。可監控長達150米（500英尺）的TraceTek傳感電纜。這種方式成本低廉、無需進行現場校準。

②區域式漏水檢測：區域式漏水檢測通常用于小型區域需要進行泄漏檢測的低成本漏水檢測。它具有實時響應快、性價比高、安裝方便等特點，對機房環境設備的安全運行起到有效的監護作用。

（10）消防煙霧報警子系統：采用煙霧探測器、離子式煙霧探測器對各區域消防煙霧報警進行保護。以ZHT-PS02型煙霧探測器離子式煙霧探測器為例，其采用光電信號處理技術，內置的微電腦采用模糊智能控制，當檢測到煙霧濃度超標時，立即聲光報警，并輸出繼電器常開或常閉信號。

（11）安防監控子系統：安防監控子系統由門禁控制系統、視頻監控和防盜入侵監控三個模塊組成。

①門禁監控：門禁控制系統（磁卡、IC卡、感應卡、指紋門）通過門禁控制器提供的協議或ZHT-NMCenter集成的門禁管理軟件來監測門的開關狀態。結合非接觸感應智能卡獨特的安全性、電控門鎖、門磁碰、紅外感應設備及網絡通信，組成智能安全的“出入”控制系統，并具有網絡聯結的保安、監控功能。

②視頻監控：如圖5所示，視頻監控子系統是通過視頻服務，將攝像機的圖片信息發傳到監控主機。

a.錄像方式：每臺攝像機的硬盤錄像方式可靈活設置，包括無間斷實時錄像、預設時間段錄像、報警預錄像、移動偵測錄像以及聯動觸發等多種方式。機房內重要區域設24小時錄像，出入通道及辦公區域可設為定時錄像或利用視頻和門禁、安防（雙鑒）之間的聯動功能設為觸發錄像，減小視頻數據容量。另外，系統支持當硬盤存滿時可自動從頭覆蓋，循環錄像。

b.圖像控制：可靈活調節視頻圖像的亮度、對比度、飽和度、色調等，設置畫面質量和壓縮比；支持任意時刻圖像的抓拍和存儲。

c.視頻查詢：錄像資料的檢索：系統提供錄像資料檢索通道，在硬盤錄像機、視頻子系統管理服務器、保安監控終端以及服務管理平臺上均可進行錄像資料的檢索回放，且可根據錄像的類型（定時錄像、觸發錄像、抓拍等）、通道和錄像時間等多種條件進行組合檢索。

d.錄像資料的回放控制：可利用拖拽功能選擇任意時間點的回放，同時回放速度可調（至少具備四種速度：-2、2、4、8速），回放時不影響系統正常錄像。

e.視頻聯動控制：系統聯運控制主要通過系統服務管理平臺服務器實現，系統和門禁、監控系統保持良好通訊，當有報警發生，視頻監控界面可根據報警設備或區域相關代碼聯動切換到最近的視頻畫面，同時進行錄像。

③防盜入侵監控：系統通過紅外雙鑒探測器實現機房防盜報警功能。在軟件上可以直觀地看到紅外報警探頭的觸發情況。同時報警信息也可以通過電話、短信等方式即時通知到監控人員。

系統采用美觀型室內天花安裝被動紅外線移動探測器，新穎別致，更具裝飾效果，具有二級自動脈沖數調節、自動溫度補償及外殼阻燃等優點。

4 結束語

本系統設計功能齊全、可靠性高、性能穩定；并留有足夠的硬件采集接口，便于今后實現其它功能擴展。

參考文獻

[1] 李軍著.異構無線網絡融合理論與技術實現.電子工業出版社，2009.

[2] 許龍飛.web數據庫技術與應用——數據庫應用系列教材.科學出版社，2005.

[3] 滿昌勇著.計算機網絡基礎.清華大學出版社，2010.endprint