基于SW—100F短波發射機自動化功能擴展的探析

王再福

摘 要 本文針對SW-100F短波發射機自動化系統存在不足進行了分析，提出了解決和改進方法，并結合當前電子信息技術對其自動化系統功能擴展提出展望。

關鍵詞 發射機 自動化 工控機 改進方法

中圖分類號：TN838 文獻標識碼：A

Based on SW-100f Shortwave Transmitter

Automation Function Extension Analysis

WANG Zaifu

（State General Administration of Press and Publication， Radio and Television QiLiuYiTai， Yong'an， Fujian 366000）

Abstract This article in view of the SW - 100 - f shortwave transmitter automation system shortcomings are analyzed， and the improved methods to solve this problem is presented， and combined with the current electronic information technology extension of the automation system function outlook is put forward.

Key words transmitter； automation； industrial control； method

0 引言

我臺配備的SW-100F短波發射機是2001年仿上世紀八十年代產品，基于當時計算機電子信息技術水平，發射機自動化程度受到一定的局限，既自動化程度不高。面對著日新月異的電子信息時代，在國家沒有下達此類發射機退役之時，作為維護工作者，如何把設備維護好，使它勝任廣播實驗覆蓋任務是我們的職責。因此，圍繞如何應用先進的計算機自動化技術實現對發射設備的自動操控。從而提高設備安全傳輸發射工作效率，提高播音質量，提高設備的穩定性，最大程度減少設備的損耗。為此，筆者針對SW-100F型短波發射機運行維護中出現的問題和存在不足，以及總結歷次針對發射機穩定性運維技術改進的基礎上，提出了應用計算機信息技術對發射機控制系統技術改造新思路。

1 SW-100F短波發射機存在的不足和改進措施

SW-100F短波發射機工作原理及功能許多文章皆有介紹，在此不再贅述。根據我臺數部發射機十幾年來運維經驗總結，以及經過多次改進后仍存在的幾個問題著重進行分析。

1.1時差問題

這里所指的時差問題是播音時間精準度的誤差問題。發射機工控機的時間要求是非常精準的，工作中曾因遇斷電、干擾等問題致使工控機日期和時間發生誤差變化。這對于國家級發射臺，以秒為單位計時來說是潛在十分危險的隱患，因為它將直接造成發射機開關機倒頻出現差錯，造成停播事故的發生。以往通常是檢修班或當班同志校時，以確保工控機時間與中央臺報時準確無誤。但這給工作者帶來了巨大的精神壓力和一定的勞動強度。

改進方法：采用AT89C52單片機作為控制中心，GPS信號作為時間標準，設計按照發射機運行圖報警提示的時鐘，作為高精度、高可靠性的標準時鐘信號系統掌控支持發射機工控機精準運行（改進方法可參照“基于單片機的發射機精準時鐘的設計與實現”進行）。

1.2 調諧不到位問題

SW-100F短波發射機的自動調諧系統，因為采樣數據不準確，機械傳動器件銜接縫隙，模擬量受高頻或者雜波影響易出現調諧不到位故障。

改進方法：完善、改進發射機調諧系統功能，使發射機出現嚴重失配和失諧時能夠自動調回到正常值，同時對失配和失諧進行設定。

1.3 冷凝器效率問題

冷凝器效率不足致使夏天由于炎熱酷暑時，使水冷卻循環系統中的入水溫度和出水溫度處于相對比較高的狀態，不利于降低電子管溫度，這使得發射機效率降低，電子管壽命降低，維護成本增加。

改進方法：應用單片機AT89C51簡要地使用和匯編語言設計由傳感器與單片機組成發射機冷卻循環控制自動檢測控制系統。既可提高冷凝器效率，又可提高發射機的穩定性和可靠性，還可提高值檢工作效率，減輕值檢人員的勞動強度和精神壓力，促進了安全播出任務的完成（項目可應用FPGA開發板、壓力傳感器、溫度傳感器、開關量輸入板、模擬量輸入板、繼電器輸出板、直流電源等研制由FPGA實現的水循環冷卻系統水位及溫控監測系統）。

1.4 天線系統問題

天線系統網絡過于孤立，各個機房的天線相對于其他機房是獨立的。這對于自臺代播，最大限度的縮短停播時間存在天線互代問題。

改進方法：將我臺所有發射機輸出饋線系統安裝組成天線倒換系統，實現全臺發射機可通過倒換天線實現互代，一旦某發射機突發故障，即可實現快速的自臺代播。

1.5 冬防問題

發射機水循環系統在嚴冬季節，一旦夜晚氣溫降至冰點0℃時，如果沒有及時采用措施將發射機冷凝器水循環流動起來，那么極有可能受氣溫影響造成水管結冰爆裂。目前機房采取的手動方式開啟冷卻系統讓水循環流動，外加啟動多臺電暖器調節水泵房溫度。對于啟動了冬防系統，發射機自動化系統仍不能自動按氣溫掌控進行，而只能用人為手動操作開機，這難免增加了人為誤操作風險。

改進方法：可采用我臺研制《100kwPSM發射機冷凝器防凍自動控制器》，當冷凝器循環管道水溫≤5℃時，防凍控制系統將自動啟動。一方面將檢測到≤5℃的低水溫信號經狀態板顯示并發出告警，然后送入計算機記錄相關信息；另一方面啟動暖風機對冷凝器進行加熱，同時啟動水泵進行水循環（該系統僅使冷卻水流動，而風水交換器的風機并不工作），風水交換器中的冷卻水，通過循環流動，吸收了室內高氣溫，水溫不斷上升，由此避免冷凝器管道結冰，達到了防止風水交換器因氣溫驟降引起冷凝管爆裂的事故發生。endprint

1.6 高頻干擾問題

高頻干擾對調諧影響甚大，通過隔離放大板采樣過來的各表值模擬信號，接至A/D轉換板將模擬信號轉換成計算機能識別處理的數字信號，如圖1所示。如高前正調諧點，即V2柵流最大，所對應的M3驅動馬達是v1管陽極并聯槽路達到諧振。當高頻干擾對各表值模擬量產生影響時，計算機得到的就不是各表值真實狀態，這此時的高前槽路并沒達到諧振，影響發射機各設備元件壽命和發射機整機效率，使機器處于不穩定狀態。

圖1 自動化核心部件通訊

改進方法：采用銅皮將發射機箱進行高頻屏蔽，對工控機在進行整體箱式屏蔽和接地，對各數據傳輸線加抗干擾式磁環或者屏蔽線有效接地，將CT7隔離放大板和工控機隔離數字輸入板和輸出板中的集成芯片懸空腳與接地腳用小電容連接起來把干擾濾掉；網線可以用有帶金屬殼的水晶頭增加屏蔽效果，確保數據傳輸的準確無誤。

1.7 工控機故障問題

在整個自動化系統中，工控機是重要核心部件。所有的數據和指令都由工控機處理和傳遞。當工控機出現死機狀態，整個自動化程序和系統都卡死無響應，工控機的系統時間停滯，導致運行圖處于某一時刻，即不再按照運行圖執行開關機，倒換頻。

改進方法：配置安裝主備發射機工控機和工控機死機故障告警系統，確保某工控機死機時能夠快速互倒或告警提示。詳細改進方法在功能擴展章節介紹。

2 SW-100F短波發射機自動化功能的擴展

綜述SW-100F短波發射機存在的不足以及改進措施，對發射機自動化系統功能檢測得以對以下功能進行擴展可提高發射機可靠性、穩定性和安全性，實現發射機監測、監控、故障記錄、故障報警等功能。

2.1 故障記錄

自動記錄當前故障狀態，以分為單位進行文件存儲。操作人員在故障之后可清楚地查看故障類型，故障發生時間，故障恢復時間，操作人員也可以按日期查詢相應記錄，自動抄表功能。

2.2 自動頻率調度

服務器與局內網絡連通，實現發射機頻率運行圖的自動調度。在設置權限的前提下可對自動化程序操作，如臨時調度，可在自動化程序臨時調度里進行設置。

目前SW100f沒有聯網，工控機上的操作系統還是原始的dos系統，并沒有搭建數據庫。用C語言編寫的自動化系統在dos系統下運行，頻率、頻道、伺服位置，運行時間、天線、發射機號等重要數據以文件的形式保存起來，而不是保存在數據庫中，不便于查閱和調用。可將工控機系統升級為Microsoft Windows Server 2012或者Windows 2008，搭建SQL Server2012并建數據庫。將頻率信息，伺服位置，運行圖數據，各表表值等數據保存在數據庫中，方便查詢、調用。對于短波發射機要存儲的數據量大，若一個一個添加，那將耗費不少時間和精力；有了數據庫后，可以將以前的記錄下來的電子表格直接進行數據導入，方便快捷。

2.3 視頻監控

對目前機房大廳及機箱內監控系統進行整合，增加在機箱內全方位的監控網，尤其對高周區的真空器件，大電流、高電壓的電源區、控制機箱，做到無視覺死角的監控。此功能一方面保障了值班人員在工作時的人身安全，另一方面可以在設備故障時第一時間發現問題的產生原因。

2.4 故障報警

將信號采集、分析處理、無線通訊等功能集成在一起的智能設備。它的工作原理是將采集到的開關信號經過內部處理以短信形式傳輸到手機上。無論機房負責人身在何方（手機信號覆蓋區域），只要手機在手，就能第一時間知道機房設備故障信息，如圖2所示。智能短信報警器會根據預先設定，提供最實時的監測信息及報警信息，為我們隨時了解現場的情況提供了極大的方便與幫助，也有利于更加及時發現問題，迅速組織力量排除故障，確保安全播音。

2.5 工控機系統

工控機死機對于有人留守無人值班模式的檢修人員和監控人員來說，是比較難發現的，因為發射機的各項指標都處于正常狀況，僅僅是屏幕不再刷新運行圖時間指針。如何檢測一臺工控機是否還在正常運行，如果該工控機死機，如何在第一時間監測到并通知一線運維人員進行維護，避免停播與多播的風險。可以在發射機房設置一臺指定服務器對發射機房各臺工控機進行死機監測，如果確實死機，則觸發告警并通過改造后的故障告警方式實現短信告警或者用E-mail提醒監控機房，做到第一時間處理。工控機功能擴展部分核心代碼如下：

1. #function ping a host and output to file ping_monitor.log

2. #ping destination

3. function_ping （）

4. {

5. ping -c 3 192.168.1.123 > ping_monitor.log

6. }

7. #downtime detection and send email to SA

8. function_downtime_detection_AND_sendemail （）

9. {

10. if [ "`cat ping_monitor.log | grep Unreachable`" ！= "" ] ； then

11. /user/local/bin/sendEmail -f monitor_sys@163.com -t guangdian@139.com -s smtp.163.com -u "Server downtime" -xu monitor_sys -xp 123456789 -m "`date；echo "192.168.1.123" ` " fi

12. }

13. #main function

14. function_main （）

15. {

16. while true

17. do

18. function_ping ；

19. sleep 60

20. function_downtime_detection_AND_sendemail ；

21. sleep 60

22. done

23. }

24. function_main ；

功能介紹：⑴通過function_ping，每隔60秒對主機 192.168.1.123進行ping 操作，將輸出重定向到ping_monitor.log 文件中。⑵通過 function_downtime_detection_AND_sendemail，每隔60秒，通過ping_monitor.log判斷是否有沒有ping通的跡象，如果沒有，則采用sendEmail郵件（手機短信）報警。⑶監控間隔時間說明，可以將第一個sleep改為300，第二個sleep改為300，這樣每隔5分鐘監控一次。這個程序，只是發現工控機死機后監控并報警，但沒有自動切換功能。但是進一步優化和擴展程序就可以實現自動切換。比如可以通過在熱備機A上部署該程序，監控B，一旦B死機，則A執行浮動改IP和更新下層服務器arp列表即可。

3 結束語

綜述以上對SW-100F短波發射機自動化現狀分析，以及工作中發現其存在的問題，提出了對SW-100F短波發射機自動化功能擴展改進的優化方案。由于水平有限，不足之處在所難免，希望與同行共探討。

參考文獻

[1] SW100F短波廣播發射機技術說明書.中國航天科工集團二院二十三所.2001.6.

[2] 李全利.單片機原理及應用技術（第2版）.清華大學出版社，2010.6.

[3] 趙勇.基于單片機的發射機精準時鐘的設計與實現.廣播電視信息，2014.5.endprint