關于廣播電視發射臺自動化控制系統的實現和應用

聶強元

近年來，隨著自動控制技術、微電子技術、通信技術、網絡技術等新興科學技術的發展，也帶動了自動化控制系統在我國廣播電視發射臺中的快速應用與普及。無論是節目的自動播出、設備的遠程控制，以及“無人值班、有人留守、定期維護”的實現都離不開自動化控制系統的有效應用。本文結合工作實際，從我國廣播電視發射臺自動化控制系統的發展狀況出發，并就系統的設計實現和具體應用進行了分析與探討。

【關鍵詞】廣播電視發射臺 自動化 控制系統 設計 應用

廣播電視發射臺普遍裝設有多部發射機，不僅信號發送設備較多，而且換頻、換節目、換天線等操作頻繁，如采用人工操作很容易發生一些人為事故，導致停播、錯播等事故問題。而且隨著近年來，廣播電臺逐漸向著頻率專業化方向發展，播出頻率日益增多，發射臺的管理難度也正不斷加大，這都對發射臺自動化控制系統的需求非常迫切。因此，有必要加強廣播電視發射臺自動化控制系統的建設工作，以保障廣播電視的優質、安全播出，促進整個廣播電視行業更加健康、有序的發展。

1 我國廣播電視發射臺自動化控制系統的發展概況

在2000年以前，我國廣播電視的控制業務，主要是停留在監控本地區的中短波、調頻、開路電視和部分衛星電視廣播的播出質量和效果方面，且多數是采用人工監控和主觀評價的方法。隨著近年來網絡技術、通信技術、音頻視頻數字壓縮技術、遠程遙控遙測等技術的不斷發展和成熟，都給廣播電視控制的自動化、網絡化發展提供了可靠的技術保障。

在2001年，國家廣電總局頒布了《廣播影視科技“十五”計劃和2010年遠景規劃》，在規劃中要求建立以總局發射臺為主體，地方發射臺為補充，本地與遠程遙控相結合的廣播電視監控網絡。在2004年，國家廣電總局科技委七屆一次會議中，也明確提出了要加大自動化監控程序的研發，以自動化控制代替傳統的“人管機器”的管理模式。為貫徹落實遠景規劃目標和會議精神，我國各地方廣電部門近年來，都在逐年更新監控設備，并加強了自動化控制系統的建設與應用。

近年來，各地方廣播電視發射臺的控制技術，已逐步從單一的播出效果控制，向著節目制作控制、播出控制、傳輸控制，以及信息安全、播出安全等多方面發展。提高廣播電視節目的制作播出水平，保證播出的安全性與可靠性，將是廣播電視自動化控制系統未來主要的研究與發展方向。

2 自動化控制系統的設計原則

2.1 實時性

實時性反映了控制系統在出現事件時的響應能力，也是衡量控制系統性能的一個重要指標。要求自動控制系統應能實時采集發射機的工況參數，并能準確控制。

2.2 可靠性

可靠性是指自動控制系統穩定運行和無故障運行的能力。如控制系統本身出現可靠性問題，將會帶來嚴重的后果，如系統誤判、錯誤報警、錯誤動作等。為了提高系統的可靠性，可采用多種設計措施，如：提高系統的可靠性級別、采用抗干擾措施、在關鍵控制部件冗余配置、軟件采用容錯設計技術等等。

2.3 通用性

是指在設計時應考慮到不同設備的控制特點，使設計出的自動化控制系統具有通用性，可以適應不同發射機的監控要求。即使設備在更新換代后，系統經過適當調整后仍能滿足要求。

2.4 擴展性

是指自動控制系統能滿足不同規模的發射臺控制的需要，在設備或網絡更新后，系統也能順利過渡，而不會造成浪費。

2.5 智能化

是指所采用的智能技術，能使系統具備較高的自動化水平，能智能化的處理系統中的故障問題。

3 自動化控制系統硬件的設計實現

3.1 系統總體結構

自動化控制系統的硬件部分是由工業控制計算機、數據采集控制器、服務器、電力監測儀、調幅儀以及傳感器等所構成。根據系統功能的不同，可將整個系統分為發射機監控子系統、信源處理子系統、監聽和監視子系統、故障報警子系統、指標監測子系統、環境監控子系統這六大功能模塊。系統的總體結構框圖，見下圖1所示。

3.2 發射機監控子系統

該子系統由數據采集控制器（稱為下位機）構成，主要是對發射機的相應參數值進行采集與監控。

發射機監控子系統具體功能的實現，是根據發射機的通訊接口協議，完成對發射機模擬量、天線位置、發射機遙控開關機總量、升降功率量、復位控制輸出量等方面數據信息的采集，并將采集結果匯總到服務器中，然后由數據處理服務器對匯總的參數進行逐一的評估，對于超過設定閥值的參數值采取報警處理。同時，該子系統還具有自動開關機控制、自動主備機倒換控制以及天饋線倒換控制的功能。

3.3 信源處理子系統

該子系統主要是由多個音頻切換報警器所組成，其結構原理圖見下圖2所示。信源子系統的功能，主要是對每臺發射機的音頻信源的輸入實施統一化的管理，使每套廣播電視節目都能有4個音頻信源的輸入通道，并具有手動音頻切換和自動音頻切換這兩種模式。

其中，在手動音頻切換模式下，工作人員可采取設備的按鍵切換，也可在網絡授權允許的條件下采取設備的數字切換；在自動音頻切換模式下，子系統首先對每一路音頻信號進行評估，以監測信號幅值是否發生變化，若發現信號丟失，則自動切換到正常信號的輸入通道上，并進行衰減控制處理，最后將處理后的信號輸出到主備發射機中。

3.4 監聽和監視子系統

該子系統主要是由循環監聽設備和音頻動態指示報警器所構成，并包括了監聽和監視兩部分功能。

（1）監聽功能。監聽功能包括了信源監聽和無線監聽。其中，信源監聽是指對廣播電視所有信源實施切換監聽；無線監聽則是對無線電信號實施循環監聽或定頻監聽。

（2）監視功能。監視功能主要是指對每一臺發射機的音頻輸入信號，實施逐一的監測和比對，當發現某路音頻信號丟失時，則采取報警處理。而且通過信號比對，還可有效避免受到非法信號的干擾，提高信號輸入的可靠性。endprint

3.5 指標監控子系統

該子系統主要是調幅測試儀構成，以實現對每臺發射機的載波值、調幅度值這兩項重要指標的動態監控，并將監控數據發送到數據處理服務器中，實現對這兩項指標的評估、報警和顯示。

3.6 環境監控子系統

該子系統主要由監測儀、傳感器所組成，以實現對溫度、濕度、煙霧、浸水等環境參數的監控。同時，還可監控發射機的電壓值、電流值的變化情況。

3.7 故障報警子系統

該子系統主要由聲音報警、聲光報警、傳呼機報警以及短信報警這四部分功能所組成。

4 自動化控制系統的軟件設計

4.1 系統軟件選用

本文所設計自動化控制系統的軟件，操作系統選用的是Windows系列產品，開發軟件為SQL、VC++和VB，服務器數據庫采用的是access中文版。

4.2日常管理界面功能設計

軟件管理界面主要具有的功能有：權限認證、設備校時、崗位管理、狀態顯示、數據管理、數據采集、報表生成和短信報警等等。

（1）狀態顯示。能夠將所有發射機的監控數據集中到一個頁面顯示，從而使值班人員可以迅速觀測到多臺發射機的數據，以全面、實時的掌握所有發射機的工作狀態。除發射機工作數據以外，還提供了溫濕度、煙感、供電電壓等參數的監控。

（2）崗位管理。能查看到員工簽到、班次、交接班等情況，并能進行接班意見、交班囑語和故障現象的記錄。

（3）報表生成。可對報表格式進行規范，對報表內容進行自動組態；可查詢和打印所有報表文件。

（4）短信報警。當發射機出現故障時，報警系統能夠向維護檢修小組的所有成員群發短信，告知大家進行搶修。

5 自動化控制系統的具體應用

5.1 實現數據的實時采集和設備遠程控制

通過自動化控制系統，能監控與廣播電視發射臺相關設備的工況，如：發射機、機房、天饋系統、柴油發電機等設備的實時工作情況，并實現對信號數據迅速采集和處理，其數據采集效率甚至能精確到微秒級，能充分滿足各系統對信號采集和處理速度的要求。

同時，自動化控制系統能實現發射臺與系統之間的信息傳輸，以及設備之間的信息交換。并判斷被監控設備的參數閥值是否超過，當超過閥值時，自動控制系統會自動進行報警，并根據設定發出控制指令，從而實現對設備的遠程遙測遙控。

5.2 實現快速的故障檢測與錯誤診斷

廣播電視系統在運行過程中難免會出現各類錯誤，尤其是發射機的故障率，是廣播電視系統中各種設備中故障率最高的。從系統維護的準確性、快速性和方便性的角度而言，如何及時排除設備故障、減少修復時間，對提高系統運行的安全性和穩定性具有非常重要的意義。而自動控制系統中所具有的故障檢測和錯誤診斷功能，能有效的對系統各關鍵部位進行監測，并準確的對故障進行定位和提供維護指南，以幫助技術人員迅速、準確的排除故障。

5.3 實現網絡化的人機交互手段

當前，網絡技術已然成為了影響我們日常生活、生產的高新技術，而且廣播電視行業的工作方式也越來越受到它的影響。基于網絡技術的自動化控制系統，可以實現對全局信息的實時掌握，以及時做出決策；實現了采集的數據、設備資源的跨空間共享；實現了預防性的故障分析、維護以及遠距離的診斷和維修，提高了系統運行的安全性與可靠性等等。

基于網絡技術的自動化控制系統的應用，不僅提供了良好的人機交互手段，而且正在逐步影響廣播電視工作者的作業方式和思維方式。逐步向著網絡化、智能化方向發展的自動化控制系統，也將是未來廣播電視行業發展的主要技術趨勢。

6 總結

本文從我國廣播電視發射臺自動化控制系統的發展狀況出發，并就系統的設計實現與具體應用進行了分析和探討。系統自投入使用以后，一直能安全可靠的運行，且故障率較低。不僅明顯減輕了工作人員的勞動強度，為設備的維護檢修提供了全面、可靠的監控數據，而且了提升廣播電視安全播出的保障能力，為實現“無人值班、有人留守、定期維護”的管理目標打下了良好的基礎。

參考文獻

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作者單位

內蒙古阿拉善盟廣播電視傳輸發射中心臺 內蒙古自治區阿拉善盟 750300endprint