中波發(fā)射臺發(fā)射機運行情況實時監(jiān)控及異態(tài)報警系統(tǒng)的研制

阿不力孜·牙生

摘 要：因大部分基層臺站沒有一個統(tǒng)一的自臺播出質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，在安全播出工作中遇到了不少問題，安全播出事故時有發(fā)生，加重了一線值班人員的勞動強度。“中波臺發(fā)射機運行情況實時監(jiān)控及異態(tài)報警系統(tǒng)”在及時發(fā)現(xiàn)并預警各類播出事故及發(fā)射機工作異態(tài)、發(fā)射臺技術維護工作的規(guī)范化和數(shù)字化、各類技術資源的有效共享、減輕值班員勞動強度等方面發(fā)揮了很好的作用。

關鍵詞：“三滿“播出；Zgbee無線數(shù)字傳輸技術；播出異態(tài)；動態(tài)控制

中圖分類號：TN93 文獻標識碼：A

中波發(fā)射臺擔負著把黨的聲音傳到千家萬戶的光榮使命，保證滿功率、滿調(diào)幅度、滿時間播出（以下簡稱“三滿“播出）是各中波臺的重要工作職責。

因為絕大部分基層臺站沒有一個統(tǒng)一的自臺播出質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，在安全播出工作中遇到了不少問題，安全播出事故時有發(fā)生，加重了一線值班人員的勞動強度。

筆者在長期中波發(fā)射臺積累的實際工作經(jīng)驗與當代先進的計算機技術的基礎上，研發(fā)的“中波發(fā)射臺發(fā)射機運行情況實時監(jiān)控及異態(tài)報警系統(tǒng)”，在及時發(fā)現(xiàn)并預警各類播出事故及發(fā)射機工作異態(tài)、發(fā)射臺技術維護工作的規(guī)范化和數(shù)字化、各類技術資源的有效共享、減輕值班員勞動強度等方面發(fā)揮了很好的作用。

一、系統(tǒng)特點

1 采用Zgbee無線數(shù)字傳輸技術，有效避免了RS-485傳輸線造成的信號干擾及布線問題；有效提高了采集數(shù)據(jù)的可靠傳輸，簡化了設備的安裝、維護。

2 給每一部發(fā)射機專門設計了通用的“發(fā)射機運行狀態(tài)實時監(jiān)控記錄系統(tǒng)”，24小時全天候式監(jiān)控并記錄發(fā)射機的工作狀態(tài)參數(shù)，供數(shù)據(jù)服務器調(diào)用。

3 有線、無線并行的方式對發(fā)射機的“三滿”播出狀態(tài)進行實時監(jiān)控。準確無誤地判斷每部發(fā)射機的播出質(zhì)量狀態(tài)。

4 采用大屏幕文字顯示、語音提示、聲光報警、手機短信、手機視頻等模式，及時提示發(fā)射機運行情況、各類播出異態(tài)及故障信息。

5 按要求打包傳輸相關數(shù)據(jù)，供遠程監(jiān)測與控制。

二、系統(tǒng)功能

1 按預定時間開、關發(fā)射機。

2 對發(fā)射機供電電壓、電流、入射功率、反射功率、各直流電源電壓，激勵器和功放的工作狀態(tài)、功放溫度、發(fā)射機周圍環(huán)境溫度和濕度，輸入音頻幅度和狀態(tài)進行實時采集，發(fā)現(xiàn)異態(tài)及時報警。

3 對發(fā)射機播出內(nèi)容進行實時錄制，提供任意時段播出內(nèi)容查詢服務。

4 對發(fā)射機“三滿”播出狀態(tài)進行有線、無線實時監(jiān)控，發(fā)生異態(tài)及時報警。

5 對發(fā)射機的調(diào)幅度進行閉環(huán)式動態(tài)控制，保持發(fā)射機的合格調(diào)幅度。

6 對發(fā)射機運行狀態(tài)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，自動生成每天的發(fā)射機運行狀況電子報表，給出發(fā)射機一天的調(diào)幅度及功率變化情況曲線圖、發(fā)射機的用電情況等信息。

7 具有完整的信息交換接口、通訊協(xié)議，極易實現(xiàn)監(jiān)測網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)交換。

8 在大屏幕上高清模式顯示發(fā)射機運行情況及異態(tài)故障信息的同時，支持該信息的手機短信及實時動態(tài)視頻流方式傳輸。實現(xiàn)相關人員的手機遠程監(jiān)視。

三、系統(tǒng)的組成

系統(tǒng)采用Zgbee星狀網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換模式，主要由發(fā)射機運行狀態(tài)記錄模塊、zigbee無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)處理服務器、50英寸高清顯示屏、手機短信報警模塊、UPS集中供電模塊及其它附屬設備組成系統(tǒng)組成方框圖請看（圖1）：

（一）發(fā)射機運行狀態(tài)記錄模塊

該模塊主要由多串口嵌入式微型工控板、16路12位A/D轉換板、24路光電隔離開關量采集板、調(diào)幅度計算處理板、8路繼電器控制板、一路插卡式音頻信號錄制板和zgbee數(shù)據(jù)收發(fā)模塊組成，請看（圖2）。

16路12位A/D轉換板完成發(fā)射機供電電壓（三相）、電流（三相），入反射功率、各直流電源電壓、激勵器輸出幅度、調(diào)制電流、功放溫度、發(fā)射機周圍環(huán)境溫濕度等模擬量的采樣任務。

48路光電隔離開關量采集板完成各功放工作狀態(tài)，發(fā)射機各模塊工作狀態(tài)等開關量的采集任務。

調(diào)幅度計算處理板主要完成，對發(fā)射機輸出的已調(diào)波的數(shù)字檢波，發(fā)射機調(diào)幅度的計算等任務，并根據(jù)調(diào)幅度變化情況控制發(fā)射機輸入音頻幅度、達到閉環(huán)式動態(tài)控制發(fā)射機調(diào)幅度的目的。

8路繼電器控制板根據(jù)預先設置完成開、關發(fā)射機；啟動播出異態(tài)聲光報警等任務。

插卡式音頻信號錄制板完成發(fā)射機播出節(jié)目的實時錄制任務，錄制格式為MP3格式，一個16G卡，可錄制7天的節(jié)目。

總之，該模塊根據(jù)服務器傳來的運行圖和運行參數(shù)可獨立完成發(fā)射機開、關，播出狀態(tài)實時監(jiān)控及異態(tài)報警、調(diào)幅度的閉環(huán)式自動控制，播出節(jié)目的自動錄制等任務的同時，可以接收數(shù)據(jù)服務器的調(diào)度命令，實現(xiàn)與數(shù)據(jù)服務器的資源共享；與服務器的信息交換以zgbee無線數(shù)據(jù)交換方式實現(xiàn)。

（二）zigbee無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊

zigbee技術是一種近距離、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術，其主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數(shù)據(jù)傳輸。（1）工作頻段2.4GHz，傳輸速率250kbit/s、傳輸距離在10m～75m的范圍內(nèi)，但可以繼續(xù)增加。（2）低功耗，非常省電；（3）時延短：典型的搜索設備時延30ms，休眠激活的時延是15ms，活動設備信道接入的時延為15ms。（4）網(wǎng)絡容量大：一個星狀結構的Zigbee網(wǎng)絡最多可以容納254個從設備，網(wǎng)絡組成靈活。（5）通訊可靠：采取了碰撞避免策略，同時為需要固定帶寬的通信業(yè)務預留了專用時隙，避開了發(fā)送數(shù)據(jù)的競爭和沖突。MAC層采用了完全確認的數(shù)據(jù)傳輸模式，每個發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認信息。如果傳輸過程中出現(xiàn)問題可以進行重發(fā)。（6）安全：ZigBee提供了基于循環(huán)冗余校驗（CRC）的數(shù)據(jù)包完整性檢查功能，支持鑒權和認證，采用了AES-128的加密算法，各個應用可以靈活確定其安全屬性。

由于Zgbee網(wǎng)絡具有以上所描述的優(yōu)勢，所以本系統(tǒng)采用了Zgbee形狀網(wǎng)絡模式；每一部發(fā)射機的發(fā)射機運行狀態(tài)記錄系統(tǒng)，按照預先的設置獨立完成發(fā)射機日常運行監(jiān)控任務外，還時時刻刻跟數(shù)據(jù)服務器保持數(shù)據(jù)共享，根據(jù)數(shù)據(jù)服務器要求向數(shù)據(jù)服務器傳回發(fā)射機運行狀態(tài)參數(shù)。

（三）多通道中波廣播信號播出質(zhì)量參數(shù)并行監(jiān)測及實時監(jiān)控處理模塊：

該模塊對多部（本系統(tǒng)為六部）中波發(fā)射機的播出頻率、開機時間、場強、調(diào)幅度.....等播出質(zhì)量參數(shù)進行無線并行采集，在預定的播出時間內(nèi)出現(xiàn)“三滿”異態(tài)及時報警并記錄，異態(tài)內(nèi)容、異態(tài)發(fā)生的時間等異態(tài)參數(shù)通過RS-232串口傳給數(shù)據(jù)處理服務器。

（四）數(shù)據(jù)處理服務器

數(shù)據(jù)服務器是整個“中波發(fā)射臺發(fā)射機運行情況實時監(jiān)控及異態(tài)報警系統(tǒng)”的總信息處理中心，它根據(jù)發(fā)射機運行狀態(tài)記錄模塊傳回的信息和發(fā)射臺播出質(zhì)量無線監(jiān)控模塊采集傳回來各部發(fā)射機空中信號

質(zhì)量（場強、調(diào)制度...等）信息，實時判斷每一部發(fā)射機的“三滿”播出狀態(tài)；對異態(tài)情況進行提示、記錄及報警。自動形成全天的播出情況報表，自動形成發(fā)射機功率及調(diào)幅度變化曲線圖。以下是系統(tǒng)主界面（圖3）：

系統(tǒng)提供5種查詢模式：

（1）運行狀態(tài)查詢命令：用于查詢顯示發(fā)射機播出頻率、場強、功率、調(diào)制度及異態(tài)提示查詢。

（2）發(fā)射機運行異態(tài)數(shù)據(jù)查詢：用于發(fā)射機狀態(tài)異態(tài)數(shù)據(jù)及“三滿”播出異態(tài)數(shù)據(jù)的查詢。

（4）調(diào)幅度及功率變化曲線查詢命令：用于顯示發(fā)射機功率、調(diào)幅度變化曲線的繪制及異常狀態(tài)時間段的查詢。

（5）當天播出情況匯總報表查詢命令：用于查詢發(fā)射機24小時內(nèi)的所有運行記錄的報表式查詢。

（五）手機報警模塊

手機報警模塊包括兩個部分：

（1）手機短信報警模塊：主要完成向指定的手機號（最多10部）實時發(fā)出發(fā)射機“三滿”播出異態(tài)短信報警信息。

（2）發(fā)射機播出狀態(tài)的實時視頻傳輸模塊：此模塊利用4G手機網(wǎng)絡，把發(fā)射機的播出狀態(tài)信息（包括運行參數(shù)、音頻及調(diào)制度動態(tài)彩條、異態(tài)提示）實時地傳輸給指定的手機號，給管理人員提供不受地域限制的自臺播出質(zhì)量遠程監(jiān)控手段。

除此之外：數(shù)據(jù)處理服務器向外部專用網(wǎng)提供完美的全方位數(shù)據(jù)共享服務，極易實現(xiàn)分布式總監(jiān)控網(wǎng)絡。

參考文獻

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[2]劉洪才.廣播發(fā)射新技術[M].中國廣播電視出版社，2010.