發射機自動控制系統分析及自動化改造

王殿超

【摘 要】發射機自動控制系統實現了發射臺站所有發射機的自動化，發射臺站可以遠程控制和監控發射機、天線控制系統等與安全播出相關的技術設備，為確保發射臺站“三滿”的播出任務提供重要的技術支持。通過自動化改造，發射機自動控制系統更加滿足信息化建設的要求，使發射臺站的傳輸發射工作全面實現自動化。

【關鍵詞】自動控制系統；遠程控制；自動化改造

1 系統概述

我臺在西新工程期間引進了8部THALES公司TSW2500型500KW短波發射機和發射機自動控制系統（BCS）。發射機自動控制系統通過位于我臺中控機房的主控計算機，控制、管理和監控全臺技術網內與安全播音有關的技術設備運行，主要包括發射機遠程控制系統、天線矩陣控制系統、GPS校時系統、電力系統監視、大屏顯示系統、小天控盤控制系統和與國內設備配套的子系統等。

甲、乙、丙發射機房所有發射機的運行圖在位于中控機房的發射機自動控制系統上統一制作、管理。發射機自動控制系統控制發射機自動開關機、換頻、換天線，并能通過手動方式操作發射機和天線矩陣控制系統完成緊急或臨時代播任務；發射機自動控制系統監測發射機高低壓及各種表值并通過大屏顯示系統在屏幕上顯示出來，當發射機出現故障時計算機顯示器上會彈出相對應的信息提示框，讓值班人員對發射機的運行工作狀態一目了然；與GPS校時系統保持不間斷通信，確保發射機自動控制系統時間是標準時間，發射機開關機、倒頻、換天線等操作按照標準時間執行；通過小天控盤控制系統，備用發射機可以為甲乙發射機房的任何一部發射機代播，減少因發射機故障引起的停播。

1.1 主控計算機

整個發射機自動控制系統由中控機房的兩臺主機控制，這兩臺主機互為熱備份，通過主控計算機通訊程序同步數據，通過PLC（可編程邏輯控制器）控制主機、備份計算機的切換。主控計算機的操作系統采用Windows XP professional英文版，具有強大的多任務、多用戶處理能力。熱備份系統具有以下主要功能：

1）通過主用計算機程序持續升級備份計算機的運行圖文件、日志文件和系統文件，目的是確保切換到備份計算機工作時，主備機的運行圖文件、日志文件和系統文件保持一致。

2）通過監視主用計算機運行圖程序，一旦系統崩潰會重新啟動程序。

3）持續監視主用計算機運行工作狀態，一旦主用計算機出現問題會自動切換到備份計算機上工作。

4）重新啟動系統會重新啟動所有控制模塊。

5）在發射機自動控制系統中有看門狗程序，主用、備份計算機程序正常運行時，通過TCP/IP協議發出“心跳信號”，PLC（可編程邏輯控制器）不間斷地監測兩臺計算機的“心跳信號”，PLC一旦監測到信號不正常，就會重啟主用計算機，控制KVM切換器切換到備份計算機，由備份計算機控制系統運行，同時在發射機自動控制系統控制面板上顯示相應的信息。

6）如果主用計算機出現故障，熱備份切換的同時，會有蜂鳴器報警，直到系統正常后報警聲停止。

1.2 網絡結構及控制體系

發射機自動控制系統采用TCP/IP星型網絡結構，各個系統設備之間通過多模光纜或雙絞線連接在一起，各設備采用靜態IP地址進行互相通信。這種通信方式可以保證通信的高效性，又可以保證多臺控制計算機同時與某一設備連接（這對熱備系統尤為重要）。對于不支持TCP/IP協議的硬件設備，可以使用設備上的串口，經過RS232到RJ45的轉換器（MOXA DE-311）接入系統。同時，發射機自動控制系統通過以太網技術，將全臺技術網內硬件設備連接在一起，可以實現在中控機房對各發射機房發射機、天線控制系統、GPS校時系統、大屏幕顯示系統、電力設備等設備的監控。

控制系統完成對其他系統的控制要有完善的控制體系，中控機房與發射機房的控制體系基于Process、Communication、Control and Visualization三層控制原理模式設計：

1）在Process層，遠程終端設備實現翻譯各種設備數據的任務，能夠通過數據層與控制系統進行通訊。遠程終端設備包括一個帶有I/O的PLC系統和處理器，具有以下功能：翻譯與通訊協議有關的傳感器信號；對照網絡信息地址，翻譯收到的信息，轉換成簡單的控制命令；對I/O信號進行預處理，降低主控計算機的負擔。這種方式允許不同型號的發射機、天線系統、消防系統、監視系統、電力管理系統整合到控制系統，系統本身有一個清晰和標準模塊化的架構，便于進行維護和升級。

2）Communication層根據設備的型號和廠商提供的通訊架構和通訊協議，可以實現分別直接連接多種網絡設備，各種設備的驅動可以使控制系統學習到詳細的網絡協議。各種設備通過各自驅動程序的加工，能夠采用相同的協議進行通訊，這對系統的整合和第三方設備的加入提供了非常有利的條件。

3）Control and Visualization依據控制系統的規范整合各種自動控制系統和智能系統。當正確定義本地數據預處理、數據傳輸和控制系統的數據進程，所有數據都顯示在控制窗口。所有發射機相關設備可以整合到系統的數據庫，它們通過各自連接遠程終端的線號和動態更新的數據表以及動態更新的系統數據定義文件在操作窗口顯示。增加新的參數不需要去修改相應的控制程序，只需修改以上文件即可。

1.3 系統特點

1）發射機自動控制系統的應用使發射臺站可以不在發射機房本地就可以監控發射機和各系統設備的工作運行狀態，通訊的穩定性和可靠性保證了控制系統穩定運行，采用光纜、工業級計算機等設備降低了短波發射到來的強電磁干擾；

2）整個發射臺站的技術設備都可以通過中控機房的兩臺主控計算機進行實時監控，電力監測、天線控制等自動化子系統也可以通過SNMP協議，全部融合到控制系統中；

3）本系統還增加了對DRM發射機節目源進行處理和傳輸的設備，為今后實現數字廣播打下了基礎。

2 自動化改造

發射機自動控制系統的上述特點讓發射臺站的值班工作變得簡單，減少了值班人員對發射機的操作，不用人工開關機、倒頻等，從而降低了人為責任性事故發生的可能性，同時發射機等播出設備發生異態能及時了解從而節省了時間，為安全播出保駕護航。然而，隨著信息化的飛速發展，我臺的發射機自動控制系統目前已存在一些不足：現有的發射機自動控制系統無法與臺運行管理系統進行兼容對接，不能將與安全播出有關的設備運行數據上傳到局安全傳輸發射管理平臺；局發調度令不能直接下發到發射機自動控制系統，中控機房主控計算機上節目運行圖的更新未實現自動化，現有模式是中控機房通過智能調度系統接收局發調度令，機房主任通過手動方式增加、修改、刪除發射機房所有發射機的節目運行圖，工作量大，復查壓力大。因此，我臺對發射機自動控制系統進行了自動化改造。

為保證原系統的可靠性和完整性，并實現發射機實時狀態數據、故障報警數據能及時上傳到局安全傳輸發射管理平臺，及節目運行圖下發到主控計算機，特增加數據轉發系統。本系統位于臺運行管理系統與發射機自動控制系統之間。數據轉發系統與臺運行管理系統實現雙向數據傳輸，從臺運行管理系統接收調度令和運行圖，并解析成主控計算機系統默認的數據格式，同時上傳本系統采集到的發射機運行數據和故障報警數據；數據轉發系統與發射機自動控制系統的數據交換是單向數據傳輸，通過SNMP協議從發射機自動控制系統的主控計算機讀取發射機相關數據，存儲、轉發給臺運行管理系統，并提供數據的查詢功能，本系統生成新的運行圖后，系統自動將（下轉第161頁）（上接第97頁）節目運行圖文件覆蓋原發射機自動控制系統節目運行圖文件，并備份原節目運行圖文件。

數據轉發系統的硬件設備需要配一臺有雙網卡的工控機，其中一塊網卡接入局技術網，與臺運行管理系統通訊；另外一塊網卡接入臺技術網。

數據轉發系統所實現的功能如下：

1）實時數據讀取

數據轉發系統通過SNMP協議，從發射機自動控制系統主用計算機或備份計算機讀取數據，包括發射機相關表值、發射機報警數據、天線控制系統中天線交換開關的狀態數據，在本地存儲數據，同時上傳到臺運行管理系統，并提供數據的查詢功能。

2）故障報警

通過讀取發射機自動控制系統報警日志信息獲取。

3）運行圖管理

數據轉發系統從臺運行管理系統接收調度令或節目運行圖，給出接收調度令或運行圖提示，本系統從發射機自動控制系統讀取頻率預置信息（發射機節目預置文檔為T01_FREQPRG.ctg文件）進行比對。如果文件內有預置信息，直接生成新的運行圖；如果文件內沒有相應的預置信息，由用戶添加后生成新運行圖。新生成的運行圖具有比對功能，新修改的部分與當前運行圖相比不用的地方可突出顯示，用戶確認后，手動生成新的運行圖文件，由系統自動替換并備份原運行圖，并通過手動加載發射機自動控制系統的主自動開關使新運行圖生效。

當網絡中斷無法連接局端網絡時，中控機房收到局電話或傳真調度后可以在數據轉發系統上手動修改節目運行圖以完成節目運行圖的更新，安全播音工作不會因網絡中斷而受影響。

3 總結

經過自動化改造后的發射機自動控制系統使全臺傳輸發射工作的自動化程度進一步提高，從調度令的下發更新到發射機的開關機、倒頻等操作及各技術設備的監測管理都實現了自動化，減少了機房主任和值班人員對各技術設備的手動操作，從而減少了發生人為責任性事故的可能，為發射臺安全播音工作的順利進行提供了強大的技術保障。

[責任編輯：湯靜]