智能遠程監控多品牌調頻發射機的成功探索

郭宏偉 梁偉志

（作者單位：佛山人民廣播電臺）

智能遠程監控多品牌調頻發射機的成功探索

郭宏偉 梁偉志

（作者單位：佛山人民廣播電臺）

佛山人民廣播電臺擁有六套調頻立體聲廣播節目，發射站點（主、備）共有6個，其中有5個在山上。南方的天氣，雷雨、潮濕和高溫的時間較長，市電中斷、空調系統故障或發射機模塊受潮損壞等時有發生，切換備用發射點是常有的事。2015年11月，佛山電臺建成了這個遠程監控6個站點發射機的智能系統。經過10個月的運行達到了預期目標，贏得了同行好評。下一步，是要繼續提高智能化程度。

多品牌調頻發射機；智能化；遠程監控

1 系統規劃

系統主要功能為：對分散在6個不同區域發射機的技術指標（發射功率、反射功率、電壓和電流等）實時記錄、查詢和報警；技術人員可以在總控中心機房，遠程操控發射機開機、關機；遠程監視發射機周邊環境；自動報警及短信通知。

佛山電臺使用的固態調頻發射機，有美國的HARRIS，意大利的EKA等品牌。這就要求，必須達到兼容、統一、可靠、通用且性價比高。通過反復比對，發現意大利EKA公司的RCU單元（Remote Control Unit）比較有特色。RCU單元幾乎可以支持目前大部分的信號通訊方式，用在本系統上比較簡便可行。另外，能輔助光纖傳輸視頻信號，可以將發射機房中環境影像遠程傳送到控制中心。

2 系統概況

2.1 總體框圖

系統的核心是Client/Server模式的信息管理系統（MIS），各個子系統之間用10/100 M的以太網連接。整套網絡由發射機控制器、數據終端、數據服務器組成（如圖1所示）。網絡的形式是局域網，和外界幾乎沒有數據交換，所以安全性和可靠性上有保障。抗干擾能力強、傳輸速度快也是本系統的優點。

2.2 系統組成

2.2.1 發射機模/數轉換器

反映發射機狀態的模擬量，需要經過模數轉換器進行采樣轉換成數字信號，打包形成RS232串行數據通信協議，傳送到數據服務器；同時，來自于數據服務器的控制指令也要通過轉換器傳送給發射機，從而實現對發射機的遠程監視和操控。

2.2.2 調頻發射機運行參數、監控信號的獲取

實現對調頻發射機遠程跟蹤監控，就必須能在異地獲取到目標發射機工作狀態的各種信號。直接的獲取信號，是最簡單、方便做法。改動發射原來的電路，是萬不得已的做法。

本系統讀取的調頻發射機監控信號主要有3類：運行參數、狀態參數和報警指示及控制輸出。其中最主要的有輸出功率、反射功率、功放管的電壓和電流等。這些參數在大部分近期生產的發射機，都可以直接從發射機控制單元后面的并行遙控插口取得。例如，美國的HARRIS和意大利的EKA發射機，其控制單元都帶有25針的遙控接口。另外，在調頻發射機的控制面板上有多種指示燈，其工作狀態及報警保護都通過這些指示燈來指示。可以將光隔離器與指示燈并聯來獲取相應的信號。

2.2.3 控制輸出

新型的調頻發射機，廠家在設計生產時已經考慮了遙控的功能。所以將機

開、關機等控制點及各種工作狀態等都引到專門的插座上，讓用戶根據自己的需要通過插頭向外延伸。有了這些控制點，控制調頻發射機開機、關機，調節發射功率就比較容易實現。

2.2.4 遠程監控模塊

在服務器、數據采集器等終端上，分別安裝相應子系統軟件，構成智能化管理系統的軟件平臺。包括數據服務器管理子系統、數據采集子系統程序、終端監控程序子系統。（見圖2）

系統的監控界面清晰明了，移動鼠標點擊菜單就可以輕松地實現各種功能。非常直觀、形象的通過PC機，對多個外地發射點的發射設備實現監測和控制。

為了防止人為的誤操作，軟件設定了密碼驗證，只有輸入正確的密碼以后，才能夠遠程操控發射設備開機、關機、升降功率或改變頻率等。如果沒有密碼權限，只能瀏覽設備參數。圖3是監控軟件的界面。

圖2 智能化管理系統圖

圖3 監控軟件的界面圖

2.2.5 視頻監測系統

發射機的工作環境和工作狀況，用紅外功能高清攝像頭攝取視頻信號，通過光機和光纜傳送到控制中心的PC機上。晝夜都能看清。

2.2.6 數據庫服務器

數據庫服務器對數據采集系統采送來的數據進行分析、處理，并存儲。

2.2.7 監控終端

監控終端，調取數據庫服務器中的數據，對發射機進行遠程監視。也可對發射機進行遠程控制。終端監控系統由主界面和多個子界面組成。

2.2.8 系統軟件

所有PC機均采用WINDOWS7操作系統；數據采用Microsoft SQL Server2000。

2.2.9 系統硬件

用6K的RAM和256K的ROM兩種控制芯片，方便進行升級。

3 系統特點

3.1 實時監測和控制發射機

系統一旦投入運行，數據采集器就會把各個發射機的各項參數源源不斷的發回來，可以做到對各發射機的實時巡檢。同時，各發射機的環境參數、供電指標參數也匯總在一起，給值班人員迅速判斷和及時排除故障，提供了參考依據。控制指令也通過鏈路順利傳送到目標發射機，實現對設備的遠程控制。

3.2 數據的存儲和查詢

定時記錄：系統會根據預先設定時間間隔，重復記錄發射機的支行狀態參數。事件記錄：隨時記錄發射機動態記事件。如開機、關機、功率調整等。故障記錄：跟蹤顯示發射機故障時的狀態量參數的變化。

以上所有數據都存儲在數據庫中。系統自動生成：故障、檢修等記錄；數據服務器中的歷史數據，可以依據訪問者的權限進行查詢瀏覽。

3.3 實時監視發射機的工作環境如積水、溫度變化、潮濕等。

4 系統關鍵

4.1 監控模塊

市場上能采購到的計算機通信接口的監控模塊，但大都很難完全符合調頻發射機監控的要求。所以用意大利EKA公司推出的RCU遠程控制單元為核心，研發了一套適用于調頻發射機的自動監控系統。監控模塊主要有以下功能：一是8個RS485接口，可實現對8臺EKA發射機參數讀取和指令傳送；二是三路模擬輸入，可監測發射機輸出功率、反射功率、電源電壓和電流等；三是四個數字輸入，讀取發射機工作狀態和音頻鏈路、門禁開關和同軸開關等；四是四個數字輸出用來操控發射機工作狀態；五是微處理器控制；帶有硬件看門狗電路，能確保意外死機時系統能自動恢復；六是總線型結構，方便以后升級改造。

模擬輸入首先通過一個多通道的切換器選擇，然后送到12 bit模/數轉換器，產生數字信號。邏輯控制單元根據檢測的數據發出相應的指令。其邏輯結構如圖4所示。

4.2 計算機通信接口

新型的調頻發射機都帶有計算機COM接口，但不同品牌的發射機的監控軟件均無法兼容。要用一套系統對不同品牌的多臺發射機進行統一監控，就必須對原有每臺調頻發射機進行改造，在不影響其正常工作的前提下，對各自的控制和保護部分加裝模/數輸入、輸出轉

換接口電路。主要措施有：采樣保持，保持輸入端電壓穩定，減小A/D轉換誤差；系統采樣頻率，A/D轉換時間和采保跟蹤時間之和決定了系統采集頻率。

圖4 邏輯控制結構

圖5 控制中心值班電腦界面

圖6 報警界面圖

4.3 消除電磁干擾

發射機本身就產生電磁輻射，外加周圍環境里電磁干擾，使發射機周圍的電磁環境非常復雜。這就給外加的信號轉換部分的正常工作帶來了困難。干擾可能影響系統信號準確性，更為嚴重的可能影響控制精準度，甚至于造成現場監控終端設備內部數據丟失、導致誤動作，后果可能很嚴重。所以必須將各種干擾盡可能的考慮到，以便采取相應的抗干擾措施。使設備能在復雜的電磁環境中正常工作。

采集終端模塊的運算軟件采用相關的處理算法，通過軟件濾波、剔除誤值等算法來提高系統的抗干擾能力，保證采集到的數據能準確反映發射機運行狀態。這些抗干擾措施主要有：利用屏蔽技術減少電磁干擾，對關鍵部位屏蔽，主要線路采用屏蔽線；利用接地技術消除電磁干擾，保持各個部分接地良好；利用濾波技術降低電磁干擾，線路采用濾波器。

5 工作過程

圖5的控制中心值班電腦界面中，共有16個小窗口，分別實時顯示本臺6個站點16臺發射機的運行情況。其中有6臺在運行，其余是備機。備機中既有全能機，即所有機的備機；又有相匹配的備機；還有同地或異地的備機。使得各個發射點間，實現異地多重備份。安全播出有了充分保障。

圖6為報警界面，當某臺發射機工作異常時，報警對話框就彈出，同時警報聲音響起。提醒值班員關注相關事項，并且采取相關措施。

6 結語

對多品牌固態發射機實現智能遠程監控，佛山電臺作了大膽的探索，且取得可喜的成果。2015年7月，在其中一個發射點安裝了這套遠程監控系統。在取得經驗后，至2015年11月，在所有發射點安裝了該系統。系統正式投入運行后，各地發射機的開機、關機均集中控制中心進行統一調度，各發射點實現無縫銜接，杜絕了停播現象，最大限度地保障了安全播出。下一步，需要繼續提高智能化程度。