調頻廣播發射機智能化監控系統

（青島廣播電視臺，青島 266000）

0 引言

調頻發射機監控項目與基本功能要求數據采集包括：①整機參數有輸出功率、輸出駐波比、功放總電流、機箱溫度、風速、整機效率等。②功放參數有溫度、電流、電壓、柵偏壓等。③電源參數有電源溫度、輸出電壓、電流、涉及軟啟動、放電、是否缺相、紋波、是否關閉。④每面合成器及功放隔離器ISO電阻溫度等。⑤整機狀態同軸開關狀態有遙控本控、連鎖、嘗試高低功率、故障運行、整機輸出封鎖等。定時循環采集數據并存儲且隨時更新以備調取及實時顯示。設置合理參數門限値范圍，分析設備狀態，合理做出告警、提示、調整等智能化應對。

以上功能是發射機本身具備的，控制系統優先允許發射機自身做出應對。定時自動開關機控制，可設置保存多個有效開機、關機時點。主機故障無法繼續安全運行自動倒備機，包括封鎖射頻輸出、同軸開關切換控制、備機激勵器頻率切換、信號切換控制、備機自動開機，同時告警。

1 哈里斯全固態Z系列特點

Z系列有Z3.5CD、Z10CD、ZX3500等型號，與GATESAIR FAX類似。早期類型電源兩組或四組，每組都有PS控制器，使用變壓器，次級線圈接點變換調壓，可控硅整流，控制導通角改變電流。以后類型升級為模塊化軟開關電源單元并聯。功放單元模塊模式未變，雙面插拔，只是功放器件性能改進很大，效率更高，輸出更大，穩定性可靠性進一步提高。射頻分配、合成更合理，功放每一組都有控制器，隔離器都有溫度檢測[1]。為方便整機功率控制設有一路或兩路中間功放，設有自動備份切換，模塊統一。

具有共同的數字化激勵器，網絡化接口，自身保護監控設計完善，易于實現遠程監控，每部整機都可作為組網單元等特點。

全固態數字化發射機本身為設計完善的自我監控軟硬件系統提供了技術條件，先進的傳感器技術、取樣技術也是成因之一。特別是工業微機芯片技術、微機編程，使開關機程序化，監測程序化，數據處理與策略應對程序化智能化。發射機的冗余化設計提供了容錯播出的可靠性、可行性。發射機出現非信號通道故障、少數并接功放單元和電源單元故障、局部過流高溫、氣流不暢等情形，在監控系統運作下都可維持播出。雙激勵發射機還有備激勵器自動切換技術。切除過流高溫功放模塊無效，加大風量無效、過壓不能調整、駐波比持續較大等情形出于安全第一的理念，必須關斷發射機。

（1）激勵器：AES/EBU數字音頻信號輸入，采用DSP處理，32位數字控制振蕩器NCO作為調制器，產生數字FM信號，經DAC變換生成調頻中頻。作為備份的激勵器增加配接件，頻率設置可遠程遙控全頻段設置。

（2）一臺哈里斯Z3.5發射機廠家已經設計了完備的監控保護系統，人機交互界面及網絡化遙控系統。激勵器在整機系統中相對獨立，又有必要聯系。整機有內嵌硬件與軟件系統及網絡化數據交互接口。

（3）整機各部位運行參數提取方式合理準確，全面化實時化，可由專用數據通訊接口引出。在敏感熱點設置小型化熱敏電阻提取溫度參數，電壓、電流提取有專門的取樣電路完成，并由模擬量轉變成數字量。功率參數及反射量采用定向耦合器。

（4）發射機本身監控保護項目有開機后風機高速低速切換；溫度超限或容錯運行風機低速轉高速；自動優化效率，功放電壓，包括中間功放柵極電壓調整，APC功率控制，兩套電源兩面功放各自有獨立的控制器；局限性故障應急維持運行自動降至適當功率，嘗試性功率開啟或恢復；反射過大、過壓過流等射頻靜噪；個別功放關斷切除；電源軟啟動防浪涌[2]。

2 N+1智能監控硬件設備及功用

每部發射機同軸開關為四點兩聯，在每部主機上天線狀態一聯連接主機輸出口與多工器輸入口，其余一聯應各主機串接聯通，將備機輸出口連接負載。這樣，其中一部主機同軸開關動作一次，即將備機接入對應多工器輸入口。

頻率控制器，一臺備機備份多個頻點，針對故障機頻點在遙控狀態下進行備機激勵器頻率設置。該控制器可電腦設置儲存多個頻點，可連接所有主機信號源，倒備機工作時自動選擇故障主機的頻點置入、信號源對接。在人工倒機時可手動設置。

同軸控制器，接受控制系統指令，自動切換相應故障主機同軸開關，將備機輸出接多工器故障機頻點輸入口，同時故障機接負載。設備修復后可手動切回主機播出。可斷電記憶原狀態。配有同軸適配裝置，為同軸開關電機提供電源、控制信號，同時傳遞同軸開關位置信號、連鎖信號。

數據采集器，定時采集發射機播出狀態及故障狀態數據參數，用于中央處理器分析判斷，發出相應指令給發射機或系統外圍設備。

數據服務器，智能中樞數據管理服務，邏輯分析判斷，掌握所有外圍設備及所有發射機即時或歷史狀態及人工自動操作數據。參數閥值設置、發出正確指令、警告，及人機交互詢問等。

終端電監控計算機，系統用戶交互界面，執行終端監控程序，遠程開關機升降功率控制、數據處理、狀態顯示、數據查詢。

局域網搭建硬件，執行TCP/IP通訊協議，串口服務器、交換機、音箱、聲卡、各種連接電纜。

3 N+1智能監控軟件系統

數據采集程序與發射系統直接發生數據交換，把設備狀態數據采集完成后送給終端監控系統和數據服務器管理程序，分析數據以發出相應指令，進行設備控制。充分利用該機型組網優勢，只是將各機數據外加同軸開關控制器數據提取整合，與發射機自身監控系統銜接。數據管理服務程序通過設置IP地址訪問各設備，進行數據處理狀態顯示，建立SQL數據庫。終端監控程序在值班是監控機器運行狀態，狀態顯示數據處理、查詢，人工操作[3]。

本系統的所有子系統軟件需在Microsoft Windows系統平臺運行，并預裝有Microsoft .Net Framework2.0組件。其中數據服務器管理子系統的運行平臺為Windows Sever 2008版本，并預裝Microsoft SQL Sever2008和Internet 服務管理器，數據采集子系統和終端監控程序子系統的運行平臺為Windows XP。各子系統有參數設置頁面，進行參數設置。三套子系統軟件特定運行平臺如圖1所示。

圖1 三套子系統軟件特定運行平臺

4 系統運行

在各頻率主機正常工作時，數據采集記錄、狀態監控儲存、終端顯示工作系統隨時都在進行。當其中一臺發射機狀態異常，發射機自我調整應對后能維持一定功率繼續安全播出，則系統不予干預，只是報警與事件記錄。

當故障機狀態超出所設置的安全播出門限，系統決定倒備機播出，則首先是關斷主機，對應同軸開關無射頻功率通過系統發送指令給同軸控制器，同軸控制器通過適配器控制相應的同軸開關動作，同時控制頻率控制器做相應的頻率信號切換。當同軸開關切換到位后，頻率信號也正確，則系統發出備機開機指令。當主機狀態修復正常，其他條件具備時，備機發生故障可自動倒回主機工作。在主機正常工作需要倒備機時，首先關掉主機，同軸控制器、頻率控制器由相應人工按鍵切換。

電腦控制顯示切換器可訪問工控機和服務器，運行數據采集程序和數據服務管理程序，設置各頻率發射機自動倒換參數和定時開關機參數、設備數據采集的IP地址。終端計算機運行客戶端監控顯示程序，顯示系統設備狀態，查詢數據，遙控各發射機。

5 結束語

調頻廣播已經覆蓋到我們的生活當中，調頻廣播發射臺的穩定可靠運行是相當重要的，而調頻廣播發射臺往往是頻點多、功率大，多臺發射機通過多工器共用一副天饋線的發射系統，運行相對復雜，維護困難。智能化監控系統，自動管理多臺設備的引入增加了調頻廣播發射臺可靠性，降低了值班強度和維護成本。