發射機高壓掉落報警系統

賀

內蒙古自治區廣播電視傳輸發射中心839臺 內蒙古 呼和浩特市 010050

一般發射臺對于發射機運行狀態的監測，大多采用值守人員盯測結合巡查方式。即值守人員定時巡視發射機和參考幅度值，發現高壓掉落后按壓報警警鈴，通知技術人員到場處理。這種方式在實際操作中暴露出很多問題，主要體現在效率低、實時性差，會出現“發現不及時、報告不及時、處理不及時”的情況，導致發射機停播時間變長，造成播出事故。

為避免此類情況的發生，結合智慧廣電相關要求，堅持從實際出發，科技創新，保證高質量、不間斷的優質播出。亟需一款可以實施全天候、不間斷監測，報告準確率更高，精準定位，及時報警的監測報警系統。

1 發射機高壓掉落系統特點與組成

1.1 系統特點

發射機高壓掉落系統，采用了硬件采集、軟件分析相結合的方式。為避免對受測發射機本身的干擾，整個發射機高壓掉落報警系統必須完全獨立于發射機系統，故而判斷發射機高壓是否正常所使用的監測信號必須來自于發射機外部，經過發射機高壓合閘狀態下的常閉節點，與監測設備形成閉合回路，同時將回傳信號通過RS-485接口轉為USB接口，送至PC端的軟件部分進行判斷。

這種方式，只需一臺設備，就可以將所有發射機設備的高壓狀態集中判斷，節省了設備成本和安裝成本，降低風險；同時具有UI界面，值守人員對當前各發射機的高壓監測狀態可以以更為直觀的方式掌握，在出現高壓異常掉落的情況下，以圖形的變換、數值顯示、聲音提示等方式第一時間告知值守人員，充分做到人防技防相結合。

發射機高壓掉落報警系統（High Voltage Disconnection Alarm，簡稱：HVDA）由硬件和軟件兩部分組成。基本工作流程如圖1所示。

圖1 HVDA工作流程圖

1.2 硬件部分

HVDA的硬件部分包含設備電源、模數轉換單元、通訊接口轉換單元和其他硬件。

設備電源：硬件部分采用220V電源供電，分為兩路，一路通過150W/24V開關電源轉為24V直流電，為所有硬件設備供電；另一路通過100W/5V開關電源轉為5V直流電，作為監測信號。

模數轉換單元：模數轉換單元是整個硬件部分的核心，本系統采用工業級模數轉換模塊，具有以下優點：內置雙看門狗，有效杜絕死機，增強運行可靠請；電源供電范圍為9V~30V，同時具有極性反接保護，現場適應性強；采用差分輸入，從輸入端抑制共模干擾，獨立通道，杜絕串擾；精度高，采用24位ADC芯 片，16位分辨率，將誤差控制在1‰；多個獨立通道，可單獨設置采集類型和量程；多重隔離，通訊、輸入輸出分別隔離，增加可靠性，同時具有抗雷干擾。模數轉換模塊電路及實物如圖2所示。

圖2 模數轉換模塊

通訊接口轉換單元：由于RS-485接口無法被計算機直接連接，所以必須通過通訊接口轉換為計算機可接駁的RS-232或USB接口，本系統采用工業級轉換單元，實現將RS-485轉化為USB接口，本單元具有如下優點：RS-485端帶有硬件自動數據流控制，無需額外進行軟件自動流控；采用高性能FTDIFT232主控芯片，具有超高可靠性；具有2500V光電隔離能力，抗強磁干擾，抗雷擊；具有±15KV ESD保護和TVS過流保護，有效防浪涌和靜電；支持Windows、Linux等主流操作系統。通訊接口轉換模塊電路及實物如圖3所示。

圖3 通訊接口轉換模塊

其他硬件：HVDA其他硬件包含機箱、線纜、開關等，這類硬件均采用工業級設備，同時具有較強的抗干擾能力。

1.3 軟件部分

HVDA系統的軟件部分是基于Microsoft.NET Framework，采用Microsoft Visual Studio 2017中的C#開發，軟件可部署于Windows7及以上任意Windows操作系統。

整個軟件系統共分為兩大部分、七個區域，第一部分為發射機高壓掉落報警所需的主要功能，包含報警區域、監測選擇區、采集顯示區、警報閾值設定區和播出狀態設定區；第二部分是考慮系統的可移植性和通用性所必需的功能部分，包含通訊參數設置區、設備連接區。軟件系統整體布局如圖4所示。

圖4 軟件系統整體布局圖

1.3.1 發射機高壓掉落報警功能

報警區域：主要是以圖像方式提醒值守人員，當全部受測發射機高壓正常時，圖像區域顯示綠色圖片；當任意受測發射機高壓異常時，圖像區域顯示紅色圖片。解除警報按鈕可臨時解除報警狀態，以便在檢修人員搶修時暫時停止對該故障機進行監測，時長為15分鐘。

監測選擇區：主要用于確定受測發射機。

采集顯示區：用于反饋采集值的類型，使能狀態、具體數值以及幅度變化；同時在權限允許的情況下，可控制監測的開始與結束、以及實施數據的記錄。

警報閾值設定區和播出狀態設定區：警報閾值設定區是考慮發射機至監測設備遠近不同，等電壓監測信號送出后，反饋值會受線路長短、線損大小等因素影響，有微弱變化，為保證精確，故需各發射機需設定不同的監測閾值。

播出狀態設定區是考慮實際使用中，發射臺出現的幾種播出狀態。其中“一般播出”是指每日的正常播音時段監測，其余時段停止監測，檢修日的檢修時段停止監測；“重大播出”是指除停機時段外全天候監測。

1.3.2 通用功能部分

通訊參數設置區：主要提供對不同設備波特率、校驗方式，設備地址的參數調整功能。

設備連接區：可以檢測當前計算機可用COM接口，提供波特率、校驗方式、設備地址的選擇，在權限允許下，可操作軟件連接或斷開硬件部分。

以下為軟件系統部分代碼：

//給各機閾值賦初值（因使用5V信號電源，故初值為“4”）

2 應用部署情況

目前，本系統已完成部署并投入使用。

系統主體硬件布置在監控機房，采用獨立箱體，連接8部發射機，輸出端連接至監控計算機，由軟件端實現整個系統的顯示和控制。具體部署電路如圖5所示。

圖5 系統部署電路圖

HVDA硬件集成箱體，包含模數轉換、通信接口轉換，電源及輔助電路，如圖6所示。

圖6 HVDA硬件集成箱體

通訊線纜：為符合抗高頻干擾要求，監測信號線纜必須采用屏蔽雙絞線，集成箱體與上位計算機連接采用抗干擾USB線路。上位計算機需配有音箱。上位機軟件運行情況如圖7所示。

圖7 軟件運行情況

3 運行效果及可持續性

3.1 運行效果

自系統部署以來，有效的減輕了值守人員的工作負擔，真正體現了以人為本的觀念，值守人員可以很直觀的判斷當前受測發射機的高壓閉合狀態是否正常，同時系統全天候不間斷的監測，有效解決了過去人工巡查周期長可能會出現的“三不及時”問題。

從監測周期角度來看，HVDA采用全自動方式，每日的停機時段和每周的檢修時段均可以自動停止監測，在恢復播音前自動打開監測功能，無需人工干預。

HVDA系統為發射臺提供了一種新的監測模式，對于其他發射臺的其他種類發射機也可以提供一種新的監測思維。

3.2 可持續性

該系統設計充分考慮了系統的合理性、先進性、實用性、可靠性和可擴展性的原則。

合理性：為了保證整個系統從設備配置到系統構成的合理性，系統設計在貼近839臺實際狀況的基礎上，充分考慮到軟、硬件方面的可擴展性和通用性。

先進性：選用當前市場上具有先進性的設備，同時能夠徹底解決監控系統數字化、網絡化過程中的瓶頸問題。真正實現科技創新的目標。

實用性：是采用統一的系統標準和通信協議，使整個系統中各個子系統間能互聯互控，充分發揮整個系統的功能。

可靠性：采用多級電路保護、雙看門狗、接地保護、高性能芯片等措施，保證整個系統的安全、準確地完成相應功能，保證系統的完整性、精確性和可恢復性。

可擴展性：整個系統的硬件部分采用國際通用標準，可隨時增加；軟件部分已預留接口，方便擴展，同時采用C#開發，具有很強的移植性，方便納入其他監測系統。

HVDA雖 是針 對839臺 設備開發，但其工作原理和工作方式并非只針對短波發射機，硬件部分完全獨立于受測設備，且軟件具有很強的兼容性，具有較強的可推廣性。