廣播發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)中的技術(shù)要點(diǎn)分析

許紅梅

(甘肅廣播電視局無(wú)線傳輸中心711臺(tái)，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

廣播發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以借助外加裝置，使設(shè)備與機(jī)器依照既定程序運(yùn)行，降低人員參與程度，提高故障排除效率，確保廣播電臺(tái)節(jié)目的安全播出，進(jìn)一步減少運(yùn)行成本，釋放人員工作壓力。為了保證廣播電視及自動(dòng)化控制技術(shù)得到合理運(yùn)用，充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，本文將圍繞相關(guān)技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行深入探究。

1 廣播發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)特征

1.1 主要組成

廣播發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以對(duì)電視發(fā)射機(jī)各類指標(biāo)與數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行收集、處理，借助智能終端實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，更好保障電視節(jié)目的放送安全性。其包含的子系統(tǒng)可細(xì)分為以下幾種：控制系統(tǒng)硬件，借助可編程邏輯控制器實(shí)現(xiàn)微處理器以及集成電路的控制；借助CPU基板、晶體管完成繼電器模塊、開關(guān)模塊的模擬量輸出。當(dāng)可編程聯(lián)機(jī)控制器收到發(fā)射機(jī)的各類輸入信號(hào)時(shí)，可在控制程序中將其轉(zhuǎn)換為執(zhí)行元件信號(hào)，從而完成發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。

(1)自動(dòng)播出監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的作用是使發(fā)射臺(tái)信號(hào)發(fā)射的信號(hào)得到質(zhì)量保障，并自動(dòng)檢測(cè)發(fā)射機(jī)的輸入、輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的二次編碼與壓縮，借助人機(jī)工作整合的方式，進(jìn)一步提高節(jié)目播放的安全性。

(2)自動(dòng)控制子系統(tǒng)。發(fā)射機(jī)在與控制系統(tǒng)連接時(shí)會(huì)為系統(tǒng)接駁提供通信接口，而發(fā)射機(jī)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)與針對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊提出的各類需求完成各結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換，這樣便可使發(fā)射機(jī)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)變?yōu)門CP/IP網(wǎng)絡(luò)接口。

(3)短信預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理在于采用通用的短信報(bào)警模塊，利用標(biāo)準(zhǔn)通信接口實(shí)現(xiàn)SIM卡的插入，之后通過系統(tǒng)平臺(tái)的報(bào)警模塊完成短信的發(fā)布。

(4)臺(tái)站管理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包含服務(wù)與管理兩項(xiàng)工作職能，可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的集成處理，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)臺(tái)站日常運(yùn)行，能夠?qū)ο嚓P(guān)工作進(jìn)行集中化監(jiān)督，進(jìn)一步強(qiáng)化臺(tái)站的工作運(yùn)轉(zhuǎn)能力。

1.2 實(shí)際功能

廣播發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的主要功能可分為：自動(dòng)控制，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)開關(guān)機(jī)操作，完成發(fā)射機(jī)的自動(dòng)倒備以及信號(hào)的自動(dòng)切換，控制兩路輸入信號(hào)，若其中一路出現(xiàn)異常狀態(tài)便會(huì)自動(dòng)切換到另一路輸入信號(hào)；自動(dòng)管理，可以自動(dòng)記錄故障信息以及停播時(shí)間，還能對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，依照選定條件完成重要信息的查詢；監(jiān)聽錄音，利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)聽監(jiān)看，更直觀了解發(fā)射機(jī)環(huán)境情況。

1.3 特點(diǎn)

廣播發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的特點(diǎn)分為：

(1)安全性。控制系統(tǒng)與發(fā)射機(jī)采用光電隔離技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)弱電與強(qiáng)電的分離，更好地保護(hù)人身安全，同時(shí)利用光電分離器還能完成信號(hào)的隔離，將電路上存在的干擾源與易受干擾部分分割出來，使測(cè)控裝置與現(xiàn)場(chǎng)單純保持信號(hào)聯(lián)系，而不發(fā)生電的聯(lián)系。從本質(zhì)上來講這其實(shí)是將引進(jìn)的干擾通道切斷。同時(shí)，發(fā)射機(jī)控制器處于獨(dú)立工作狀態(tài)，采用單片機(jī)作為CPU，能夠有效保護(hù)內(nèi)部程序避免病毒侵?jǐn)_。此外，發(fā)射機(jī)控制器放置在控制臺(tái)，能起到與I/O模塊通信的作用，將采集后的數(shù)據(jù)匯總并發(fā)送到主控計(jì)算機(jī)中。

(2)穩(wěn)定性。自動(dòng)化控制系統(tǒng)是以工控機(jī)作為控制模式，全部線纜與接口都采用屏蔽線，能夠使系統(tǒng)處在全屏蔽狀態(tài)下，用以避免發(fā)射臺(tái)的強(qiáng)電磁干擾，在不改變控制保護(hù)系統(tǒng)的前提下，使發(fā)射機(jī)保持完整獨(dú)立運(yùn)行，進(jìn)一步簡(jiǎn)化系統(tǒng)復(fù)雜性。

(3)實(shí)用性。自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計(jì)，其配置更加靈活，能夠使客戶依照設(shè)備與資金情況完成功能模塊的選取，且系統(tǒng)只需一臺(tái)設(shè)備便可完成多臺(tái)發(fā)射機(jī)的控制。若出現(xiàn)需要添加發(fā)射機(jī)的情況，則要依照新增發(fā)射機(jī)相關(guān)參數(shù)，適當(dāng)擴(kuò)充模塊以此達(dá)到控制目的。

2 廣播發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)中的技術(shù)要點(diǎn)探究

2.1 前端信號(hào)源獲取

前端信號(hào)源通常需要3～4路信源，并借助光線信號(hào)以及微波信號(hào)來確保節(jié)目的持續(xù)播放，工作環(huán)節(jié)一旦主路信源被中斷，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到正常信號(hào)通路，直至主路信源恢復(fù)才會(huì)返回主路信源通路。由此看出，信源數(shù)據(jù)以及廣播發(fā)射機(jī)傳遞參數(shù)的獲取是實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)監(jiān)控的重要前提，本文將圍繞采集內(nèi)容中最重要的狀態(tài)量、模擬量進(jìn)行分析討論[1]。

2.1.1 狀態(tài)量

狀態(tài)量主要表現(xiàn)為發(fā)射機(jī)天線倒換開關(guān)、傳感器、發(fā)射機(jī)機(jī)械開關(guān)等裝置的狀態(tài)信息，在信息獲取過程中應(yīng)注意以下兩點(diǎn)。(1)要做好光電隔離工作。由于被監(jiān)測(cè)對(duì)象、傳感器、系統(tǒng)電源電壓以及接地體系可能存在一定的差異性，在不同接地之間傳輸信號(hào)時(shí)如果沒有及時(shí)進(jìn)行物理隔離，容易引發(fā)信號(hào)干擾現(xiàn)象，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)誤差，甚至?xí)茐谋O(jiān)測(cè)設(shè)備。因此，需要利用光電隔離傳感器實(shí)現(xiàn)不同接地信號(hào)的隔離處理，并注意選取的裝置類型要符合實(shí)際控制現(xiàn)場(chǎng)，且滿足相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行。(2)要提高狀態(tài)量信息的抗干擾性，由于廣播發(fā)射機(jī)房的電磁波環(huán)境相對(duì)惡劣，容易因外界影響而在長(zhǎng)距離傳輸信息時(shí)出現(xiàn)信號(hào)丟失與遺漏。因此，需要在傳輸線路中添加開關(guān)量信號(hào)中繼器。如果在高頻干擾場(chǎng)合，還需安裝一些濾波裝置與阻塞網(wǎng)絡(luò)。若條件允許，還要采取信道加密的方式完成狀態(tài)量信息的傳遞。天線倒換開關(guān)進(jìn)行狀態(tài)量獲取時(shí)，要及時(shí)消除電路中的抖動(dòng)，完成電路整形，確保狀態(tài)量觸點(diǎn)足夠清潔，避免脫離狀況的產(chǎn)生，防止因接觸面污染導(dǎo)致狀態(tài)量采集出現(xiàn)誤差[2]。

2.1.2 模擬量

模擬量的采集以電壓、音頻、電纜溫度、載波等模擬信號(hào)為主，在采集時(shí)需要依照不同模擬量特征合理確定采集頻率。比如：對(duì)于音頻檢測(cè)信號(hào)來說，由于音頻信號(hào)的變化頻率在20～20 000 Hz，為了保證音頻信號(hào)采集準(zhǔn)確，需要將采集頻率提升至40 KHz。由于發(fā)射機(jī)供電電壓頻率大致在50 Hz左右，因此，對(duì)三相供電電壓的采集頻率需要高于400 Hz。在進(jìn)行整流溫度采集時(shí)要確保頻率控制在1 Hz。雙極型電壓采樣需使用A/D轉(zhuǎn)換器。載波信號(hào)采樣需依照檢波、整流、采集的實(shí)施流程完成模擬量獲取。發(fā)射功率采樣需要在監(jiān)測(cè)電路下完成取樣工作，依照設(shè)計(jì)規(guī)劃梳理電路，并確保采集內(nèi)容的高精確度。

2.2 主備機(jī)倒換

主備機(jī)倒換過程需盡可能與控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制，完成發(fā)射機(jī)狀態(tài)與控制器的采集，并在天線控制開關(guān)倒換時(shí)將主機(jī)與備機(jī)設(shè)置為關(guān)機(jī)狀態(tài)，以此防止安全事故的形成。其具體實(shí)施步驟為：(1)關(guān)閉主機(jī)與備機(jī)，利用監(jiān)控方式完成信息收集，之后向主機(jī)與備機(jī)傳遞關(guān)機(jī)信號(hào)，達(dá)到關(guān)閉發(fā)射機(jī)的目的；(2)倒換，在監(jiān)控環(huán)節(jié)要采用天線控制器控制軸上開關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)主機(jī)與備機(jī)的倒換處理；(3)開機(jī)備用發(fā)射機(jī)，實(shí)現(xiàn)主機(jī)的監(jiān)控，并利用檢測(cè)儀傳遞開機(jī)信號(hào)，之后打開備用發(fā)射機(jī)，進(jìn)行倒換操作[3]。

2.3 電源電壓

電源電壓的組成以高壓配電柜、不間斷備用電源、低壓配電柜以及柴油發(fā)電機(jī)為主。其中不間斷備用電源與柴油發(fā)電機(jī)都屬于備用電源，主要用來防止停電時(shí)主電源無(wú)法正常使用的情況。

2.4 故障報(bào)警信號(hào)處理

廣播電視發(fā)射機(jī)的故障預(yù)警系統(tǒng)主要包括：溫度傳感器、溫度采集器和人機(jī)交互單元。其中溫度傳感器是一種無(wú)線接觸式設(shè)備，能夠借助內(nèi)置的數(shù)字測(cè)溫元件準(zhǔn)確測(cè)量發(fā)射機(jī)重要區(qū)域溫度，而溫度采集器的作用在于完成溫度的顯示與判斷，準(zhǔn)確呈現(xiàn)各部分工作狀態(tài)的優(yōu)良狀況。故障報(bào)警信號(hào)的處理難點(diǎn)在于安全接入人機(jī)接口單元，通常采用以太網(wǎng)有線模式，以此保證數(shù)據(jù)和程序可以相互結(jié)合。為了使人機(jī)接口單元的應(yīng)用價(jià)值得到最大化發(fā)揮，完成數(shù)據(jù)接收、命令下達(dá)以及數(shù)據(jù)分析等任務(wù)，還要制定好故障的應(yīng)對(duì)措施，最大程度降低安全事故造成的不良影響[4]。

2.4.1 短路故障

在處理短路故障時(shí)需要優(yōu)先保證發(fā)射機(jī)能夠安全接收信號(hào)，確保信號(hào)準(zhǔn)確、完整，進(jìn)一步加強(qiáng)信號(hào)的調(diào)試效果，避免信號(hào)受自然因素影響，導(dǎo)致在傳遞過程中產(chǎn)生內(nèi)容缺失。廣播發(fā)射機(jī)信號(hào)的抗干擾性較差，需要相關(guān)人員做好信號(hào)質(zhì)量的調(diào)試工作，一旦發(fā)現(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度不佳，需要做好發(fā)射器的檢查工作，消除潛在的負(fù)載風(fēng)險(xiǎn)，避免模塊溫度異常。若發(fā)現(xiàn)存在短路問題，則要全面檢查變壓器運(yùn)行情況，并做好絕緣處理。

2.4.2 電容容量不足

電容容量不足不僅會(huì)影響設(shè)備的正常使用，還會(huì)造成音頻信號(hào)難以及時(shí)輸出，甚至導(dǎo)致信號(hào)播出時(shí)產(chǎn)生其他類型的故障，直至在信號(hào)停播階段才會(huì)恢復(fù)到正常狀態(tài)。此類問題的形成原因在于信號(hào)停播階段，發(fā)射機(jī)未對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行處理，因此，功效小盒始終處于載波狀態(tài)，此時(shí)輸出電流數(shù)值偏小。而在播出階段，又因?yàn)檎{(diào)制信號(hào)以及輸出功率過高，進(jìn)一步加劇了異常狀態(tài)。為此，需要在信號(hào)傳播環(huán)節(jié)切實(shí)做好輸出功率的把控，避免數(shù)值過大，確保輸出功率保持在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，并時(shí)刻觀察電路情況，及時(shí)更換老化電路，做好日常維護(hù)與保養(yǎng)工作。

2.4.3 信號(hào)源質(zhì)量差

在檢查信號(hào)源的過程中，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生衛(wèi)星信號(hào)不佳的現(xiàn)象，此時(shí)要將接收視頻載入監(jiān)視器。若在檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)音頻下載難度較高，且畫面清晰度較差，則可判斷是接收機(jī)未達(dá)到理想限定值引發(fā)的信號(hào)質(zhì)量較弱問題。若在調(diào)試環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度始終不超過30%，則需要相關(guān)人員利用接收機(jī)接入的方法查看具體情況，如果信號(hào)質(zhì)量仍未得到提升，那么便需要完成接收機(jī)的更換。除此之外，信號(hào)質(zhì)量不佳也有可能是因?yàn)榉缐m蓋被過度風(fēng)化，對(duì)于此類問題需要工作人員預(yù)先做好防水處理，消除阻礙信號(hào)傳遞的不利因素，提高信號(hào)源質(zhì)量。

2.5 自動(dòng)控制系統(tǒng)

自動(dòng)控制系統(tǒng)包括控制以及音頻轉(zhuǎn)換兩個(gè)元素，其中控制部分包括發(fā)射機(jī)控制界面以及主控界面，利用分布控制的方法實(shí)現(xiàn)設(shè)備的開關(guān)機(jī)操作。發(fā)射機(jī)的狀態(tài)判斷需要借助發(fā)射機(jī)參數(shù)的計(jì)算。因此，需要工作人員做好參數(shù)的收集與存儲(chǔ)，利用信息手段、軟件程序確保計(jì)算準(zhǔn)確，能夠根據(jù)參數(shù)大小評(píng)估發(fā)生機(jī)狀態(tài)優(yōu)良，并對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行緊急處理。

2.6 調(diào)制度計(jì)算

發(fā)射機(jī)的信號(hào)調(diào)制度能夠準(zhǔn)確反映發(fā)射機(jī)工作狀況，作為實(shí)際工作效果的評(píng)判指標(biāo)，若想保證廣播發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠高效運(yùn)行，需要預(yù)先做好發(fā)射機(jī)信號(hào)調(diào)制度的監(jiān)測(cè)與計(jì)算，使發(fā)射機(jī)能夠在不同狀態(tài)下保持最佳的調(diào)制度。(1)工作人員要確定調(diào)制度的檢測(cè)計(jì)算方法，當(dāng)前采用的計(jì)算方法可分為全頻采集、頻譜分析以及信號(hào)分離。其中頻譜分析是指將復(fù)雜信號(hào)分解為簡(jiǎn)單信號(hào)的技術(shù)。該防范不僅可以通過幅度與相位表示信號(hào)領(lǐng)域，還能準(zhǔn)確反映相位頻譜隨頻率的變化情況，可以呈現(xiàn)不同頻率弦波的大小與相位信息。(2)根據(jù)計(jì)算公式獲取適合的調(diào)制度模式。為了確保計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，需要將發(fā)射機(jī)載波頻率設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)值的兩倍，并對(duì)檢測(cè)調(diào)制度定頻載波信號(hào)實(shí)現(xiàn)全頻采集。(3)在頻譜分析的過程中獲取載波與音頻幅度值。在確定發(fā)射機(jī)調(diào)制度計(jì)算方法后，還要進(jìn)一步分析調(diào)制度狀態(tài)，依照采集到的音頻信號(hào)頻譜以及幅度評(píng)估節(jié)目類型，分析廣播電臺(tái)節(jié)目屬于語(yǔ)音類還是音樂類。經(jīng)計(jì)算后的調(diào)度值則要用于計(jì)算節(jié)目30 s，60 s的調(diào)制度峰值，再作為發(fā)射機(jī)輸入音頻幅度的參考對(duì)象完成相應(yīng)調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)不同類型節(jié)目的動(dòng)態(tài)調(diào)制度。

除此之外，為了確保廣播發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)的高效運(yùn)用，還要完成發(fā)射機(jī)功率異常和調(diào)制度異常狀態(tài)的評(píng)估與分析，依照獲取到的全頻段采集信息進(jìn)行傅里葉變換運(yùn)算。該運(yùn)算可以滿足一定條件下某函數(shù)形成三角函數(shù)或者積分的線性組合，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理，在完成變換后能夠?qū)敵鲇杏眯盘?hào)的時(shí)刻進(jìn)行指示。之后再借助頻譜分析便可獲取載波與音頻幅值，并以此為基礎(chǔ)計(jì)算預(yù)定時(shí)間內(nèi)的音頻幅值大小以及載波數(shù)值，進(jìn)而準(zhǔn)確判斷發(fā)射機(jī)功率與音頻無(wú)調(diào)制異態(tài)狀況。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過對(duì)廣播發(fā)射機(jī)自動(dòng)化控制技術(shù)中的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行分析討論，提出狀態(tài)量與模擬量的獲取路徑、短路與信號(hào)源質(zhì)量不佳等故障報(bào)警信號(hào)的處理方法以及自動(dòng)控制系統(tǒng)和調(diào)制度計(jì)算的注意事項(xiàng)，以此保障廣播電臺(tái)的節(jié)目播出質(zhì)量，確保發(fā)射機(jī)各項(xiàng)數(shù)據(jù)參數(shù)滿足技術(shù)指標(biāo)，降低誤操作出現(xiàn)的可能性，使自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。