中波發射機遠程控制系統設計與典型故障應急處置

陳志軍

（貴州省廣播電視局八二七臺，貴州 畢節 551700）

0 引言

隨著廣播電視臺站現代化建設步伐的不斷推進，建設時間較長的中波發射臺站機房位置相對偏遠，機房發射機等設備存在技術滯后、線路老化等問題，無法滿足中波廣播建設發展的要求[1]。為推進中波廣播電視無線發射（轉播）臺“規范化、標準化”臺站建設，本文通過設計中波發射機遠程控制系統，并同步實現典型故障應急處置，全面提升中波廣播安全播出能力和公共服務能力。

1 中波發射機遠程控制系統設計思路

中波發射機遠程控制系統的基本設計思路是，針對中波發射機正常運行、應急干預、故障處置等實施遠程控制和實時監管，最大限度地保證中波廣播的安全播出，主要包括以下內容。第一，靈活性。遠程控制系統采用瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）架構進行設計，完成基于嵌入式Web 服務器的遠程控制系統實現。控制端通過瀏覽器輸入正確的網際互連協議（Internet Protocol，IP）地址后即可訪問該服務器，實現對中波發射機的遠程控制。第二，準入平臺同時支持軟件和純硬件旁路部署，具備“不改變用戶網絡結構配置，靈活選擇有無客戶端部署”的特性[2]，可以根據具體環境混合部署，能夠實時保障業務的高可用性。第三，為技術人員提供統一的協同工作平臺，幫助其提高工作效率，為管理人員建立獨立的管控體系以及管控工具，為管理人員對機房控制系統的監控提供決策支持，滿足多層多級的權限需求。

2 遠程控制系統的架構及實現方法

中波發射機遠程控制系統主要由遠程控制對象、數據采集分析中心、系統網絡監管平臺以及終端監測平臺等部分組成，系統組織架構如圖1 所示。遠程控制對象是發射臺機房內的多部中波發射機及其相關設備。數據采集分析中心主要利用采集控制模塊實時調取發射機工作數據和狀態信息，通過植入的控制與分析模塊進行綜合分析和判斷，為遠程控制與自動管理提供數據基礎[3]。系統網絡監管平臺通過基于通信模塊構建的交互網絡（發射臺局域網）將發射機的全部信息傳輸至終端監測平臺。終端監測平臺中的監測終端在得到信息的同時將控制指令通過網絡回傳至控制模塊，同時利用數據庫存儲并記錄重要數據。

圖1 中波發射機遠程控制系統的組織架構

2.1 數據采集分析中心

數據采集分析中心分為高速數據采集子系統和嵌入式人機交互子系統兩部分，如圖2 所示。高速數據采集子系統負責實時采集發射機工作數據。嵌入式人機交互作為主控中心，協調管理各個模塊和資源調度，并接收現場可編程邏輯門陣列（Field Programmable Gate Array，FPGA）端數據，將結果可視化并實現人機交互。主控中心還可以利用通信模塊將獲取的數據傳輸到工業制造執行系統（Manufacturing Execution System，MES）和企業資源計劃（Enterprise Resource Planning，ERP）系統，對工業數據進行云存儲，既降低人工錄入數據的風險，又減少人力資源的浪費。

圖2 數據采集分析中心的功能組成

其中，主控設備可采用啟揚IAC-IMX8MM-CM核心板實現，采用四核Cortex-A53和單核Cortex-M4架構，能夠提供出色的數據處理能力和人機交互體驗，并且可以實時操控電機驅動模塊，滿足實時操控系統的數據處理、任務調度和人機交互要求。核心板支持1 080p@60 Hz、H.265 和VP9 解碼、移動產業處理器接口（Mobile Industry Processor Interface，MIPI）高清顯示，具備豐富的接口資源，可實現工業數據采集和控制各種信號和數據，實現對生產過程的監測和控制。

2.2 系統網絡監管平臺

系統網絡監管平臺主要由通用分組無線業務（General Packet Radio Service，GPRS）模塊、InRouter 900 路由器、云平臺以及相關配置的服務器等組成。發射機通過采集控制模塊中的以太網接口連接到InRouter 900 路由器，將實時數據傳輸至基于GPRS移動網絡的云平臺，如圖3 所示，使得終端監測平臺能夠實時調取發射機各類信息和傳達控制指令。

圖3 GPRS 移動網絡模塊

通過將需要聯網的遠程控制對象、采集控制模塊等設備進行連接，通過快速動態建鏈組網，各節點之間實現信息共享、現場態勢感知，將不同設備通過網線與路由器的局域網（Local Area Network，LAN）口連接，終端直連局域網設備，即可通過路由器進行遠程訪問。管理人員可以通過多跳中繼回傳的信息做出準確判斷，實現任務快速分配，協調技術人員緊密配合。

2.3 終端監測平臺

終端監測平臺主要由Web 服務器、管理軟件等組成。Web 服務器采用的是2 U 工控服務器，多網口的設計使得ARES-2911F 升級到了16 個千兆網口和2 個小型可插拔（Small Form Pluggable，SFP）光口，可以根據具體應用場景自由擴展和配置網絡接口，以滿足各種不同需求。根據中波發射機的工作模式，這里以本地化的方式進行部署，使用管理軟件進行全面維護管理[4]。管理軟件采用B/S 架構和Windows 通信開發平臺（Windows Communication Foundation，WCF）方 式， 在Silverlight 4 Launch Home 環境完成Web 終端開發，能夠實現對各個外圍模塊的初始化配置，讀取/存儲數據，根據指令或程序自動、遠程控制發射機的工作狀態，并依據狀態控制指示燈的亮/滅。

3 中波發射機遠程控制系統的典型故障應急處置

3.1 中波發射機開關機異常

對于中波發射機而言，開關機異常可能誘發重大的安全事故，直接導致發射機出現不同程度的損壞。常見的故障現象是：開機時，遠程控制系統的終端監測顯示發射機的主用電源出現異常，通過斷電/復電操作后異常顯示并沒有消失。

通過觀察，檢測到電源接點吸附后沒有及時彈出，通過按壓強制彈出后恢復正常，因此判斷是電源接觸器老舊導致開關機異常。

根據中波發射機電源供電電路的邏輯分析，電源電路主要是通過驅動電路K1、K2 的斷開/閉合，加載/釋放驅動電壓完成開關機操作，如圖4 所示。當發射機正常工作后需要關機時，出現不斷上壓、降壓，導致驅動電路K1、K2 重復斷開、閉合，此時主要是由于+30 V 高壓驅動電源供電異常，觸發開/關機邏輯電路故障。

圖4 中波發射機供電電源的開關機電路

終端監測顯示發射機處于正常工作時，及時開關機導致上壓、降壓也沒有引起鎖存現象，則平臺的顯示子系統存在故障，觸發遠程控制板的控制模塊給出K1 和K2 重復斷開、閉合邏輯指令[5]。對此，更換顯示子系統，發射機恢復正常。

3.2 中波發射機工作持續受擾

3.2.1 故障案例1

技術人員打開發射機前端，發射機會出現自動關機現象，需要手動開機。

分析判斷：手動開機后發射機正常，且終端監測顯示各組件正常。考慮是由于打開發射機前端操作導致某一組件出現接地不良，電源保護機制強制關機。

應急處置：通過分析子系統的逐段檢測結果，分析判斷是輸入板電路的接地電容虛焊誘發故障。因此，二次焊接元器件，之后發射機恢復正常。

3.2.2 故障案例2

發射機的功放電流顯示數值略低于正常區間值。

分析判斷：考慮是分流器電阻的接地端松動，不能確保可靠接地連接。

應急處置：接地端牢固后連接至電源箱，確保可靠接地后發射機恢復正常。

3.2.3 故障案例3

發射機正常工作，突掉高壓后緩慢上壓。

分析判斷：檢測發現，K1 閉合后K2 沒有動作，而后K1 斷開，K2 仍沒有動作。考慮是由于K2 驅動信號遭受干擾后觸點脫落，導致掉電。

應急處置：K2 輸出端觸點連接500 pF 的電容后接地，通過隔直電路有效降低干擾。

3.2.4 故障案例4

門開關異常，導致K4 無法閉合，發射機關機后無法正常開機。

分析判斷：當K3、K4 閉合，K1、K2 驅動電路會為發射機提供電源。當開關行程磨損嚴重，會導致聯鎖故障。

應急處置：門開關作為易損件，應定期維護和更換。

4 結語

本文深入研究了中波發射機遠程控制系統的設計方法，創新了設計思路，規范了實施流程，有效提升了系統的遠程控制能力；詳細闡述了發射機系統運行中常見的典型故障，針對設備問題、技術難點提出了可行性強的解決措施，有效保證了中波廣播的安全播出。