組態(tài)技術(shù)在調(diào)頻廣播監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

羅宇曉

（浙江廣播電視集團(tuán) 浙江 310005）

0 引言

該項(xiàng)目主要研究組態(tài)王在調(diào)頻廣播監(jiān)控中的應(yīng)用，本部門(mén)發(fā)射機(jī)功放功率的大幅波動(dòng)與天饋線故障，之前只能靠人工巡查發(fā)現(xiàn)，而由組態(tài)王軟件開(kāi)發(fā)的調(diào)頻廣播監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置功率上下限以及反射功率上限，監(jiān)控系統(tǒng)可自動(dòng)監(jiān)測(cè)報(bào)警，提高了機(jī)房的自動(dòng)化控制能力，有效保障了調(diào)頻廣播播出安全。該監(jiān)控系統(tǒng)目前同時(shí)監(jiān)測(cè)十二路調(diào)頻高周，以便及時(shí)響應(yīng)北高峰發(fā)射臺(tái)的應(yīng)急代播。

1 組態(tài)軟件在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的研究應(yīng)用現(xiàn)狀

工控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）的軟件平臺(tái)工具，具有良好的開(kāi)放性、豐富的功能模塊，使用方法靈活，功能強(qiáng)大。它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境。組態(tài)軟件于80年代中期首先在國(guó)外出現(xiàn)，并得到很好的發(fā)展，80年代末進(jìn)入我國(guó)，但在90年代中期之前，其在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用并不普及。隨著工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)用的深入，在面臨規(guī)模更大、控制更復(fù)雜的系統(tǒng)時(shí)，人們逐漸意識(shí)到組態(tài)軟件的重要性。在1995年以后，組態(tài)軟件的應(yīng)用逐漸得到了發(fā)展。其已在多種工程領(lǐng)域有所使用，如電力、天然氣、石油、煤礦、鐵路、水處理等。同樣，在廣播電視領(lǐng)域，組態(tài)軟件的使用也越來(lái)越普遍，而組態(tài)王作為國(guó)內(nèi)組態(tài)軟件的翹楚，也越來(lái)越被大家所認(rèn)知。

2 調(diào)頻廣播監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)

調(diào)頻廣播監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)主要由前端采集單元、傳輸單元和監(jiān)控管理單元組成。前端采集單元采集到的數(shù)據(jù)，通過(guò)有線通道傳輸?shù)奖O(jiān)控管理單元，由監(jiān)控管理單元負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理。（若有需要也可采用 3G無(wú)線、微波或光纜等傳輸手段，最終實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能）。

前端采集單元負(fù)責(zé)本部門(mén)發(fā)射機(jī)、收音頭等各類(lèi)數(shù)據(jù)采集。傳輸單元負(fù)責(zé)前端采集數(shù)據(jù)的匯總、轉(zhuǎn)換和上傳，主要由信號(hào)集成轉(zhuǎn)換器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)組成。將采集單元獲取的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行匯總，并經(jīng)網(wǎng)線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)控管理單元。

監(jiān)控管理單元即監(jiān)控管理平臺(tái)服務(wù)器，服務(wù)器匯總采集到的數(shù)據(jù)信息，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示，并發(fā)送控制指令到前端設(shè)備，運(yùn)行異常時(shí)觸發(fā)報(bào)警指令，同時(shí)所有操作數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)。

系統(tǒng)架構(gòu)圖如下：

圖1 調(diào)頻廣播監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)圖

3 調(diào)頻廣播監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

為使該項(xiàng)目滿足調(diào)頻廣播監(jiān)控的要求，并結(jié)合本部門(mén)的需要，在保證系統(tǒng)安全運(yùn)行的同時(shí)，將監(jiān)控界面設(shè)計(jì)為人性化、方便化的簡(jiǎn)潔風(fēng)格，實(shí)時(shí)監(jiān)控重要的參數(shù)及狀態(tài)，使操作人員能對(duì)設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)一目了然，方便進(jìn)行各種操作。監(jiān)控系統(tǒng)軟件的層次結(jié)構(gòu)圖如圖2所示，系統(tǒng)以監(jiān)控軟件的各項(xiàng)功能為對(duì)象進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。

圖2 監(jiān)控軟件層次結(jié)構(gòu)圖

3.1 監(jiān)控系統(tǒng)主界面

（1）數(shù)據(jù)顯示

圖3圖4所示為主界面上的數(shù)據(jù)顯示，最左邊一列可選擇顯示不同發(fā)射機(jī)的數(shù)據(jù)，包括激勵(lì)器參數(shù)與功放參數(shù)。主界面上空收1-4按鈕對(duì)應(yīng)第一個(gè)收音頭，空收5-8按鈕對(duì)應(yīng)第二個(gè)收音頭，空收9-12按鈕對(duì)應(yīng)第三個(gè)收音頭。

（2）控制命令

點(diǎn)擊激勵(lì)器設(shè)置欄下的頻率設(shè)置、功率設(shè)置、左路電平設(shè)置、右路電平設(shè)置，可以進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的設(shè)置。

點(diǎn)擊聲音報(bào)警按鈕可以測(cè)試報(bào)警喇叭是否正常。聲音報(bào)警按鈕右邊的叉按鈕按下可以禁止所有報(bào)警聲音的出現(xiàn)，按下后出現(xiàn)紅色閃爍警告按鈕，再次點(diǎn)擊該警告按鈕后，恢復(fù)正常報(bào)警狀態(tài)。

點(diǎn)擊空收按鈕之上的喇叭按鈕，可以進(jìn)行高周音頻實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)切換，通過(guò)選擇點(diǎn)擊三個(gè)空收按鈕，可以分別監(jiān)聽(tīng)12個(gè)高周音頻，對(duì)應(yīng)頻率喇叭處于叉標(biāo)志時(shí)，表明此時(shí)此頻率未處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)。

點(diǎn)擊備一、備二、備三界面中的預(yù)置頻率欄對(duì)應(yīng)按鈕，即可將對(duì)應(yīng)發(fā)射機(jī)激勵(lì)器的頻率值一鍵改為預(yù)置頻率值。

圖3 監(jiān)控系統(tǒng)主界面?zhèn)錂C(jī)一

3.2 系統(tǒng)功能模塊

系統(tǒng)由登錄、用戶管理、數(shù)據(jù)查詢、參數(shù)設(shè)置、信息管理和報(bào)警設(shè)置六個(gè)模塊組成：

3.2.1 登錄模塊

登錄界面需要用戶名和密碼的驗(yàn)證，包括用戶登錄，進(jìn)入和退出系統(tǒng)的功能。如下圖所示

圖4 登錄模塊結(jié)構(gòu)圖

用戶分為三個(gè)級(jí)別，對(duì)應(yīng)級(jí)別的用戶操作權(quán)限有所不同：

（1）系統(tǒng)管理員：擁有最高權(quán)限，有配置管理其他用戶和自身的權(quán)限。

（2）高級(jí)管理員：擁有次高權(quán)限，各用戶均無(wú)法配置管理其他用戶與自身。

（3）監(jiān)視員：擁有最低權(quán)限，不能進(jìn)行任何影響設(shè)備的操作，只可觀看監(jiān)控畫(huà)面。

3.2.2 用戶管理模塊

圖5 用戶管理模塊結(jié)構(gòu)圖

3.2.3 參數(shù)設(shè)置模塊

圖6 參數(shù)設(shè)置模塊結(jié)構(gòu)圖

數(shù)據(jù)采集周期的設(shè)置直接對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)刷新時(shí)間，而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)周期的設(shè)置直接對(duì)應(yīng)歷史數(shù)據(jù)保存時(shí)間間隔。

3.2.4 查詢統(tǒng)計(jì)模塊

圖7 查詢統(tǒng)計(jì)模塊結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)采用微軟SQL SERVER大型工業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)、登錄數(shù)據(jù)和開(kāi)關(guān)機(jī)等重要操作信息進(jìn)行了實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，提供了方便靈活的查詢工具，保證了系統(tǒng)操作運(yùn)行的可追溯性，為設(shè)備運(yùn)行、故障及事故等提供了原始資料和依據(jù)。

下拉菜單中點(diǎn)查詢統(tǒng)計(jì)按鈕，選擇報(bào)警數(shù)據(jù)、登錄數(shù)據(jù)、重要操作數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)查詢進(jìn)入相應(yīng)設(shè)置操作界面。

（1）報(bào)警數(shù)據(jù)

該項(xiàng)功能是對(duì)系統(tǒng)所有報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)。點(diǎn)擊數(shù)據(jù)導(dǎo)出，生成.CSV文件，可以直接打印監(jiān)控平臺(tái)數(shù)據(jù)明細(xì)。點(diǎn)擊按條件查詢，可以組合不同條件來(lái)查詢相應(yīng)的報(bào)警數(shù)據(jù)。點(diǎn)擊按發(fā)射機(jī)查詢，則可查詢對(duì)應(yīng)發(fā)射機(jī)的報(bào)警數(shù)據(jù)。界面上可以選擇性顯示報(bào)警日期時(shí)間、報(bào)警變量名和門(mén)限值等各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

（2）登錄數(shù)據(jù)

該項(xiàng)功能是對(duì)所有的登錄信息進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)，包含登錄日期時(shí)間以及對(duì)應(yīng)操作員等各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

（3）重要操作數(shù)據(jù)

該項(xiàng)功能是對(duì)重要的操作數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)，包含激勵(lì)器的開(kāi)關(guān)、激勵(lì)器頻率的修改等各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

（4）歷史數(shù)據(jù)查詢

該項(xiàng)功能是對(duì)系統(tǒng)所有設(shè)備歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢統(tǒng)計(jì)，可以查詢發(fā)射頻率、功放正反向功率以及激勵(lì)器正反向功率等各項(xiàng)數(shù)據(jù)。

3.2.5 報(bào)警設(shè)置模塊

圖8 報(bào)警設(shè)置模塊結(jié)構(gòu)圖

圖9 報(bào)警開(kāi)關(guān)設(shè)置

（1）點(diǎn)擊報(bào)警開(kāi)關(guān)后，進(jìn)入發(fā)射機(jī)報(bào)警開(kāi)關(guān)設(shè)置界面，單擊相應(yīng)按鈕可以開(kāi)/關(guān)報(bào)警聲與重置報(bào)警。

（2）報(bào)警門(mén)限

該項(xiàng)功能是對(duì)報(bào)警上限、下限值進(jìn)行設(shè)置。點(diǎn)擊報(bào)警門(mén)限后，進(jìn)入報(bào)警門(mén)限設(shè)置界面，給發(fā)射機(jī)功放正向功率設(shè)置一個(gè)適當(dāng)?shù)拈T(mén)限值，由此可以解決有時(shí)功放由于故障，突然降功率之后又自動(dòng)恢復(fù)，難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。而功放反向功率上限值的設(shè)定，進(jìn)一步加強(qiáng)了該監(jiān)控軟件的報(bào)警能力。

（3）音頻報(bào)警開(kāi)關(guān)

該項(xiàng)功能是對(duì)無(wú)音頻報(bào)警的開(kāi)關(guān)設(shè)置。點(diǎn)擊音頻報(bào)警開(kāi)關(guān)后，進(jìn)入高周音頻報(bào)警開(kāi)關(guān)設(shè)置界面，點(diǎn)擊關(guān)定時(shí)限制按鈕后，轉(zhuǎn)而出現(xiàn)開(kāi)定時(shí)限制按鈕，并同時(shí)處于24小時(shí)監(jiān)控狀態(tài)。默認(rèn)處于定時(shí)限制報(bào)警狀態(tài)，以便在對(duì)應(yīng)頻率的維護(hù)時(shí)間不觸發(fā)語(yǔ)音報(bào)警。

3.2.6 信息管理模塊

圖10 信息管理模塊結(jié)構(gòu)圖

點(diǎn)擊信息輸入提示，可以輸入文字，直接在主界面信息提示欄上顯示。

4 監(jiān)控平臺(tái)實(shí)時(shí)響應(yīng)的優(yōu)化

影響組態(tài)軟件運(yùn)行系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的因素如下：（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的性能；（2）腳本功能模塊與腳本引擎的接口效率及腳本的執(zhí)行速度；（3）Windows操作系統(tǒng)消息隊(duì)列對(duì)消息處理的處理機(jī)制；（4）后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)操作對(duì)實(shí)時(shí)性相關(guān)操作的阻塞；（5）設(shè)備通訊的IO操作。根據(jù)以上分析，平臺(tái)著重于兩個(gè)方面對(duì)實(shí)時(shí)響應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化。

4.1 根據(jù)實(shí)時(shí)性要求設(shè)定差異化采集頻率

往往存在兩種數(shù)據(jù)變量，一些變化很快，另外一些則相對(duì)變化緩慢，若對(duì)這兩種變化頻率不同的數(shù)據(jù)變量以相同的采集頻率來(lái)采樣，則會(huì)浪費(fèi)IO（輸入輸出）時(shí)間，因此對(duì)于不同數(shù)據(jù)變量的采集需求而設(shè)定差異化采集頻率。該優(yōu)化方法是從采集頻率的角度出發(fā)，通過(guò)減少平臺(tái)中的數(shù)據(jù)請(qǐng)求指令來(lái)提高實(shí)時(shí)響應(yīng)性能。

4.2 設(shè)置報(bào)警優(yōu)先級(jí)

對(duì)于報(bào)警變量進(jìn)行差異化優(yōu)先級(jí)設(shè)置，對(duì)于最需關(guān)注的報(bào)警變量給予最高級(jí)別的優(yōu)先級(jí)，以此類(lèi)推。由此，假使在多個(gè)報(bào)警變量同時(shí)達(dá)到報(bào)警門(mén)限而出現(xiàn)告警時(shí)，最早出現(xiàn)的始終是優(yōu)先級(jí)最高的那個(gè)報(bào)警變量。

以上兩個(gè)方面的優(yōu)化措施有效地改善了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)性能，滿足了目前使用的要求，并證明這是改善運(yùn)行平臺(tái)實(shí)時(shí)響應(yīng)性能的有效手段。

5 結(jié)束語(yǔ)

該系統(tǒng)與本部門(mén)原有監(jiān)控軟件相比，解決了原軟件在數(shù)據(jù)報(bào)表、數(shù)據(jù)查詢等方面存在的問(wèn)題，尤其是無(wú)法判斷功放功率不穩(wěn)定的問(wèn)題。另外，該系統(tǒng)也提供了二次開(kāi)發(fā)能力，可以擴(kuò)充系統(tǒng)功能，使該系統(tǒng)能適應(yīng)多種多樣的需求。雖然在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)刷新時(shí)間等性能指標(biāo)上，該平臺(tái)還有進(jìn)一步完善和改進(jìn)的空間，但組態(tài)軟件功能的強(qiáng)大已經(jīng)讓人眼前一亮，筆者相信，不遠(yuǎn)的將來(lái)，在廣播電視領(lǐng)域，組態(tài)軟件的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。

[1]張曉霞.基于組態(tài)軟件的天然氣遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件的研制開(kāi)發(fā)[D].2013年西安電子科技大學(xué)碩士論文.2013.

[2]郝偉旭，郝英立，仲崇權(quán)，張利.工控組態(tài)軟件運(yùn)行平臺(tái)的實(shí)時(shí)性研究[J].微計(jì)算機(jī)信息雜志.2005.