廣播發射機監控系統中采集控制器的應用

張朝宏

摘要：文章主要從采集控制器概述、采集控制器功能、發射機對采集控制器的要求等方面對廣播發射機監控系統中的重要模塊一一采集控制器進行了分析和闡述，以供同行參考。

關鍵詞：采集控制器；發射機；ARM處理器；實時參數

自動監控系統軟件采用多層C/S+B/S混合結構設計，實時監控軟件采用C/S+B/S混合結構，實現各項數據采集、發射機控制、多客戶端監測，并將采集的數據及其他工作數據上傳到管理中心；遠程管理系統軟件采用C/S+B/S混合結構，在這種結構下，用戶不僅能瀏覽發射機各種數據，還能實現遠程通訊、發射機遠程控制等功能。自動監控系統與本單位的計算機組成局域網（Local Area Network，LAN），局域網絡上的任何一個計算機監控所有發射機的工作。如局域網連上因特網（Internet）將可隨時隨地地利用任何一臺計算機（手機）掌握所有發射機的工作狀態。

隨著視頻處理、計算機、通信網絡、傳感器、自動控制等技術的高速發展，采集控制器技術不斷成熟，使自動監控系統在廣播機房應用越來越廣泛。廣播機房“有人留守，無人值班”的目標逐漸成為現實。

1 采集控制器概述

通過發射機采集控制器，將發射機各項實時參數，包括各項模擬量、狀態量、開關量進行采集處理后送至交換機，完成對發射機的參數實時監測、自動控制、自動或遠程手動倒備。

發射機參數采集控制采用“分布式”的控制結構，即每一部發射機對應一個采集控制器，采集控制器可以脫離計算機系統獨立工作，并且整個發射機監控系統不對發射機的正常工作產生任何干擾。采集控制器之間無任何依賴關系，某一個采集控制器出現故障，不影響整個系統的運轉。

采集控制器是監控系統與發射機之間的紐帶，它負責采集發射機的相關實時參數。內置時鐘系統可根據預設的時間參數對發射機進行自動開關機操作，可以進行自動倒各機和倒天饋操作（見圖1）。

對于無通訊接口的發射機，采集控制器可采集模擬量24路，狀態量24路，控制量8路。用戶可根據實際情況設置指標參數。發射機控制器分同軸開關和繼電器2種可選。對于有通訊協議的發射機，采集控制器只需將串口輸出轉為網口輸出即可。

天線交換模塊通過對同軸開關或真空繼電器進行自動控制，完成發射機主、備機的倒換。采集制控器具備獨立的發射機功率判斷以及主備機倒換功能。支持互為主備的工作方式，同一頻率的2部發射機沒有固定的主備關系，采集控制器可以預設2部發射機的開關機時間，在某一部發射機工作時，另一部發射機即為備機。出現停播故障時采集控制器完成動態的主備倒換。采集控制器具備天饋線倒備控制及互鎖功能。

2 采集控制器核心——ARM處理器的特點 實時控制要求采集控制器快速、高效。目前采集控制器使用ARM處理器（Advanced RISC Machines），它是精簡指令集的RISC（Reduced Instruction Set Computer）架構，RISC結構優先選取使用頻最高的簡單指令，避免復雜指令；將指令長度固定，指令格式和尋地方式種類減少；以控制邏輯為主，不用或少用微碼控制，采用多級流水線式處理任務，大量使用寄存器，數據處理指令只對寄存器進行操作，只有加載/存儲指令才訪問存儲器，提高了指令執行速度。具有體積小、低功耗、低成本、高性能的特點。而51核的單片機是集中指令集的CISC架構，采用單級順序式處理任務，相比之下ARM的處理的速度更快，更高效。ARM處理器的內置硬件協議更多，像SPI接口、IIC接口、USB接口等，這些接口的加入大大方便了使用者的使用，也提高了執行效率。ARM處理器的內置RAM和FLASH比單片機更大，這樣不用外接擴展RAM和FLASH就可以完成大中型的項目，給使用者帶來了更大方便。由于ARM處理器芯片本身的原因，芯片在抗沖擊、抗干擾方面比單片機還有很大的提高。且基于ARM9的控制芯片還可以運行復雜的操作系統，像linux和wlnce等，這樣就可以便于使用者管理和操作不同事件，實現多任務的實時處理。

3 采集控制器功能

（1）采集發射機實時參數，對發射機進行開關，調整功率。（2）具備與計算機（數據庫服務器）之間的數據通信快速、可靠。（3）可存儲運行程序并按程序對發射機進行開、關、功率調整等控制。（4）自動與計算機進行時間同步。（5）具備天饋系統的狀態、位置識別、倒換開關的控制。（6）具備簡單邏輯自定義，包括順序控制、時序控制、條件控制等。（7）具備數字接口調節功能，可根據實際需要設置為RS232，RS485，RS422等類型支持多種波特率設置。（8）具備設備狀態指示功能，通過運行程序指示顯示發射機通訊故障、發射機倒機故障、采集器之間通訊故障等，且具有開關機命令下發狀態顯示。

4 發射機對采集控制器的要求

（1）模擬量采集點的輸入阻抗很高，應達到幾百KQ，在接入發射機的采集點后不會吸收發射機的電流或電壓，故不會對發射機造成影響。（2）開關量采集發射機的狀態，使用的是光耦合器件，與發射機隔離。（3）開關量輸出通道采集器使用固態繼電器去控制發射機，平時與發射機也是隔離的，不會影響發射機的正常工作。（4）天線控制模塊須采用多種連鎖、互鎖技術，當控制模塊收到倒換命令后會確認2臺發射機均處于關機狀態，才啟動同軸開關（或真空繼電器）進行天線倒換，這樣不會造成損壞發射機的情況及誤動作。（5）功能可以擴展。

5 結語

采集控制器是廣播發射機監控系統中極為重要的模塊，其性能決定著整個監控系統質量。隨著自動監控系統在工業、農業、電力、醫療、廣播電視等領域的廣泛應用，采集控制器具備快速、可靠的工作性能，為監控系統的應用提供了強有力的技術保障。