中波發射臺發射機運行情況實時監控及異態報警系統的研制

阿不力孜·牙生

摘 要：因大部分基層臺站沒有一個統一的自臺播出質量監控系統，在安全播出工作中遇到了不少問題，安全播出事故時有發生，加重了一線值班人員的勞動強度?！爸胁ㄅ_發射機運行情況實時監控及異態報警系統”在及時發現并預警各類播出事故及發射機工作異態、發射臺技術維護工作的規范化和數字化、各類技術資源的有效共享、減輕值班員勞動強度等方面發揮了很好的作用。

關鍵詞：“三滿“播出；Zgbee無線數字傳輸技術；播出異態；動態控制

中圖分類號：TN93 文獻標識碼：A

中波發射臺擔負著把黨的聲音傳到千家萬戶的光榮使命，保證滿功率、滿調幅度、滿時間播出（以下簡稱“三滿“播出）是各中波臺的重要工作職責。

因為絕大部分基層臺站沒有一個統一的自臺播出質量監控系統，在安全播出工作中遇到了不少問題，安全播出事故時有發生，加重了一線值班人員的勞動強度。

筆者在長期中波發射臺積累的實際工作經驗與當代先進的計算機技術的基礎上，研發的“中波發射臺發射機運行情況實時監控及異態報警系統”，在及時發現并預警各類播出事故及發射機工作異態、發射臺技術維護工作的規范化和數字化、各類技術資源的有效共享、減輕值班員勞動強度等方面發揮了很好的作用。

一、系統特點

1 采用Zgbee無線數字傳輸技術，有效避免了RS-485傳輸線造成的信號干擾及布線問題；有效提高了采集數據的可靠傳輸，簡化了設備的安裝、維護。

2 給每一部發射機專門設計了通用的“發射機運行狀態實時監控記錄系統”，24小時全天候式監控并記錄發射機的工作狀態參數，供數據服務器調用。

3 有線、無線并行的方式對發射機的“三滿”播出狀態進行實時監控。準確無誤地判斷每部發射機的播出質量狀態。

4 采用大屏幕文字顯示、語音提示、聲光報警、手機短信、手機視頻等模式，及時提示發射機運行情況、各類播出異態及故障信息。

5 按要求打包傳輸相關數據，供遠程監測與控制。

二、系統功能

1 按預定時間開、關發射機。

2 對發射機供電電壓、電流、入射功率、反射功率、各直流電源電壓，激勵器和功放的工作狀態、功放溫度、發射機周圍環境溫度和濕度，輸入音頻幅度和狀態進行實時采集，發現異態及時報警。

3 對發射機播出內容進行實時錄制，提供任意時段播出內容查詢服務。

4 對發射機“三滿”播出狀態進行有線、無線實時監控，發生異態及時報警。

5 對發射機的調幅度進行閉環式動態控制，保持發射機的合格調幅度。

6 對發射機運行狀態數據進行統計，自動生成每天的發射機運行狀況電子報表，給出發射機一天的調幅度及功率變化情況曲線圖、發射機的用電情況等信息。

7 具有完整的信息交換接口、通訊協議，極易實現監測網絡之間的數據交換。

8 在大屏幕上高清模式顯示發射機運行情況及異態故障信息的同時，支持該信息的手機短信及實時動態視頻流方式傳輸。實現相關人員的手機遠程監視。

三、系統的組成

系統采用Zgbee星狀網絡數據交換模式，主要由發射機運行狀態記錄模塊、zigbee無線數據收發模塊、數據處理服務器、50英寸高清顯示屏、手機短信報警模塊、UPS集中供電模塊及其它附屬設備組成系統組成方框圖請看（圖1）：

（一）發射機運行狀態記錄模塊

該模塊主要由多串口嵌入式微型工控板、16路12位A/D轉換板、24路光電隔離開關量采集板、調幅度計算處理板、8路繼電器控制板、一路插卡式音頻信號錄制板和zgbee數據收發模塊組成，請看（圖2）。

16路12位A/D轉換板完成發射機供電電壓（三相）、電流（三相），入反射功率、各直流電源電壓、激勵器輸出幅度、調制電流、功放溫度、發射機周圍環境溫濕度等模擬量的采樣任務。

48路光電隔離開關量采集板完成各功放工作狀態，發射機各模塊工作狀態等開關量的采集任務。

調幅度計算處理板主要完成，對發射機輸出的已調波的數字檢波，發射機調幅度的計算等任務，并根據調幅度變化情況控制發射機輸入音頻幅度、達到閉環式動態控制發射機調幅度的目的。

8路繼電器控制板根據預先設置完成開、關發射機；啟動播出異態聲光報警等任務。

插卡式音頻信號錄制板完成發射機播出節目的實時錄制任務，錄制格式為MP3格式，一個16G卡，可錄制7天的節目。

總之，該模塊根據服務器傳來的運行圖和運行參數可獨立完成發射機開、關，播出狀態實時監控及異態報警、調幅度的閉環式自動控制，播出節目的自動錄制等任務的同時，可以接收數據服務器的調度命令，實現與數據服務器的資源共享；與服務器的信息交換以zgbee無線數據交換方式實現。

（二）zigbee無線數據收發模塊

zigbee技術是一種近距離、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通訊技術，其主要用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各種電子設備之間進行數據傳輸。（1）工作頻段2.4GHz，傳輸速率250kbit/s、傳輸距離在10m～75m的范圍內，但可以繼續增加。（2）低功耗，非常省電；（3）時延短：典型的搜索設備時延30ms，休眠激活的時延是15ms，活動設備信道接入的時延為15ms。（4）網絡容量大：一個星狀結構的Zigbee網絡最多可以容納254個從設備，網絡組成靈活。（5）通訊可靠：采取了碰撞避免策略，同時為需要固定帶寬的通信業務預留了專用時隙，避開了發送數據的競爭和沖突。MAC層采用了完全確認的數據傳輸模式，每個發送的數據包都必須等待接收方的確認信息。如果傳輸過程中出現問題可以進行重發。（6）安全：ZigBee提供了基于循環冗余校驗（CRC）的數據包完整性檢查功能，支持鑒權和認證，采用了AES-128的加密算法，各個應用可以靈活確定其安全屬性。

由于Zgbee網絡具有以上所描述的優勢，所以本系統采用了Zgbee形狀網絡模式；每一部發射機的發射機運行狀態記錄系統，按照預先的設置獨立完成發射機日常運行監控任務外，還時時刻刻跟數據服務器保持數據共享，根據數據服務器要求向數據服務器傳回發射機運行狀態參數。

（三）多通道中波廣播信號播出質量參數并行監測及實時監控處理模塊：

該模塊對多部（本系統為六部）中波發射機的播出頻率、開機時間、場強、調幅度.....等播出質量參數進行無線并行采集，在預定的播出時間內出現“三滿”異態及時報警并記錄，異態內容、異態發生的時間等異態參數通過RS-232串口傳給數據處理服務器。

（四）數據處理服務器

數據服務器是整個“中波發射臺發射機運行情況實時監控及異態報警系統”的總信息處理中心，它根據發射機運行狀態記錄模塊傳回的信息和發射臺播出質量無線監控模塊采集傳回來各部發射機空中信號

質量（場強、調制度...等）信息，實時判斷每一部發射機的“三滿”播出狀態；對異態情況進行提示、記錄及報警。自動形成全天的播出情況報表，自動形成發射機功率及調幅度變化曲線圖。以下是系統主界面（圖3）：

系統提供5種查詢模式：

（1）運行狀態查詢命令：用于查詢顯示發射機播出頻率、場強、功率、調制度及異態提示查詢。

（2）發射機運行異態數據查詢：用于發射機狀態異態數據及“三滿”播出異態數據的查詢。

（4）調幅度及功率變化曲線查詢命令：用于顯示發射機功率、調幅度變化曲線的繪制及異常狀態時間段的查詢。

（5）當天播出情況匯總報表查詢命令：用于查詢發射機24小時內的所有運行記錄的報表式查詢。

（五）手機報警模塊

手機報警模塊包括兩個部分：

（1）手機短信報警模塊：主要完成向指定的手機號（最多10部）實時發出發射機“三滿”播出異態短信報警信息。

（2）發射機播出狀態的實時視頻傳輸模塊：此模塊利用4G手機網絡，把發射機的播出狀態信息（包括運行參數、音頻及調制度動態彩條、異態提示）實時地傳輸給指定的手機號，給管理人員提供不受地域限制的自臺播出質量遠程監控手段。

除此之外：數據處理服務器向外部專用網提供完美的全方位數據共享服務，極易實現分布式總監控網絡。

參考文獻

[1]蔡振江.單片機原理及應用[M].北京：電子工業出版社，2011.

[2]劉洪才.廣播發射新技術[M].中國廣播電視出版社，2010.