基層中波轉播臺站智能化改造中的計算機網絡應用

唐大旺 楊云鈞

（1.西藏自治區廣播電視局下察隅中波轉播臺，西藏察隅 860601；2.西藏自治區廣播電視局培訓中心，西藏拉薩 850000）

廣播具有覆蓋面大的突出優點。目前還沒有哪一種信息網絡能和無線廣播的覆蓋面相比。特別在自然災害較為頻繁發生的區域，國家建立的自然災害預警系統就應用了智能化的應急廣播信息系統。

經過智能化改造后的轉播臺站管理系統就是搭建成一個局域網管理模式。局域網使局部區域網絡化，其特點是覆蓋面積小、網絡傳輸數率高、傳輸誤碼率低。同時利用交換機技術把運行設備中的參數通過數據線與交換機接口或數據接收交換端口聯接，目前交換機是應用最為廣泛的數據鏈路轉換設備，如華為交換機。電力系統的相關信息與參數，發射機控制單元控制信息，信號系統與音頻處理器的相關參數值，機房運行環境系統的物理信息，各個系統進行模塊化改造后，它們的相關信息與相關運行指令經過交換機與服務器處理后集成到控制室的客戶端計算機客戶端界面，進行相應的運行管理與監測。

1.中波臺智能化改造實施方案

在西藏縣級的中波轉播臺中，整個播控系統主要由電力系統、信號與音頻處理系統、發射機系統、天線系統與環境監控系統5大部分組成。我們在智能化改造中，天線系統比較復雜，無法實現特有的技術改造，主要是利用環境監測網對其管理。同時在智能化改造過程中，一方面要合理有效利用原有的設備設施。另一方面要用合理科學的技術更新改造，設備更新使相應的技術系統升級換代。成熟的自動化與智能化系統對整個轉播系統的性能有質的提升。確保“三滿播出”的真正實現[1]。在此次改造中主要對電力系統、發射機系統、信號源與音頻系統、環境監控系統進行智能化改造。

1.1 系統設計原則及依據

在智能化系統設計時，我們要充分考慮并遵循以下設計原則：（1）可行性和實用性。（2）管理性和技術先進成熟性、開放性和標準性。

1.2 具體的智能化改造方案

1.2.1 電力系統智能化平臺建設過程

電力系統是中波轉播臺運行的主要動力。不間斷穩定的電力供應是實現中波臺各項運行任務和指標的基石。

改造前，使用外電與轉播臺自備發電機送電電兩路供電系統。一路：外電10kV—交變電壓器—配電室—全自動補償式穩壓配電柜—發射機系統與機房控制系統。一路：自備發電機50kV—配電室—全自動補償式穩壓配電柜—發射機系統與機房控制系統。在外電斷電的情況下，發電機啟動—配電室合閘—穩壓器穩定電壓—供電發射機系統與機房控制系統，一般正常情況下需時3min～5min。

改造實施方案：利用原來供電系統的一主一備增加不間斷的UPS供電部分。一路：外電10kV電壓—變壓器—配電室—三相精密凈化穩壓電源—發射機系統與機房控制系統。二路：自備發電機—配電室—三相精密凈化穩壓電源—發射機系統與機房控制系統。三路：UPS供電—發射機系統與機房控制系統。

改造后，穩壓電源進行更換以適應技術發展與運行安全的需要。由于原來的全自動三相電力穩壓系統使用年限達10年，設備老化，故障已到多發頻發的階段。更換為三相精密凈化穩壓電源。JSW精密凈化三相交流穩壓器由于采用了國際先進的正弦能量分配原理，結合大功率LC濾波電路，穩壓精度極佳。采用重載濾波電路，在輸入端對高能干擾呈低阻抗，抗高能尖峰干擾能力強，能提供純凈的波形，該穩壓器采用距飽和很遠的電感，可抗不對稱波形干，反應速度快、穩壓精度高、可濾除尖峰、脈沖、波涌及下限波形，最適合精度精密儀器使用。三相分調：這樣可以保證每相輸出電壓的精度不變，在負載發生變化或負載不平衡時，不會影響輸出電壓的平衡。完善的保護功能，過壓、欠壓、錯相、過流、過載保護即旁路功能，方便日常維護，無任何機械調整裝置、無碳刷、無磨損、無觸點控制組件，一次安裝成功后無需短周期維護和調整。這樣的技術設備可以很好地適應和提高電力系統穩定性能。

運行過程：當外電停電或異常情況下，外電自動終止或人工終止—UPS及時啟動供電，播音不間斷。此時機房值機人員或維修人員檢查電源情況或處理相關故障，可根據需要啟動備用發電機。備用發電機發電，當穩定電壓電流后合閘供電。UPS自動供電終止，播音不間斷。UPS在有外電情況下處于穩壓或充電狀態。

在機房控制室，值機人員可實時對配電情況在計算機界面上實現監測與控制設置。這樣供電系統改造后就實現了如下目標：

（1）真正實現不間斷供電，當外電斷開時，UPS供電使發射機系統和機房控制系統運行，節目傳輸不中斷。當自備發電機發電時，直到穩定供電后UPS停止供電，外電轉為繼續為蓄電池充電。同時UPS也實時起到穩定外電電壓的作用，實現了不間斷電源供電。

（2）電源穩定，改造后的電源系統三相電壓、電流穩定，隨著數字技術的應用，電源補償系統能很好地平衡各相電壓和電流。

（3）UPS電源是由25組12V鉛鋅蓄電池并聯后再串聯組成，電壓為220V左右，能不間斷供電8h。保證了電壓的穩定時長，即使出現電源故障，維護人員就有足夠的時間來處理故障。UPS的運行情況與故障可以在UPS的微機控制器上設置、查閱與顯示。

（4）電力監控監測系統智能化改造后，值機人員與維護人員可以實時監測電力系統的相關運行參數情況，為電力設備的維護與相關更換提供直觀依據。

1.2.2 發射機系統智能化改造

發射機系統是臺站管理與運行的重要組成部分。是智能化改造與管理的核心。改造中采用先進的自動化控制技術、信息數字化技術、網絡傳輸技術、建立智能化、網絡化的臺內監控平臺實現對臺站的發射機設備運行、安全防護進行及時或遠程實時監控，滿足各臺站有人留守，達到無人值班的需求，確保安全播出。通過智能化、數字化、網絡化的科學管理，在保證安全播出的前提下增強值機員的管理能力，有效提高工作效率和管理水平。以減輕工作強度和減少人為事故，降低運行成本。利用計算機管理系統的控制功能實現對各發射機及其配套設備的運行狀況以及發射臺的環境、安全等進行遠程實時監控、監測、實現故障的迅速切換為故障類型判斷與維護提供具體的判定與指示[2]。

改造前：中波廣播發射機使用功率為1kW一主一備固態PDM配備。使用時，開關機需要手動或自動，抄表需要人工記錄，必須定時或連續巡機觀察發射機運行情況，人工查詢CPU控制器的數據信息以判斷發射機相關故障或運行情況，或通過功放盒上的指示燈發光情況判定發射機故障與運行狀況。

改造后：繼續利用廣播發射機1kW的一主一備固態PDM配備。把每組發射機的CPU接口、開關機的控制接口、開關機狀態指示燈，各頻率的發射機控制單元用于數據或信息交換的接口都用數據線與華為數據交換器聯接，交換器再用數據線發射機的監測電腦聯接。監測電腦形成網絡客戶端可設置相應的C類IP地址，如：192.162.26.30。

改造后，增加協議轉換模塊FS、JS、JC、JQ10XX，作為IP地址轉換的交換器。同時使用SBL安全塊的TCD-04數據采集器對發射機控制器與開關機相關信息量進行采集。

發射機主機或備機運行時，其執行運行的相關參數與控制單元的設備相關參數以指令數據流的形式通過數據線發布到華為交換器，經華為交換器處理后的數據信息上傳到發射機監測電腦，同時發射機的控制單元信息也傳輸到檢測計算機客戶端，每部發射機設置一個固定的IP地址。5部發射機設置5個控制單元IP地址。便于數據信息與指令的接收與相關指令的發送。這樣就實現發射機系統的實時監測改造[3]。

在發射機監測電腦客戶端的系統管理界面可以進行如下管理：

服務器部分：

（1）數據顯示。在主界面，打開軟件后顯示的是自動化系統的服務器界面。它能顯示機房內所有頻率的發射機的工作情況：頻率，工作在主機還是備機，發射機當前所處播音期段，入射功率、調幅度。

菜單功能里有主菜單：在主界面的空白處，單擊右鍵可以查看日志、報警操作、數據庫、日常管理、軟件的管理及切換到其他監測系統。

（2）客戶端部分。客戶端部分與服務器部分基本功能相同，只是減少了控制單元參數設置、動作檢測、load功能。

（3）利用值班員管理系統可以實現人員值班管理與維護記錄。

實現目標：

（1）監測每部發射機的發射頻率、發射功率、不平衡功率，監測激勵器的發射頻率、調幅度、輸入輸出信號相關參數值等。

（2）發射機的開關控制，可設定人工、自動開關機2種狀態，可在控制室通過計算機控制發射機開關設定和控制個發射機的自動開關機時間表一般時間表不少于3段。

（3）可設定系統工作狀態的人工倒換或自動到還。在自動控制下，可設定發射機的各個參數門限，以確保發射機的工作狀態正常機故障的及時報告和報警。

（4）倒機要有如下保護措施：不能帶高壓倒機，頻率不正確不允許開，功率越限不能開功放電源。

（5）計算機界面能實時顯示以上信息以供查詢。

（6）實現了值機員的工作信息的全管理和維護信息的全管理。

1.2.3 信號源監測系統與音頻系統智能化改造

信號源與音頻系統是整個轉播系統的前端，是節目信息質量重要保證。必須實現不間斷的接收。中波廣播信號使用上星站衛星廣播轉發信號，利用特定的地面廣播衛星信號接收裝置進行不同衛星轉發器的廣播節目信號的處理。

用音頻處理器對衛星接收機的信號進行解調和調制后才能還原成廣播節目。PDM的音頻處理器使用的數模音頻轉換器是一種專業的數字音頻模擬音頻的轉換器，它主要用于廣播電臺的不同音頻形式的音頻設備（模擬和數字）間的接口轉換，可以適應32KHZ-96KHZ、16Bit-24Bit內各種數字采集模式的音頻。可以同時實現數字音頻輸入模擬音頻輸出的功能。

改造前：中波臺使用的是一主一備2路信號源。能實現主備信號源切換。一般是值機員在值班室根據自己的判斷與相關情況自由處理，如：日凌干擾出現后才決定手動切換。出現很大的隨意性，對節目的質量有一定的影響。音頻處理器使用合成音頻處理器。

改造后：中波轉播臺的信號源還是利用原來的一主一備信號源，把原來衛星信號接收機更換為性能具有音頻信號交換器的接收機，接收機再與音頻處理器聯接。同時利用處理器的相關接口用數據線與GPS時鐘聯接，集成智能化安播系統。信號源切換系統提供實時的、雙向的數據傳輸。衛星接收機采用ASN1240型音頻專用衛星接收機，各頻率發射機使用一主一備衛星接收機。同時準備應急跳線盤作為第三路信號接收器。作為緊急狀況下的信號源系統。每部發射機的衛星信號接收器接受的節目的音頻信號都用專用數據線聯接到GPS時鐘的相應接線口。GPS時鐘與智能化服務器通過數據線連接。

對接收的節目信號進行解調和調制。音頻處器使用RS10型的三通道類型。同時與值機員只需通過計算機界面上的操作就能達到獨立檢測、獨立切換某節目源的目的。使用3路信號源，一主一備，信號直通。把不同頻率發射機的衛星信號接收機，相應頻率的音頻處理器集成在一起，放置在發射機旁。集成智能化安播系統利用傳輸數據線聯接到機房控制室的計算機上。

信號源系統實現目標：（1）對主備用信號源有無，是否正常，在用和備用情況進行遠程實時監測。（2）可設定各套節目信號源監測時間表，可遠程實現人工切換和自動輪循切換對各路信號源和各輸出信號的監聽監測。（3）可人工切換和自動切換，本地切換響應時間小于500ms。遠程切換響應時間小于1s時當用于播出的信號源無音頻而備用信號源正常時，自動切換到備用信號源。（4）信號源使用一主一備，緊急備用直通。（5）信號源有限切換選擇，可遠程設定信號源的主備狀態。（6）信號源接入不少于3個通道，主通道應具有遠程強制直通功能和斷電直通功能。（7）監測中心能夠在計算機界面實時監聽和監看每路廣播信號的各個運行參數與指示。在控制室，利用音箱可以同時監聽到堅挺的音質，清晰流暢、無雜音。

2.結語

經過智能化平臺建設后，機房規范化建設有了質的提高：（1）計算機網絡技術的應用提升了轉播臺站的技術含量，應用局域網管理模式。提高了中波臺的安全運行能力。適應了技術發展的現實與未來需要。（2）設備設施的更新換代提升了播出質量的提高與穩定，確保“三滿播出”的實現。（3）機房技術人員能在控制室內輕松完成全套的操作要求，實時了解天線區到機房及臺區周圍環境。提高了中波臺技術人員的技術能力和管理能力。（4）技術人員的角色發生轉變，從單純的值機員變成了既是值機員又是管理者。技能的要求更具體。（5）臺內管理人員利用網絡可以了解設備運行情況與故障發生情況，為維護重點提供直觀而直接資料。