中波轉播臺自動播控系統的設計、應用與維護

王紅紅

（作者單位：陜西省新聞出版廣電局寶雞廣播轉播臺）

隨著中波廣播事業的發展，人們對廣播的播出效果提出了更高的要求。這就需要廣電技術人員發揮科學技術優勢，通過中波轉播臺自動播控系統來提高播音質量、避免停播、降低能耗。同時，利用計算機技術、自動播控技術、故障診斷技術以及網絡技術等先進手段，加大中波轉播臺自動播控系統的建設力度，減小值機人員的勞動強度，逐步達到中波轉播臺“有人留守，無人值機”的目的[1]。

1 中波轉播臺自動播控系統的總體設計

寶雞廣播轉播臺現有10kW DAM全固態中波發射機3臺，1kW PDM全固態中波發射機3臺，擔負著3個頻率共5套廣播信號的轉播任務。下文結合實際情況，對寶雞廣播轉播臺自動化播控系統的總體設計從播控單元、上位機、總線和通信系統三個方面進行 介紹。

1.1 播控單元的設計

發射機播控單元是安裝在發射機內部的智能化設備，用于播控發射機的工作狀態，與發射機實現數據傳輸，是整個自動化播控系統的大腦。因此，在設計時一般采用成熟的單片機技術和抗干擾能力強的總線技術，并且需要在軟硬件中采取多重抗干擾技術，確保播控單元可以在機房這種強電磁干擾環境中穩定運行。

發射機播控單元利用局域網實現對發射機的播控，前端為嵌入式計算機，用于遙測、遙控和數據實時存儲、主備自動轉換以及自動診斷報警功能。

前端機由主控板、狀態板、控制板、模擬板組成。主控板用于控制整個播控器的運行，通過網絡接口與本地數據交換機鏈接，與上位機實時通信；狀態板、控制板、模擬板用于對發射機的狀態量、控制量和模擬量進行實時采集和處理。

前端機的主要功能包括以下三方面：

一是模擬量和開關量的采集、上傳及控制：前端機配有開關量、模擬量的采集板和控制板，其與發射機的外部接口板相連，負責對發射機的模擬量和開關量進行采集和上傳，并按照上位機的控制命令對發射機進行操作。

二是主備發射機的自動轉換：兩部發射機互為主備關系，發生故障時主備發射機之間可以不經過上位機直接進行通信與自動切換。DAM中波發射機主備切換故障如下：

（1）一類故障：一類故障保護級別最高，當發射機出現一類故障時，系統會自動關閉發射機的高壓和功放，同時主機前端機會將控制指令直接發送給備機前端機，并立即開啟備機播出。

（2）二類故障：二類故障保護級別僅次于一類，如偶爾過流或欠／過激勵，系統會自動關閉發射機的高壓和功放4 s，在等待4 s后系統又會自動開機工作。如果在自動開機的4 s內再次檢出二類故障，則將該二類故障視為一類故障進行處理，即系統自動關閉發射機的高壓和功放，并立即啟動備機播出。如果在自動開機的4 s內再未檢出二類故障，則系統會默認設備正常運轉[2]。

（3）功率：對發射機功率設定上下范圍，如果發射機功率在連續6 s越限，則立即開啟備機播出。

（4）越限報警：可對發射機的輸出量設定上下限，當出現越限時，前端機會自動將越限信息上傳至上位機并實時報警。

三是定時告警與延時自動開機系統：發射臺自動化檢測系統在充分挖掘原DAM機外延功能的基礎上，開發設計了一套定時告警延時自動開機系統，從近年來的實際使用經驗來看，其自動開機過程準確、穩定，調整方便，運行安全可靠[3]。

1.2 上位機的設計

上位機是整個自動化播控系統的大腦，負責對發射機和相關設備進行操作。寶雞廣播轉播臺自動化播控系統配置如下：

操作系統：Windows SP2；數據庫：SQL Server；播控系統：北京研興綜合網管系統；播控系統編程環境：Microsoft VC++6.0；單片機編程環境：Rabbit C。

上位機安裝播控軟件后，技術人員可以在系統操作界面上操作上位機，上位機的一般功能如下：

監測功能：負責實時采集發射機及附屬設備的各項運行參數。

控制功能：技術人員通過上位機可實時對發射機的開關、功率升降等進行遙控操作。

報警功能：第一，可根據采集發射機開關量指示故障進行報警，并對模擬量越限進行報警。第二，系統支持多種報警方式，如自動彈框報警、聲音報警（不同故障，設置不同的報警聲音）、短信報警等，并會在播控欄會留下故障時間、類型、位置等信息。

記錄與查詢功能：第一，系統自動定期記錄發射機的各項數據和報警內容，并形成曲線圖保存到數據庫，供技術人員隨時查詢或分析。第二，系統自動定時抄表并自動形成表格保存到數據庫，供技術人員隨時查詢或分析。

設置功能：在上位機進行系統配置參數、系統控制參數及系統運行參數的設置；開關機時間的設置；故障報警方式的設置；技術人員現場與遠程訪問權限的設置。

1.3 總線和通信系統的設計

該播控系統采用成熟的上位機PC+前端機（可編程控制器PLC）的組成模式，俗稱PC-PLC結構。上位機和前端機通信采用成熟的TCP/IP協議，每臺前端機都有固定的IP地址。前端機出現故障，不影響其他設備的正常運行。該系統用一組16口數據交換機負責系統內各子系統之間的通信，并將臺內局域網接入16口數據交換機，這樣就可以在臺內使用IE實時播控設備。

播控系統總線通信協議如下：

傳輸層：UDP、TCP；網絡層：IP；網絡接口層：IEEE802.3U。

1.4 自動播控系統的抗干擾設計

中波臺需要具備較強的抗外界干擾能力，因此該自動播控系統專門配置了抗干擾、抗電磁裝置，將外界對發射臺的影響降到最小。此外，該自動播控系統內設有分級權限管理功能，可有效避免越權操作，并對發射機數據進行自動變換、自動管理、自動監測；對連續音頻信號進行優化調整，實現備用信號的平穩過渡與轉換；對故障進行自動診斷和報警；對監測數據進行自動采集和存儲；對供電安全進行動態監測；對發射臺進行遠程訪問和控制[4]。

2 中波轉播臺自動播控系統的應用

2.1 發射機主備切換系統

該自動播控系統又可細分為若干個不同功能的子系統，各子系統相互協作完成特定的任務，最終實現系統播控。發射機參數的采集控制采取“分布式”策略，即每部發射機對應一個采集控制器，采集控制器用于監控系統與發射機之間的信息交互，負責發射機相關參數的采集，并接受遠程操控指令。根據預設程序對發射機進行開關機、倒備機、天饋系統切換以及故障報警等操作。自動播控系統至少需要2臺發射機，當主發射機出現故障時，會立即倒用備用發射機。

2.2 數據采集控制系統

計算機是整個自動播控系統的核心，負責監測、整理、存儲廣播數據信息，還可根據需求遠程進行數據傳輸，并對出現的故障進行自診斷與自優化，從而使廣播發射信號穩定而又連續。

采集控制系統用于中波發射信號的采集、處理與傳輸，始終與電控設備保持溝通。采集控制系統一般比較獨立，當某一環節出現問題時，不會導致整個系統異常，這樣可有效防止外界因素的侵擾，保證中波廣播發射信號的準確與穩定。

2.3 信源切換播控系統

信源是發射質量的基礎，若信源不好，則很容易導致發射故障。當主用信號無音頻，而備用信號源正常時，應自動切換到備用信號源；當主信號源出現異常信號時，系統的音頻信源自動識別功能自動切換信號源，即可設定任意信號源主備狀態；信號源的接入應不少于3個通道，且主通道具備強制直通和斷電直通功能。這樣一來，整個自動播控系統就可以高效播控。在實際操作時，要精準辨識音頻的信源狀況，確保信源質量，將調幅控制在合理范圍內，并對信源通道進行實時監測。

2.4 音頻記錄儲存系統

音頻記錄保存系統一般采用16路音頻獨立編碼器將多路音頻信號編碼壓縮，并通過局域網傳送給音頻處理系統，經音頻處理系統計算處理，將中波播出過程中的不同音頻信號處理為可視的動態柱形圖，對音頻信號進行差動對比監測，以便有效查找故障點，并對信號進行保存記錄。中波轉播臺的音頻監測記錄系統會根據實際需求從多個信號源中自動匹配最優的 音頻。

2.5 指標監測報警系統

指標監測系統為中波播出提供調幅監測功能，調幅監測儀可對多部發射機的閉環射頻信號進行檢波處理，并通過調幅監測儀動態調控發射機的載波功率和瞬時調幅值；同時對監測狀況進行獨立的評判報警，根據實際情況設置各部發射機的調幅報警門限、報警有效時間以及報警延時時間，并將調幅監測儀的相關參數通過數字接口上傳給計算機進行監視。

監測報警系統通過實時監測發射機各項基本參數，為值機人員提供監測信息，大大提高了自動播控系統的效率。當監測設備出現故障或音頻信號發生異常時，監測報警系統會立即發出報警信號，并實時收集相關信息。為防止中波廣播發射過程中出現突發事件，也可對該過程進行人工手動操作[5]。

2.6 環境安防監控系統

為確保中波轉播臺具備良好的外部環境，有必要在各發射臺及播控中心安裝安防監控系統，包括門禁、視頻播控等，以確保中波廣播的播出環境。因此，該播控系統可自動獲取發射臺的濕度、溫度、煙霧濃度等播控環境參數，以及電源播控、紅外播控及智能空調播控單元等，并將獲取參數傳輸給服務器，為調整發射系統環境提供比對，實現對溫度、濕度、煙霧等的監測，對發射臺內重要場所（如天調室）的防火、浸水、防盜監測，對發射臺外圍饋管、地網、天線的防破壞監測。

3 中波轉播臺自動播控系統的維護

3.1 接地與防雷處理

由于全固態發射機耐壓低、抗干擾能力差，一旦發生雷電極易造成設備損壞，而檢修人員又無法在雷電持續時進行槽路和天饋系統搶修，更無法查看饋線與調配箱。因此，有必要設計冗余、可靠的防雷措施，譬如安裝避雷針、避雷線、避雷器、石墨放電球、泄放電感線圈、大容量隔直電容等。一般對天調網絡采取帶通技術和耦合技術，隔離度高，也可對地接泄放電感和隔離電容等防雷措施。網絡與天線端連接包括但不限于接地電感防雷，還有石墨磁環避雷裝置和電容隔離防雷等。

實踐證明：通過優化天饋網絡匹配和改造接地系統也能起到防雷作用。雷電在高壓線上傳輸時會產生高壓浪涌，因此有必要在機房高壓進線處安裝閥式避雷器。另外，接地也是防雷處理的一條重要途徑，可有效降低雷擊的危害度，避免出現系統性傷害。機器設備應安裝工作地線和保護地線，并使自動化播控系統的各個組件盡量接地。如果泄放接地電流工作做得不到位，就會引起高壓浪涌返回發射機燒毀元器件。總之，防雷工程屬于安全防護，防雷裝置應具有長久性的保護功能，所以做好風險評估工作十分必要。

3.2 電磁兼容與防干擾處理

中波轉播臺自動播控系統對電磁場比較敏感，當自動播控系統采取的抗干擾防護措施不理想時，則易導致廣播發射信號受到電磁干擾，嚴重時會影響數據信號的發射和接收。因此，在充分考慮電磁干擾的產生、傳播和影響后，可從抑制干擾源（干擾源通常包括器件干擾、發射干擾和傳導干擾三種）、切斷干擾傳遞途徑、降低受擾設備的干擾敏感度三個方面優化中波轉播臺自動播控系統電磁場的信息傳輸模式，盡量降低來自機房、電線等方面的電磁影響，提高廣播數據信息傳輸的穩定性。

3.3 設定設備的重要指標數據

中波轉播臺自動播控系統涵蓋多個功能不同的子系統，在各個子系統的相互作用下，保證了播控系統的正常運行。通常采用綜合測試儀等設備優化發射機的調制度、振幅頻率特性、諧波失真、信噪比等技術指標，調整音頻處理設備運行狀態，保障廣播發射機發射數據的安全、高質、高效。

4 結語

在實際應用中，地形地貌、電磁環境等客觀因素制約了中波廣播發射效果的優化提升，因此，工程技術人員應從中波廣播的客觀實際出發，多學、多看、勤思考、多積累，遵循自動播控系統的基本規律，采用先進的抗干擾技術，良好的電磁兼容性能，大規模集成電路和先進的表面貼裝工藝，減少元器件數量，大幅度提高中波轉播臺自動播控系統的可靠性和穩定性，為中波轉播臺的高效穩定運行提供可靠保障。