中波廣播發射臺自動化監控系統分析

摘要：文章對中波廣播發射臺自動化監控的意義進行了分析，并提出了一種集機房設備監控、信號監測、環境電力監測、報警系統、通信監測于一體的自動化監控系統，以此實現遠程監測，進而滿足廣播電臺等單位對于監控系統的需求。

關鍵詞：中波；廣播發射臺；自動化監控系統；集成結構

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2023.05.028

中圖分類號：TN 934.81" " " " " " " "文獻標示碼：A" " " " " " " "文章編碼：1672-7274（2023）05-00-03

Abstract： This paper analyzes the significance of automatic monitoring of medium-wave radio transmitting stations， and proposes an automatic monitoring system that integrates equipment monitoring， signal monitoring， environmental power monitoring， alarm system， and communication monitoring in order to achieve remote monitoring， Then meet the needs of radio stations and other units for the monitoring system.

Key words： medium wave; broadcast transmitter; automatic monitoring system; integrated structure

1" 中波廣播發射臺自動化監控的意義

傳統發射臺監控主要依靠人工手段進行操作，值班人員在高度緊張的情況下極易出現差錯，導致發射臺的運行狀態難以全面真實地反映出來。人工監控模式具有不確定性，不利于發射臺的穩定運行，從而難以保證節目放送質量。因此，有必要發展發射臺自動化監控模式。從技術的角度分析，發射臺自動化監控系統能夠對發射臺的信號、設備、電力、視頻、通信網絡等進行實時監控，從而能夠極大限度地提高發射臺運行的穩定性，保證節目的播出質量。因此，自動化監控系統的應用對廣播電臺單位具有較強的實際意義。

2" 中波廣播發射臺自動化監控系統的集" "成結構

2.1 機房設備監控

2.1.1 發射機監控子系統

發射機監控主要通過采集器實現，本系統采用分布式數據采集結構，即每臺發射機對應一個單獨的采集器，采集器具有獨立性，可脫離監控系統工作。而且此子系統對發射臺的正常運行不會造成任何干擾，各個采集器之間也不存在依附關系，當某個采集器出現故障時，不會影響系統整體的運轉。

采集器是發射臺與監控系統之間的橋梁紐帶，它在負責發射機相關參數采集的同時，還能接收遠程指令，對發射機進行遙控。采集器內部包含時鐘系統，工作人員可根據預設時間對發射機進行開關機。由于中波發射臺在運行過程中會有較為復雜的電磁干擾，所以該系統采用RS-422接口對采集器與監控系統進行連接，并利用ARM管理器完成接口的以太網轉換，以此種方式將發射機監控子系統與發射臺以太網平臺進行有機融合。

目前，國內多數發射機已經實現固態化、數字化。相較于傳統發射機而言，此類發射機系統較為簡單，具有數量較多的同類單元。以型號為TS-30C的固態PDM發射機為例，其具有四個調制功放器，當其中任意兩個調制功放器出現故障時，雖然會使調制功率降低，但不會出現停播現象。該型號發射機的振蕩器、放大器、推動器、穩壓器均有主用、備用兩套設備，當主用設備停播時，可切換至備用設備，每個設備均有相應的外部接口，通過采集器與之連接，可對下列指標數據進行采集、顯示。

（1）整體參數。對發射機自主組態下的模擬量參數（發射、反射功率，主電壓、電流）進行顯示，當參數值超過限制時，會進行報警。同時顯示包括分、秒、日等下位機時間信息。

（2）將主要參數以柱形圖的形式進行顯示。具體顯示參數由管理人員根據實際情況自行選擇，當參數超過閾值時，會通過顏色變化進行報警。當管理人員將光標懸停至某套節目時，該子系統會將所用發射機的廠家、信息、參數顯示出來。

（3）歷史數據顯示。采集器會對已經采集的數據進行記錄并提供瀏覽功能，管理人員可根據具體需求，瀏覽歷史數據。

2.1.2 主備機倒換子系統

主備機倒換子系統的準確性與發射臺的播出效果有著直接聯系，在該系統中，兩套發射機互為主備機關系，為方便論述，將兩者設定為X機與Y機。管理人員可以根據發射機的實際情況，對X、Y兩臺發射機的工作時間段進行定義，并設置倒機的延時時間以及功率閾值。當X、Y兩臺發射機處于工作狀態時，二者的開機與關機為互鎖條件，此狀態下會鎖定天線閘的倒換驅動。

X機或Y機在開關機時間內，若出現發射功率與其他參數低于預設門限值的問題，便啟動延時機制，若在延時時間段內，正在運行的發射機在功率方面等參數沒有出現回升，則會通過采集器所采集的數據判斷備用發射機是否處于可用狀態。若處于可用狀態，則會發送倒機請求（此功能為可選功能，管理人員可將此設置為默認功能，無須人為確認），在得到確認后，會倒換為備用機。反之，如果備用機為不可用狀態，則不發送倒機請求，轉而發送報警信息。在倒機的過程中，如果備機出現問題，則會被標識為“故障”，并立刻停止倒機。當維修人員對其修復之后，“故障”標識會消除，此時重新開始倒機工作。對于倒機門限、延時以及相關閾值，可結合實際情況進行自主設置。

由于兩臺發射機互為主機和備機，那么管理人員可預先設定運行時間，當X機工作時，Y機為備用機；當Y機工作時，X為備用機。此工作模式可充分利用所有發射機，避免了某臺發射機因長時間工作而降低電子元件使用壽命的情況出現。上述以兩臺發射機為例，在實際工作中管理人員可以在其中加入數量更多的發射機進行倒換[1]。

2.2 信號監測

2.2.1 信源采集子系統

信號源采集子系統仍然采用分布式結構，針對每套節目設置單獨的信號采集系統，并進行多路信號的自動采集、選擇以及判斷切換。此子系統采用一體化設備，集成信號分配、采集、判別、切換功能，最多可同時處理四路信源，具體結構如圖1所示。

信源質量與節目的安全播出有密切聯系，若信源出現丟失現象，將會失去調制功能，進而發生停播事故。對信號源的監測有兩個必要條件：一是通過信號的電平值進行判別，當電平值低于門限時，進入第二條件判斷；二是利用時間設定的方式，在預設時間段內，如果第一項條件被持續性滿足，則觸發報警。當上述兩個條件同時出現，可判定出現信源丟失現象。電平值門限以及延時時間可由管理人員進行自主設定。當主路信源丟失時，此子系統會將主信源切換至備用信源；當主路信號源恢復時，再將備用信號源切換為主信號源。根據圖示可知，此子系統共計可處理四路信源，其中以第一路為主，其余為備用，且信源處理系統會對每路信源均進行環出（將所采集的信源原封不動輸出），以此為監測提供便利。從該角度分析，信源采集系統不但能夠幫助發射機切換備用信源，還能為監測系統提供所需的監測信號。

2.2.2 音頻監聽子系統

根據中波信號特征，音頻監聽系統將不同節目的解調信號匯總至多路音頻編碼器中，再由音頻處理服務器對匯總后的解調信號進行處理，最后通過廣播電臺內部的工業以太網（局域網）傳輸至管理人員所用的服務端，通過客戶端形成便于觀測的直方圖。

由于音頻監聽系統需要同時接收處理器輸出的信號以及解調后的信號，因此每套節目最多會監測8路信號，如果廣播電臺同時有8套節目播出便要監測64路信號。在這種情況下，若采用傳統模擬監測方法，會使用數量極多的監控設備，而且在監聽過程中還會出現信號交叉現象，進而影響到監控系統整體的穩定性。所以，可以選擇采用數字式監聽方法，利用2臺獨立音頻編碼器（64路）將音頻信號進行壓縮，通過局域網將壓縮后的音頻信號傳輸至音頻服務器；服務器內置分析軟件包，能夠自動對音頻進行監測并顯示，同時還提供丟失報警、循環監聽、錄音、遠程網絡服務等功能；最后將轉換完畢的數字信號量化成直方圖，通過局域網傳輸至管理人員的客戶端，從而使管理人員能夠直觀地同時監測多路音頻信號的傳輸狀況。同時，此子系統也可對音頻信號的傳輸進行有針對性的管理。比如單獨設置音頻信號的電平門限、延時時間等，也可以將輸入至發射機的信號與解調后的信號進行對比分析。一旦出現停播現象，音頻信號中的故障點也能夠一目了然[2]。

音頻信號電平的大小與發射機的調幅度存在密切關系，幅度不夠、幅度過調，均屬于劣播。為提高節目播出質量，可采用此系統對音頻信號進行動態調整，常態下的調整范圍為±26 dB。但考慮到特殊情況下音頻動態范圍會有所增大，可能超出常態調整范圍，所以可以在該音頻監聽系統中加入平衡式衰減器，此設備的衰減范圍為24 dB以下，衰減步長2 dB。若音頻信號動態范圍較大，管理人員可手動將音頻信號送入衰減器中進行預衰減，再送入音頻處理器中，以最大限度地提高播出質量[3]。

最后，該音頻監測子系統可采用數字工作站的形式，將音頻編碼的壓縮格式轉換成MP3，以方便管理人員進行遠程監聽。

2.3 電力環境監測

電力是發射臺工作的基本條件，要想保證自動化監控系統的全面、穩定運行，則必須對電力進行監測。本系統通過電壓電流變送裝置，對電壓、電流進行采集，并利用電力采集器采集UPS穩壓電源信號。通過對上述信號信息加以利用，能夠實現對發射臺供電系統的全面監測，并能夠當異常現象出現時，及時向管理人員報警。

此外，環境參數也是影響發射臺供電系統運行的重要參數。環境的溫度、濕度與發射臺的運行狀態存在密切聯系。若環境中濕度過大，會增大饋線接口短路風險。因此，本系統采用智能溫度傳感器、紅外探測器、浸水探測器，對環境中的溫度、濕度進行實時監測（如圖2所示），并且在機房等重點區域采取監控聯網措施，以提升發射臺運行的安全性。

2.4 報警系統

發射臺視頻監控系統普遍存在著電磁干擾大、占地面積大、通信線路長等客觀負面因素，使得信號干擾與信號衰減成為影響發射臺監控系統正常工作的核心問題，從而直接導致報警不及時。為了提高報警的實時性，本系統采用數字視頻編碼技術以及光纖通信技術，以解決信號干擾與衰減的問題[4]。以此技術為基礎，對本系統的報警形式進行豐富，具體如下。

（1）短信報警。將發射臺所產生的故障，比如停播、濕度溫度較高、信源丟失等情況，以短信的形式發送至管理人員智能終端。為防止出現信息交叉情況，可以將報警號碼設置為十個，管理人員可隨時更改短信內容。

（2）警鈴報警。當發射臺出現故障時，可通過臺內的蜂鳴報警器進行報警，并將停止報警的方式設定為手動停止報警與定時停止報警兩種。

（3）聯動錄像報警。將報警開關與攝像機傳感器對接，當滿足報警條件時，攝像機會自動開啟錄制，管理人員可實時觀察現場情況。

（4）客戶端報警?？紤]到廣播電臺播出系統中可能存在隱私數據，在客戶端方面可以以用戶權限為準進行報警。當用戶瀏覽受限時，將會在客戶端交互界面中彈出報警對話框[5]。

3" 結束語

本文從自動化監控系統對于中波廣播發射臺的意義入手，提出了一種集機房監控、信源采集、電力環境監控、報警系統為一體的自動化監控系統，相關人員可利用此系統，實現發射臺運行的自動化監控。

參考文獻

[1] 喬桂蓮．中波廣播發射臺自動化監控系統的運用研究分析[J]．中國傳媒科技，2022（10）：132-135.

[2] 魏晉．中波廣播發射臺自動化監控系統的探究與分析[J]．電子制作，2022（10）：86-88.

[3] 張曄，陳曉楨，俞振飛．大功率中波發射臺智能化監控平臺的建設與應用[J]．廣播與電視技術，2022（5）：100-104.

[4] 張軍．防雷保護技術在中波廣播發射臺的應用[J]．中國高新科技，2022（9）：79-81.

[5] 田玉燦．中波廣播發射臺自動化監控系統的意義及實際應用[J]．電視技術，2022（4）：116-118.