地市級中波發射臺智慧運維建設方案

洪正輝

（銅陵市轉播臺，安徽 銅陵 244000）

1 改造背景

中波發射臺的智慧化建設，是智慧廣電的重要組成部分。在國家廣播電視總局高度重視廣電行業智慧化發展的背景下，安徽省對智慧運維建設做出了明確的要求，對臺站智慧化建設做出明細的規定。

銅陵市轉播臺擔負本地中波實驗工作。截至2021 年底，銅陵市轉播臺中工作的中波發射機均為小功率脈沖持續時間調制（Pulse Duration Modulation，PDM）發射機，且均已超過報廢工作年限，存在故障率高、無故障自動監測系統等安全播出隱患[1]。為更好地保障安全播出，保障本地中波領域意識形態工作，轉播臺爭取到專項資金對臺站進行智慧運維升級改造。本次升級改造主要分為兩個方面，一是對臺站硬件方面的改造，二是智慧化監測升級改造。

本文就智慧運維改造情況進行總結。盡管受到項目經費不足限制，智慧化監測改造工作只針對重要部分進行升級改造，但已預留下一步升級空間。希望臺站改造經驗能為其他臺站提供參考。

2 臺站智慧化運維改造要求

銅陵市轉播臺有4 部中波發射機（2 主2 備）和1 座中波自立塔。根據安徽省廣播電視局《廣播電視無線發射臺站智慧運維建設的指導意見（試行）》文件，銅陵市轉播臺按照數字化、標準化、智慧化要求，依托物聯網、大數據、云計算和人工智能技術，構建運維數據標準化采集匯聚、故障智能發現定位、問題智能診斷分析、事件智能處置修復、風險智能預測預警的“一云+多端”智慧運維體系，實現廣播電視無線發射臺站“有人留守、無人值班”的工作目標。

2.1 硬件升級改造要求

根據臺站實際，硬件升級主要從兩個方面進行。一是高頻接地改造，原有高頻接地電阻為2.1 Ω，已超過規定要求，必須進行改造；二是中波發射機系統升級改造，將原有2 臺擬報廢PDM 發射機換成數字幅度調制（Digital Amplitude Modulation，DAM）發射機，相關饋線和匹配網絡同步更換[2]。

2.1.1 高頻接地改造要求

根據《廣播電視工程工藝接地技術規范》（GY/T 5084—2011）標準規定，中、短波廣播發射臺、廣播電視衛星上行地球站的發射機需要設置高頻接地體，接地電阻應小于1 Ω。

2.1.2 中波發射機系統升級改造要求

銅陵市轉播臺擬采購2 臺10 kW 全固態數字調幅中波發射機，發射方式為A3E，調制方式為數字幅度調制（DAM）。因發射機功率增大，原有發射機配套系統已不能滿足新購發射機需求，為此主備切換開關、饋線及匹配網絡均需更換，其中匹配網絡需要重新設計安裝。

2.2 智慧化監測改造要求

發射機監控和電力監測系統具有兩個主要功能。一是對2 個頻點共4 臺發射機進行智能化監控、實時工況監測、越界報警、根據運行圖自動開關機、自動抄表、自動主備倒換以及發射機運行數據管理等。系統應預留在發射機數量增加時可擴容功能，預留天饋線系統監測和鋼塔桅監測等功能。二是對4 處關鍵供配電設備的電力參數進行實時監測、越限報警等。

2.2.1 發射機自動化監測監控要求

發射機自動化監測監控是在監控室實現對機房2 個頻點共4 臺發射機的運行狀態、工作參數、開關機（手動/自動）、“1+1”主備機倒換等進行監測、監控、數據記錄、抄表、報表以及故障報警與處理等[3]。

2.2.2 臺站的供配電監測監控要求

臺站的供配電監測監控主要是對臺供配電系統的4 處關鍵設備進行監測[4]，可根據需要進行門限設置，一旦監測指標超過門限，則啟動報警。

2.2.3 臺站監控管理平臺要求

臺站監控管理平臺采用瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）基礎架構設計，結合Web 實時通信技術與其他分布式客戶端/服務器（Client/Server，C/S）子系統客戶端組成統一的綜合信息訪問平臺；處理各采集設備上傳的發射機數據、供配電監測數據及告警等數據，并進行統計、分析、匯總以及存儲，為客戶端插件提供實時數據推送服務，可實時監看各發射機、供配電設備的工作狀態、運行參數。

3 臺站智慧化運維建設實現與調試

2022 年5 月，銅陵市轉播臺開始進行臺站智慧化升級改造方案招標采購。2022 年8 月，開始進行硬件升級和智慧化監測兩個方面的升級改造。

3.1 硬件升級改造情況

3.1.1 高頻接地改造情況

根據《中、短波廣播發射臺設計規范》（GY/T 5034—2015）規定，高頻接地體可采用如下兩種方式。

一種是采用2 000 mm×1 000 mm×2 mm 紫銅板垂直埋入地下，其頂部距地表面不小于800 mm，或水平埋入地下，埋深不小于2 000 mm；接地體四周做土質處理改善接地效果。接地體應與發射機以最短距離連接。

另一種由多組接地體組成，每組接地體采用3 根Φ50 mm×5 mm、長5 m 的銅管以2 m 間距垂直敷設，銅管之間用300 mm×1 mm 銅帶連接成等邊三角形，所有接地體應均勻對稱排布；銅管頂部距地表面不小于1 000 mm；接地體四周做土質處理改善接地效果。每組接地體之間采用300 mm×1 mm銅帶圍繞建筑物四周，距散水坡2 m 外連接組成環形，其埋設深度距地表面不小于600 mm。當接地電阻不符合要求時，可適當增加接地網面積。

根據臺站實際，高頻接地采用第2 種方案。具體操作是：先挖5 m 長、2 m 深、不小于0.6 m 寬的接地基坑，在基坑內用洛陽鏟打2 個間距為4 m 的Φ80 mm×1 500 mm 孔洞；孔洞內垂直放入Φ50 mm×1 500 mm 的電解離子接地棒（純銅）；基坑外用洛陽鏟打2 個Φ80 mm×（1 500+500） mm 孔洞（分別距基坑內2 個孔洞4 m），孔洞內同樣垂直放入Φ50 mm×1 500 mm 的電解離子接地棒，4 個離子棒之間用40 mm×4 mm 銅包鋼扁鋼進行連接，銅包鋼連接線距離地面不低于500 mm。接地基坑到室內機房接地引線采用100 mm×2 mm 銅帶連接，所有連接點均要求銅焊工藝牢固焊接并做必要防腐處理。接地基坑內需要進行土質改良以進一步降低接地電阻阻值，改善接地效果，主要添加降阻劑、碎木炭。綜合考慮臺機房各發射機的功率，機房地槽內的高頻接地銅帶間采用200 mm×0.4 mm 銅帶連接。所有設備安裝調試完成后，測得高頻接地電阻為0.01 Ω，符合設計要求。

3.1.2 發射機系統升級情況

2022 年7 月，銅陵市轉播臺經公開招標，采購2 臺無錫華康10 kW DAM 中波發射機及配套的自動轉化開關、饋線及匹配網絡并完成安裝調試。發射機、自動轉化開關和饋線架設比較簡單，這里不再詳述。匹配網絡設計具有一定技術難度，本次采用的是雙頻共塔網絡，其設計安裝調試如下。

安裝調試前，測得兩個頻點對天線的阻值分別為Z1=54+j4.51 Ω 和Z2=290-j31.5 Ω，為實現2 個頻點的阻抗均為Z1=Z2=50+j0 Ω，整個匹配網絡由預調網絡、阻塞網絡、匹配網絡及吸收網絡組成，兩個頻點網絡互相獨立，放置于兩個網架。吸收網絡由1 個電感對地并聯，獨立于兩個頻點的網絡，其阻值L0=33.5 μH。

考慮設計由易到難，頻點1 的網絡較為簡單，由匹配網絡、阻塞網絡組成。經過計算，阻塞網絡由并聯諧振電路組成，其阻值分別為C11=750 pF，L11=13.93 μH；匹配網絡由串聯諧振電路組成，其阻值分別為C12=450 pF，L12=16.7 μH。

頻點2 的網絡較為復雜，無法簡單用阻塞和匹配兩個網絡調試完成，增加了由兩個電感組成的預調網絡。經過計算，阻塞網絡由并聯諧振電路組成，其阻值分別為C21=1 000 pF、L21=19.1 μH；匹配網絡由串聯諧振電路組成，其阻值分別為C22=750 pF，L24=7.62 μH；預調網絡由兩個電感組成，其中一個電感串聯在電路上，L22=14.4 μH，一個電感對地并聯，L23=9.14 μH。

除滿足基本設計要求外，還考慮以下幾個方面。

（1）加裝石墨放電球、高頻放電磁環和通地閘刀，充分考慮防雷功能。

（2）充分考慮到大功率天線調配網絡的熱耗問題，設計兩個獨立的網絡架，確保所有元器件溫度不會過高，保證天線調配網絡的穩定性，最大可能地提高天線的輻射效率。

（3）在中心頻率±10 kHz 帶寬內，網絡駐波比均要小于1.2。

（4）設計時考慮阻塞網絡、陷波網絡要有足夠的衰減量，以保證本頻不受他頻的影響。

（5）設計時還充分考慮元器件的選擇。電感線圈自身損耗要小，線徑要按發射機功率1.2 倍原則選取，電感量要有30%的富余量以便調試。電容Q值要高，精度要高，電壓、電流及視在功率按發射機功率1.2 倍原則選取。

3.2 智慧化監測改造情況

2022 年8 月，銅陵市轉播臺硬件升級完成后，開始智慧化監測改造，實現對機房2 個頻點共4 臺發射機和臺供配電的智慧化監測，主要由發射機監控系統、供配電監控系統、臺站智慧化平臺及監測報警等模塊組成。

3.2.1 智慧化平臺硬件

銅陵市轉播臺硬件升級完成后，4 臺發射機中有3 臺擁有數據管理系統，只要發射機廠家提供協議，數據管理系統即可直接讀取發射機相關數據。另有1 臺發射機無數據管理系統，只能進行硬采集，本方案采用的是匯鑫MD9931 采集器，對該發射機各項數據進行采集。4 臺發射機數據采集后，通過交換機將數據傳輸到服務器進行處理。

3.2.2 智慧化平臺軟件功能

銅陵市轉播臺智慧化平臺軟件采用多層C/S+B/S 混合結構設計，發射機監控系統軟件和供配電監測系統軟件采用C/S+B/S 混合結構[5]，實現各項數據采集、發射機控制及多客戶端監測，并將采集的數據及其他工作數據上傳到服務器。

4 結語

銅陵市轉播臺智慧化建設從實際情況出發，用有限經費完成臺站智慧化升級，配合臺站現有的播出節目監測、環境監測和安防監控系統，基本實現了有人值守、無人值班的工作要求。系統經過近一年的運行，所有模塊工作穩定，符合設計要求，很好地保障了臺站的安全播出工作。