發(fā)射機(jī)故障預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

鐘明

摘要：針對(duì)DX200kW中波發(fā)射機(jī)關(guān)鍵部件在設(shè)備運(yùn)行中工作過(guò)程中，過(guò)流、過(guò)壓、老化等原因出現(xiàn)溫升，溫升過(guò)高后直接影響發(fā)射機(jī)正常工作，造成播出設(shè)備故障。而現(xiàn)有手段無(wú)法直觀測(cè)量溫升情況，無(wú)法提前進(jìn)行干預(yù)。系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線溫度傳感器，建立溫度在線監(jiān)測(cè)自動(dòng)預(yù)警管理平臺(tái)與溫度數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，快速準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)，使值班人員能夠及時(shí)采取有效處理措施，最大限度地保障安全播出工作。

關(guān)鍵詞：播出設(shè)備；無(wú)線傳感；實(shí)時(shí)監(jiān)控；故障預(yù)警

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）14-0252-03

DX200kW中波發(fā)射機(jī)效率高、指標(biāo)優(yōu)、運(yùn)行穩(wěn)定，但控制線路復(fù)雜，由成千上萬(wàn)只部件組成，一只元件損壞或是一根線接觸不良，都可能造成整部發(fā)射機(jī)停播。器件長(zhǎng)期在大電流、高電壓下工作，即使是優(yōu)良的器件也會(huì)出現(xiàn)不可預(yù)期的問(wèn)題。而查找、確定故障點(diǎn)的時(shí)間很長(zhǎng)，更換元器件困難，極易造成停播事故。我臺(tái)DX200kW中波發(fā)射機(jī)每天近24小時(shí)播出，日常檢修維護(hù)工作只能在每周3小時(shí)的停機(jī)時(shí)間內(nèi)完成，因沒(méi)有代播設(shè)備，為避免出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間停播，預(yù)防性維護(hù)和快速處理故障顯得異常重要。傳統(tǒng)的播出設(shè)備檢修維護(hù)手段主要是： 目檢，檢修人員用眼睛目測(cè)各器件在形狀、顏色、裂紋等方面的狀態(tài)是否發(fā)生異常來(lái)確定器件是否已變質(zhì)變壞；觸摸，斷電后，檢修人員觸摸各器件的溫度以判斷器件是否異常，是否需要更換；測(cè)試，針對(duì)大器件，如大電容、大電感，檢修人員依靠測(cè)量?jī)x器測(cè)試器件的參數(shù)，根據(jù)參數(shù)是否偏離正常范圍而確定器件的好壞。人工檢修受停機(jī)時(shí)間、人員責(zé)任心、工作經(jīng)驗(yàn)、技能技術(shù)水平的影響較大，存在漏巡，漏檢的可能性。另外，對(duì)于設(shè)備內(nèi)部的缺陷，通過(guò)簡(jiǎn)單的檢修是不能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的，比如發(fā)射機(jī)構(gòu)造緊湊，某些器件處于肉眼看不見(jiàn)的地方且不能每次進(jìn)行拆卸測(cè)試和觸摸，使得設(shè)備檢修維護(hù)的有效性大打折扣。尋求一種實(shí)時(shí)、可靠、高效、自動(dòng)的巡檢、并實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警是本系統(tǒng)建設(shè)的背景。播出設(shè)備絕大部分故障原因是器件老化、過(guò)流、過(guò)壓產(chǎn)生的，其狀態(tài)表現(xiàn)為：在故障出現(xiàn)之前溫度會(huì)比正常工作時(shí)升高許多。通過(guò)溫度傳感器實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵部件的長(zhǎng)期在線監(jiān)測(cè)，在事故前準(zhǔn)確獲取關(guān)鍵部件的溫度變化情況，掌控播出設(shè)備器件的工作狀態(tài)，一旦某一器件溫度異常，在機(jī)器不播音時(shí)段就可以進(jìn)行快速的處理與更換，同時(shí)故障發(fā)生時(shí)也能快速找到故障點(diǎn)，恢復(fù)播出，能有效提升安全播出保障能力。

1 發(fā)射機(jī)故障預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由三部分組成：無(wú)線溫度傳感器、 無(wú)線溫度監(jiān)測(cè)網(wǎng)關(guān)、人機(jī)接口單元構(gòu)成。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

無(wú)線溫度傳感器采用數(shù)字測(cè)溫芯片，實(shí)時(shí)測(cè)量發(fā)射機(jī)房關(guān)鍵部件的溫度，通過(guò)2.4G收發(fā)模塊實(shí)時(shí)傳遞至無(wú)線溫度采集器。無(wú)線溫度采集器通過(guò)2.4G無(wú)線模式組網(wǎng)測(cè)溫節(jié)點(diǎn)，無(wú)線溫度采集器關(guān)完成溫度數(shù)據(jù)的顯示與超限判斷，顯示各個(gè)測(cè)溫節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)，以太網(wǎng)有線模式接入到人機(jī)接口單元中，實(shí)現(xiàn)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)與應(yīng)用程序交互。人機(jī)接口單元應(yīng)用程序完成數(shù)據(jù)采集包接收、命令下達(dá)、溫度數(shù)據(jù)匯總和分析、并上傳關(guān)鍵信息到機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)。

1.2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

1.2.1 系統(tǒng)功能概述

系統(tǒng)的主要目標(biāo)是實(shí)時(shí)監(jiān)控發(fā)射機(jī)設(shè)備工作狀態(tài)，發(fā)生故障及時(shí)報(bào)警，保證發(fā)射機(jī)平穩(wěn)正常運(yùn)行；對(duì)接機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，作為子系統(tǒng)，彌補(bǔ)其故障預(yù)警方面的不足；通過(guò)對(duì)發(fā)射機(jī)關(guān)鍵部件溫度的數(shù)據(jù)分析，對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行前瞻性維護(hù)，提升檢修質(zhì)量和工作效率。系統(tǒng)功能模塊按圖2所示設(shè)計(jì)。

1.2.2 無(wú)線溫度傳感器實(shí)現(xiàn)功能

1）在線測(cè)溫，溫度信息實(shí)時(shí)回傳；2）溫度信息數(shù)字化（IP）。

1.2.3 數(shù)據(jù)采集器實(shí)現(xiàn)功能

1）顯示下轄的溫度傳感器的狀態(tài)（信號(hào)強(qiáng)度與電池電壓）。并針對(duì)信號(hào)較弱或電壓電量不足的溫度傳感器進(jìn)行標(biāo)示；

對(duì)于該無(wú)線溫度傳感器，在內(nèi)部電池將要耗盡時(shí)，在對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采集器的對(duì)應(yīng)通道前顯示電池符號(hào)，表示對(duì)應(yīng)的溫度傳感器將很快不能工作（提前半年預(yù)警）。在這種情況下，機(jī)房運(yùn)行維護(hù)人員可通過(guò)更換傳感器中的電池來(lái)使傳感器恢復(fù)工作。

2）顯示前端溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的溫度超限值對(duì)采集的溫度進(jìn)行判定，超限的溫度將在屏上被標(biāo)示和報(bào)警；

3）采用Socket通信方式實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的上傳。

1.2.4 監(jiān)控中心系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)功能

系統(tǒng)軟件功能從溫度數(shù)據(jù)智能分析功能、溫度趨勢(shì)圖顯示功能、溫度數(shù)據(jù)自動(dòng)儲(chǔ)存和釋放功能、自動(dòng)報(bào)警功能和安全管理功能5方面設(shè)計(jì)。

1）溫度數(shù)據(jù)智能分析功能

（1）對(duì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，如歷史溫度最大值，歷史平均溫度值；

（2）將在線數(shù)據(jù)同歷史記錄數(shù)據(jù)以及器件正常工作時(shí)參數(shù)進(jìn)行比較以發(fā)現(xiàn)異常溫度值；

（3）支持器件溫度數(shù)據(jù)檢索功能；

（4）支持異常數(shù)據(jù)單獨(dú)顯示功能。

2）溫度趨勢(shì)圖顯示功能

（1）系統(tǒng)具備近期溫度趨勢(shì)顯示功能，顯示時(shí)間段可以人工設(shè)置；

（2）某一設(shè)備或接口溫度趨勢(shì)異常時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)優(yōu)先顯示或突出顯示該溫度趨勢(shì)，以提顯值班人員。

3）溫度數(shù)據(jù)自動(dòng)儲(chǔ)存和釋放功能

（1）對(duì)于記錄下來(lái)的所有數(shù)據(jù)的信息，都自動(dòng)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中；

（2）在需要的情況下，可以根據(jù)查詢條件，釋放溫度數(shù)據(jù)；

（3）可以根據(jù)溫度數(shù)據(jù)類型和存儲(chǔ)時(shí)間自動(dòng)釋放數(shù)據(jù)；

4）自動(dòng)報(bào)警功能

（1）觸發(fā)超溫自動(dòng)報(bào)警時(shí)，報(bào)警信號(hào)、內(nèi)容等可在監(jiān)控畫(huà)面自動(dòng)顯示；

（2）報(bào)警可根據(jù)需要進(jìn)行分級(jí)，報(bào)警信號(hào)、報(bào)警內(nèi)容可在任何畫(huà)面自動(dòng)顯示；

（3）報(bào)警信息儲(chǔ)存管理，可以通過(guò)多種方式查詢報(bào)警信息；

（4）報(bào)警信息可以區(qū)分該報(bào)警信息是否已被用戶檢查確認(rèn)；如用戶未確認(rèn)，則在設(shè)定時(shí)間內(nèi)重發(fā)報(bào)警。

（5）重發(fā)報(bào)警時(shí)間間隔可人工設(shè)定；

（6）設(shè)備檢測(cè)溫度報(bào)警閾值可智能設(shè)置和人工設(shè)置。

（7）所有報(bào)警信息報(bào)告自動(dòng)保存，所有報(bào)警信息均可查詢，有需要時(shí)可打印輸出。

5）安全管理功能

（1）系統(tǒng)保存自動(dòng)生成的重要數(shù)據(jù)，包括用戶信息、報(bào)警信息、操作記錄、日志等。

（2）對(duì)自動(dòng)生成的系統(tǒng)運(yùn)行日志、運(yùn)行曲線報(bào)告、超溫報(bào)警報(bào)告，可查詢及打印輸出。

（3）系統(tǒng)具有較強(qiáng)的容錯(cuò)性，不會(huì)因誤操作等原因而導(dǎo)致系統(tǒng)出錯(cuò)和崩潰。

1.3 人機(jī)接口單元設(shè)計(jì)

1） 主界面

人機(jī)接口單元主界面如圖3所示，工具欄有設(shè)備總況、告警管理、配置、查詢中心、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)日志和退出系統(tǒng)等七個(gè)功能導(dǎo)航菜單，可根據(jù)實(shí)際需要選擇進(jìn)入相應(yīng)子菜單界面。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)主要展現(xiàn)發(fā)射機(jī)房2部發(fā)射機(jī)5個(gè)部位設(shè)備的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)。狀態(tài)方框各種顏色分別代表的意義如下：

（1）綠色—設(shè)備所屬的節(jié)點(diǎn)上傳溫度數(shù)據(jù)無(wú)異常，設(shè)備正常工作

（2）灰色—設(shè)備所屬的節(jié)點(diǎn)中有無(wú)法正常上傳數(shù)據(jù)的情況，可能掉線。

（3）紅色—設(shè)備所屬的節(jié)點(diǎn)上傳溫度數(shù)據(jù)超過(guò)告警閥值，產(chǎn)生告警信號(hào)。

（4）黃色—設(shè)備所屬的節(jié)點(diǎn)上傳溫度數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)警閾值，產(chǎn)生預(yù)警信號(hào)。

（5）橙色—設(shè)備所屬的節(jié)點(diǎn)上傳溫度數(shù)據(jù)超過(guò)越界閾值，產(chǎn)生越界信號(hào)。

信息提示欄包括無(wú)線溫度傳感器通信狀態(tài)、無(wú)線溫度傳感器的運(yùn)行狀態(tài)以及用戶登錄信息。

2）設(shè)備總況

該模塊用簡(jiǎn)單直觀的界面呈現(xiàn)發(fā)射機(jī)關(guān)鍵部件測(cè)溫點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，點(diǎn)擊發(fā)射機(jī)各個(gè)部位的狀態(tài)方框，可進(jìn)入對(duì)應(yīng)的設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)頁(yè)面展示頁(yè)面，

3） 告警管理

告警管理界面如圖6所示，該模塊的功能是查看及處理節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的報(bào)警記錄（包含告警、預(yù)警、越界），設(shè)置節(jié)點(diǎn)告警閥值。設(shè)置重發(fā)報(bào)警的時(shí)間。支持搜索和導(dǎo)出excel表格配置。

4）配置

配置設(shè)置界面如圖7所示，該模塊的功能是查看和編輯所有網(wǎng)關(guān)設(shè)備和節(jié)點(diǎn)信息，支持導(dǎo)出excel表格。

5）查詢中心

查詢中心界面如圖8所示，該模塊的功能是根據(jù)設(shè)置的對(duì)象選擇、時(shí)間段、溫度范圍，查詢對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。其中統(tǒng)計(jì)對(duì)象是下拉列表，下拉列表的形式可以將所有節(jié)點(diǎn)按照所屬部位以2級(jí)從屬結(jié)構(gòu)顯示。支持導(dǎo)出excel表格。支持列表或折線圖形式展現(xiàn)數(shù)據(jù)。

6）數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)處理界面如圖9所示，該模塊的功能是根據(jù)設(shè)置的統(tǒng)計(jì)對(duì)象、統(tǒng)計(jì)類型、時(shí)間段、時(shí)間間隔條件，統(tǒng)計(jì)出對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。這其中統(tǒng)計(jì)對(duì)象是下拉列表，下拉列表的形式可以將所有節(jié)點(diǎn)按照所屬部位以2級(jí)從屬結(jié)構(gòu)顯示。統(tǒng)計(jì)類型支持平均值和最大值統(tǒng)計(jì)。時(shí)間間隔支持時(shí)、日、月統(tǒng)計(jì)。支持導(dǎo)出excel表格。支持列表或折線圖形式展現(xiàn)數(shù)據(jù)。

7）系統(tǒng)日志

系統(tǒng)日志界面如圖10所示，該模塊的功能是顯示用戶操作記錄?？筛鶕?jù)關(guān)鍵字（范圍是事件、用戶名、工號(hào)字段）搜索對(duì)應(yīng)的操作記錄，支持導(dǎo)出excel表格。

2 結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線溫度傳感器實(shí)時(shí)采集發(fā)射機(jī)關(guān)鍵部件溫度，由人機(jī)接口單元的應(yīng)用程序?qū)Πl(fā)射機(jī)關(guān)鍵部件的運(yùn)行狀態(tài)信息、溫度信息進(jìn)行整合和集成，對(duì)目標(biāo)器件溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量與分析，降低播出設(shè)備長(zhǎng)期滿負(fù)荷運(yùn)行，維護(hù)時(shí)間和維護(hù)手段單一引發(fā)的事故，取代人工巡檢，彌補(bǔ)現(xiàn)有發(fā)射機(jī)運(yùn)行維護(hù)模式在故障預(yù)警方面的不足，智能化管理發(fā)射機(jī)設(shè)備，提升發(fā)射機(jī)維護(hù)效率。

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