廣播發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中采集控制器的應(yīng)用

張朝宏

摘要：文章主要從采集控制器概述、采集控制器功能、發(fā)射機(jī)對采集控制器的要求等方面對廣播發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的重要模塊一一采集控制器進(jìn)行了分析和闡述，以供同行參考。

關(guān)鍵詞：采集控制器；發(fā)射機(jī)；ARM處理器；實(shí)時參數(shù)

自動監(jiān)控系統(tǒng)軟件采用多層C/S+B/S混合結(jié)構(gòu)設(shè)計，實(shí)時監(jiān)控軟件采用C/S+B/S混合結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)各項數(shù)據(jù)采集、發(fā)射機(jī)控制、多客戶端監(jiān)測，并將采集的數(shù)據(jù)及其他工作數(shù)據(jù)上傳到管理中心；遠(yuǎn)程管理系統(tǒng)軟件采用C/S+B/S混合結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)下，用戶不僅能瀏覽發(fā)射機(jī)各種數(shù)據(jù)，還能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊、發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程控制等功能。自動監(jiān)控系統(tǒng)與本單位的計算機(jī)組成局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN），局域網(wǎng)絡(luò)上的任何一個計算機(jī)監(jiān)控所有發(fā)射機(jī)的工作。如局域網(wǎng)連上因特網(wǎng)（Internet）將可隨時隨地地利用任何一臺計算機(jī)（手機(jī)）掌握所有發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)。

隨著視頻處理、計算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)、傳感器、自動控制等技術(shù)的高速發(fā)展，采集控制器技術(shù)不斷成熟，使自動監(jiān)控系統(tǒng)在廣播機(jī)房應(yīng)用越來越廣泛。廣播機(jī)房“有人留守，無人值班”的目標(biāo)逐漸成為現(xiàn)實(shí)。

1 采集控制器概述

通過發(fā)射機(jī)采集控制器，將發(fā)射機(jī)各項實(shí)時參數(shù)，包括各項模擬量、狀態(tài)量、開關(guān)量進(jìn)行采集處理后送至交換機(jī)，完成對發(fā)射機(jī)的參數(shù)實(shí)時監(jiān)測、自動控制、自動或遠(yuǎn)程手動倒備。

發(fā)射機(jī)參數(shù)采集控制采用“分布式”的控制結(jié)構(gòu)，即每一部發(fā)射機(jī)對應(yīng)一個采集控制器，采集控制器可以脫離計算機(jī)系統(tǒng)獨(dú)立工作，并且整個發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不對發(fā)射機(jī)的正常工作產(chǎn)生任何干擾。采集控制器之間無任何依賴關(guān)系，某一個采集控制器出現(xiàn)故障，不影響整個系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。

采集控制器是監(jiān)控系統(tǒng)與發(fā)射機(jī)之間的紐帶，它負(fù)責(zé)采集發(fā)射機(jī)的相關(guān)實(shí)時參數(shù)。內(nèi)置時鐘系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)設(shè)的時間參數(shù)對發(fā)射機(jī)進(jìn)行自動開關(guān)機(jī)操作，可以進(jìn)行自動倒各機(jī)和倒天饋操作（見圖1）。

對于無通訊接口的發(fā)射機(jī)，采集控制器可采集模擬量24路，狀態(tài)量24路，控制量8路。用戶可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置指標(biāo)參數(shù)。發(fā)射機(jī)控制器分同軸開關(guān)和繼電器2種可選。對于有通訊協(xié)議的發(fā)射機(jī)，采集控制器只需將串口輸出轉(zhuǎn)為網(wǎng)口輸出即可。

天線交換模塊通過對同軸開關(guān)或真空繼電器進(jìn)行自動控制，完成發(fā)射機(jī)主、備機(jī)的倒換。采集制控器具備獨(dú)立的發(fā)射機(jī)功率判斷以及主備機(jī)倒換功能。支持互為主備的工作方式，同一頻率的2部發(fā)射機(jī)沒有固定的主備關(guān)系，采集控制器可以預(yù)設(shè)2部發(fā)射機(jī)的開關(guān)機(jī)時間，在某一部發(fā)射機(jī)工作時，另一部發(fā)射機(jī)即為備機(jī)。出現(xiàn)停播故障時采集控制器完成動態(tài)的主備倒換。采集控制器具備天饋線倒備控制及互鎖功能。

2 采集控制器核心——ARM處理器的特點(diǎn) 實(shí)時控制要求采集控制器快速、高效。目前采集控制器使用ARM處理器（Advanced RISC Machines），它是精簡指令集的RISC（Reduced Instruction Set Computer）架構(gòu)，RISC結(jié)構(gòu)優(yōu)先選取使用頻最高的簡單指令，避免復(fù)雜指令；將指令長度固定，指令格式和尋地方式種類減少；以控制邏輯為主，不用或少用微碼控制，采用多級流水線式處理任務(wù)，大量使用寄存器，數(shù)據(jù)處理指令只對寄存器進(jìn)行操作，只有加載/存儲指令才訪問存儲器，提高了指令執(zhí)行速度。具有體積小、低功耗、低成本、高性能的特點(diǎn)。而51核的單片機(jī)是集中指令集的CISC架構(gòu)，采用單級順序式處理任務(wù)，相比之下ARM的處理的速度更快，更高效。ARM處理器的內(nèi)置硬件協(xié)議更多，像SPI接口、IIC接口、USB接口等，這些接口的加入大大方便了使用者的使用，也提高了執(zhí)行效率。ARM處理器的內(nèi)置RAM和FLASH比單片機(jī)更大，這樣不用外接擴(kuò)展RAM和FLASH就可以完成大中型的項目，給使用者帶來了更大方便。由于ARM處理器芯片本身的原因，芯片在抗沖擊、抗干擾方面比單片機(jī)還有很大的提高。且基于ARM9的控制芯片還可以運(yùn)行復(fù)雜的操作系統(tǒng)，像linux和wlnce等，這樣就可以便于使用者管理和操作不同事件，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的實(shí)時處理。

3 采集控制器功能

（1）采集發(fā)射機(jī)實(shí)時參數(shù)，對發(fā)射機(jī)進(jìn)行開關(guān)，調(diào)整功率。（2）具備與計算機(jī)（數(shù)據(jù)庫服務(wù)器）之間的數(shù)據(jù)通信快速、可靠。（3）可存儲運(yùn)行程序并按程序?qū)Πl(fā)射機(jī)進(jìn)行開、關(guān)、功率調(diào)整等控制。（4）自動與計算機(jī)進(jìn)行時間同步。（5）具備天饋系統(tǒng)的狀態(tài)、位置識別、倒換開關(guān)的控制。（6）具備簡單邏輯自定義，包括順序控制、時序控制、條件控制等。（7）具備數(shù)字接口調(diào)節(jié)功能，可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置為RS232，RS485，RS422等類型支持多種波特率設(shè)置。（8）具備設(shè)備狀態(tài)指示功能，通過運(yùn)行程序指示顯示發(fā)射機(jī)通訊故障、發(fā)射機(jī)倒機(jī)故障、采集器之間通訊故障等，且具有開關(guān)機(jī)命令下發(fā)狀態(tài)顯示。

4 發(fā)射機(jī)對采集控制器的要求

（1）模擬量采集點(diǎn)的輸入阻抗很高，應(yīng)達(dá)到幾百KQ，在接入發(fā)射機(jī)的采集點(diǎn)后不會吸收發(fā)射機(jī)的電流或電壓，故不會對發(fā)射機(jī)造成影響。（2）開關(guān)量采集發(fā)射機(jī)的狀態(tài)，使用的是光耦合器件，與發(fā)射機(jī)隔離。（3）開關(guān)量輸出通道采集器使用固態(tài)繼電器去控制發(fā)射機(jī)，平時與發(fā)射機(jī)也是隔離的，不會影響發(fā)射機(jī)的正常工作。（4）天線控制模塊須采用多種連鎖、互鎖技術(shù)，當(dāng)控制模塊收到倒換命令后會確認(rèn)2臺發(fā)射機(jī)均處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，才啟動同軸開關(guān)（或真空繼電器）進(jìn)行天線倒換，這樣不會造成損壞發(fā)射機(jī)的情況及誤動作。（5）功能可以擴(kuò)展。

5 結(jié)語

采集控制器是廣播發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中極為重要的模塊，其性能決定著整個監(jiān)控系統(tǒng)質(zhì)量。隨著自動監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、電力、醫(yī)療、廣播電視等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，采集控制器具備快速、可靠的工作性能，為監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。