智能遠(yuǎn)程監(jiān)控多品牌調(diào)頻發(fā)射機(jī)的成功探索

郭宏偉 梁偉志

（作者單位：佛山人民廣播電臺）

智能遠(yuǎn)程監(jiān)控多品牌調(diào)頻發(fā)射機(jī)的成功探索

郭宏偉 梁偉志

（作者單位：佛山人民廣播電臺）

佛山人民廣播電臺擁有六套調(diào)頻立體聲廣播節(jié)目，發(fā)射站點(diǎn)（主、備）共有6個(gè)，其中有5個(gè)在山上。南方的天氣，雷雨、潮濕和高溫的時(shí)間較長，市電中斷、空調(diào)系統(tǒng)故障或發(fā)射機(jī)模塊受潮損壞等時(shí)有發(fā)生，切換備用發(fā)射點(diǎn)是常有的事。2015年11月，佛山電臺建成了這個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控6個(gè)站點(diǎn)發(fā)射機(jī)的智能系統(tǒng)。經(jīng)過10個(gè)月的運(yùn)行達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，贏得了同行好評。下一步，是要繼續(xù)提高智能化程度。

多品牌調(diào)頻發(fā)射機(jī)；智能化；遠(yuǎn)程監(jiān)控

1 系統(tǒng)規(guī)劃

系統(tǒng)主要功能為：對分散在6個(gè)不同區(qū)域發(fā)射機(jī)的技術(shù)指標(biāo)（發(fā)射功率、反射功率、電壓和電流等）實(shí)時(shí)記錄、查詢和報(bào)警；技術(shù)人員可以在總控中心機(jī)房，遠(yuǎn)程操控發(fā)射機(jī)開機(jī)、關(guān)機(jī)；遠(yuǎn)程監(jiān)視發(fā)射機(jī)周邊環(huán)境；自動(dòng)報(bào)警及短信通知。

佛山電臺使用的固態(tài)調(diào)頻發(fā)射機(jī)，有美國的HARRIS，意大利的EKA等品牌。這就要求，必須達(dá)到兼容、統(tǒng)一、可靠、通用且性價(jià)比高。通過反復(fù)比對，發(fā)現(xiàn)意大利EKA公司的RCU單元（Remote Control Unit）比較有特色。RCU單元幾乎可以支持目前大部分的信號通訊方式，用在本系統(tǒng)上比較簡便可行。另外，能輔助光纖傳輸視頻信號，可以將發(fā)射機(jī)房中環(huán)境影像遠(yuǎn)程傳送到控制中心。

2 系統(tǒng)概況

2.1 總體框圖

系統(tǒng)的核心是Client/Server模式的信息管理系統(tǒng)（MIS），各個(gè)子系統(tǒng)之間用10/100 M的以太網(wǎng)連接。整套網(wǎng)絡(luò)由發(fā)射機(jī)控制器、數(shù)據(jù)終端、數(shù)據(jù)服務(wù)器組成（如圖1所示）。網(wǎng)絡(luò)的形式是局域網(wǎng)，和外界幾乎沒有數(shù)據(jù)交換，所以安全性和可靠性上有保障?？垢蓴_能力強(qiáng)、傳輸速度快也是本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。

2.2 系統(tǒng)組成

2.2.1 發(fā)射機(jī)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器

反映發(fā)射機(jī)狀態(tài)的模擬量，需要經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，打包形成RS232串行數(shù)據(jù)通信協(xié)議，傳送到數(shù)據(jù)服務(wù)器；同時(shí)，來自于數(shù)據(jù)服務(wù)器的控制指令也要通過轉(zhuǎn)換器傳送給發(fā)射機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對發(fā)射機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)視和操控。

2.2.2 調(diào)頻發(fā)射機(jī)運(yùn)行參數(shù)、監(jiān)控信號的獲取

實(shí)現(xiàn)對調(diào)頻發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程跟蹤監(jiān)控，就必須能在異地獲取到目標(biāo)發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)的各種信號。直接的獲取信號，是最簡單、方便做法。改動(dòng)發(fā)射原來的電路，是萬不得已的做法。

本系統(tǒng)讀取的調(diào)頻發(fā)射機(jī)監(jiān)控信號主要有3類：運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)參數(shù)和報(bào)警指示及控制輸出。其中最主要的有輸出功率、反射功率、功放管的電壓和電流等。這些參數(shù)在大部分近期生產(chǎn)的發(fā)射機(jī)，都可以直接從發(fā)射機(jī)控制單元后面的并行遙控插口取得。例如，美國的HARRIS和意大利的EKA發(fā)射機(jī)，其控制單元都帶有25針的遙控接口。另外，在調(diào)頻發(fā)射機(jī)的控制面板上有多種指示燈，其工作狀態(tài)及報(bào)警保護(hù)都通過這些指示燈來指示?？梢詫⒐飧綦x器與指示燈并聯(lián)來獲取相應(yīng)的信號。

2.2.3 控制輸出

新型的調(diào)頻發(fā)射機(jī)，廠家在設(shè)計(jì)生產(chǎn)時(shí)已經(jīng)考慮了遙控的功能。所以將機(jī)

開、關(guān)機(jī)等控制點(diǎn)及各種工作狀態(tài)等都引到專門的插座上，讓用戶根據(jù)自己的需要通過插頭向外延伸。有了這些控制點(diǎn)，控制調(diào)頻發(fā)射機(jī)開機(jī)、關(guān)機(jī)，調(diào)節(jié)發(fā)射功率就比較容易實(shí)現(xiàn)。

2.2.4 遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊

在服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集器等終端上，分別安裝相應(yīng)子系統(tǒng)軟件，構(gòu)成智能化管理系統(tǒng)的軟件平臺。包括數(shù)據(jù)服務(wù)器管理子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)程序、終端監(jiān)控程序子系統(tǒng)。（見圖2）

系統(tǒng)的監(jiān)控界面清晰明了，移動(dòng)鼠標(biāo)點(diǎn)擊菜單就可以輕松地實(shí)現(xiàn)各種功能。非常直觀、形象的通過PC機(jī)，對多個(gè)外地發(fā)射點(diǎn)的發(fā)射設(shè)備實(shí)現(xiàn)監(jiān)測和控制。

為了防止人為的誤操作，軟件設(shè)定了密碼驗(yàn)證，只有輸入正確的密碼以后，才能夠遠(yuǎn)程操控發(fā)射設(shè)備開機(jī)、關(guān)機(jī)、升降功率或改變頻率等。如果沒有密碼權(quán)限，只能瀏覽設(shè)備參數(shù)。圖3是監(jiān)控軟件的界面。

圖2 智能化管理系統(tǒng)圖

圖3 監(jiān)控軟件的界面圖

2.2.5 視頻監(jiān)測系統(tǒng)

發(fā)射機(jī)的工作環(huán)境和工作狀況，用紅外功能高清攝像頭攝取視頻信號，通過光機(jī)和光纜傳送到控制中心的PC機(jī)上。晝夜都能看清。

2.2.6 數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理，并存儲。

2.2.7 監(jiān)控終端

監(jiān)控終端，調(diào)取數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，對發(fā)射機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視。也可對發(fā)射機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。終端監(jiān)控系統(tǒng)由主界面和多個(gè)子界面組成。

2.2.8 系統(tǒng)軟件

所有PC機(jī)均采用WINDOWS7操作系統(tǒng)；數(shù)據(jù)采用Microsoft SQL Server2000。

2.2.9 系統(tǒng)硬件

用6K的RAM和256K的ROM兩種控制芯片，方便進(jìn)行升級。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)

3.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制發(fā)射機(jī)

系統(tǒng)一旦投入運(yùn)行，數(shù)據(jù)采集器就會把各個(gè)發(fā)射機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)源源不斷的發(fā)回來，可以做到對各發(fā)射機(jī)的實(shí)時(shí)巡檢。同時(shí)，各發(fā)射機(jī)的環(huán)境參數(shù)、供電指標(biāo)參數(shù)也匯總在一起，給值班人員迅速判斷和及時(shí)排除故障，提供了參考依據(jù)?？刂浦噶钜餐ㄟ^鏈路順利傳送到目標(biāo)發(fā)射機(jī)，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。

3.2 數(shù)據(jù)的存儲和查詢

定時(shí)記錄：系統(tǒng)會根據(jù)預(yù)先設(shè)定時(shí)間間隔，重復(fù)記錄發(fā)射機(jī)的支行狀態(tài)參數(shù)。事件記錄：隨時(shí)記錄發(fā)射機(jī)動(dòng)態(tài)記事件。如開機(jī)、關(guān)機(jī)、功率調(diào)整等。故障記錄：跟蹤顯示發(fā)射機(jī)故障時(shí)的狀態(tài)量參數(shù)的變化。

以上所有數(shù)據(jù)都存儲在數(shù)據(jù)庫中。系統(tǒng)自動(dòng)生成：故障、檢修等記錄；數(shù)據(jù)服務(wù)器中的歷史數(shù)據(jù)，可以依據(jù)訪問者的權(quán)限進(jìn)行查詢?yōu)g覽。

3.3 實(shí)時(shí)監(jiān)視發(fā)射機(jī)的工作環(huán)境如積水、溫度變化、潮濕等。

4 系統(tǒng)關(guān)鍵

4.1 監(jiān)控模塊

市場上能采購到的計(jì)算機(jī)通信接口的監(jiān)控模塊，但大都很難完全符合調(diào)頻發(fā)射機(jī)監(jiān)控的要求。所以用意大利EKA公司推出的RCU遠(yuǎn)程控制單元為核心，研發(fā)了一套適用于調(diào)頻發(fā)射機(jī)的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。監(jiān)控模塊主要有以下功能：一是8個(gè)RS485接口，可實(shí)現(xiàn)對8臺EKA發(fā)射機(jī)參數(shù)讀取和指令傳送；二是三路模擬輸入，可監(jiān)測發(fā)射機(jī)輸出功率、反射功率、電源電壓和電流等；三是四個(gè)數(shù)字輸入，讀取發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)和音頻鏈路、門禁開關(guān)和同軸開關(guān)等；四是四個(gè)數(shù)字輸出用來操控發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)；五是微處理器控制；帶有硬件看門狗電路，能確保意外死機(jī)時(shí)系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)；六是總線型結(jié)構(gòu)，方便以后升級改造。

模擬輸入首先通過一個(gè)多通道的切換器選擇，然后送到12 bit模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，產(chǎn)生數(shù)字信號。邏輯控制單元根據(jù)檢測的數(shù)據(jù)發(fā)出相應(yīng)的指令。其邏輯結(jié)構(gòu)如圖4所示。

4.2 計(jì)算機(jī)通信接口

新型的調(diào)頻發(fā)射機(jī)都帶有計(jì)算機(jī)COM接口，但不同品牌的發(fā)射機(jī)的監(jiān)控軟件均無法兼容。要用一套系統(tǒng)對不同品牌的多臺發(fā)射機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控，就必須對原有每臺調(diào)頻發(fā)射機(jī)進(jìn)行改造，在不影響其正常工作的前提下，對各自的控制和保護(hù)部分加裝模/數(shù)輸入、輸出轉(zhuǎn)

換接口電路。主要措施有：采樣保持，保持輸入端電壓穩(wěn)定，減小A/D轉(zhuǎn)換誤差；系統(tǒng)采樣頻率，A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間和采保跟蹤時(shí)間之和決定了系統(tǒng)采集頻率。

圖4 邏輯控制結(jié)構(gòu)

圖5 控制中心值班電腦界面

圖6 報(bào)警界面圖

4.3 消除電磁干擾

發(fā)射機(jī)本身就產(chǎn)生電磁輻射，外加周圍環(huán)境里電磁干擾，使發(fā)射機(jī)周圍的電磁環(huán)境非常復(fù)雜。這就給外加的信號轉(zhuǎn)換部分的正常工作帶來了困難。干擾可能影響系統(tǒng)信號準(zhǔn)確性，更為嚴(yán)重的可能影響控制精準(zhǔn)度，甚至于造成現(xiàn)場監(jiān)控終端設(shè)備內(nèi)部數(shù)據(jù)丟失、導(dǎo)致誤動(dòng)作，后果可能很嚴(yán)重。所以必須將各種干擾盡可能的考慮到，以便采取相應(yīng)的抗干擾措施。使設(shè)備能在復(fù)雜的電磁環(huán)境中正常工作。

采集終端模塊的運(yùn)算軟件采用相關(guān)的處理算法，通過軟件濾波、剔除誤值等算法來提高系統(tǒng)的抗干擾能力，保證采集到的數(shù)據(jù)能準(zhǔn)確反映發(fā)射機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。這些抗干擾措施主要有：利用屏蔽技術(shù)減少電磁干擾，對關(guān)鍵部位屏蔽，主要線路采用屏蔽線；利用接地技術(shù)消除電磁干擾，保持各個(gè)部分接地良好；利用濾波技術(shù)降低電磁干擾，線路采用濾波器。

5 工作過程

圖5的控制中心值班電腦界面中，共有16個(gè)小窗口，分別實(shí)時(shí)顯示本臺6個(gè)站點(diǎn)16臺發(fā)射機(jī)的運(yùn)行情況。其中有6臺在運(yùn)行，其余是備機(jī)。備機(jī)中既有全能機(jī)，即所有機(jī)的備機(jī)；又有相匹配的備機(jī)；還有同地或異地的備機(jī)。使得各個(gè)發(fā)射點(diǎn)間，實(shí)現(xiàn)異地多重備份。安全播出有了充分保障。

圖6為報(bào)警界面，當(dāng)某臺發(fā)射機(jī)工作異常時(shí)，報(bào)警對話框就彈出，同時(shí)警報(bào)聲音響起。提醒值班員關(guān)注相關(guān)事項(xiàng)，并且采取相關(guān)措施。

6 結(jié)語

對多品牌固態(tài)發(fā)射機(jī)實(shí)現(xiàn)智能遠(yuǎn)程監(jiān)控，佛山電臺作了大膽的探索，且取得可喜的成果。2015年7月，在其中一個(gè)發(fā)射點(diǎn)安裝了這套遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。在取得經(jīng)驗(yàn)后，至2015年11月，在所有發(fā)射點(diǎn)安裝了該系統(tǒng)。系統(tǒng)正式投入運(yùn)行后，各地發(fā)射機(jī)的開機(jī)、關(guān)機(jī)均集中控制中心進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，各發(fā)射點(diǎn)實(shí)現(xiàn)無縫銜接，杜絕了停播現(xiàn)象，最大限度地保障了安全播出。下一步，需要繼續(xù)提高智能化程度。