中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用

郭冀陽

摘 要：廣播作為一種重要的信息傳輸渠道自發(fā)明至今已經(jīng)經(jīng)過了百多年的歷史，在這一漫長的發(fā)展歷程中廣播技術(shù)經(jīng)過不斷的發(fā)展演變已經(jīng)形成了較為完備的以短波、中波、長波為代表的技術(shù)體系，在這一技術(shù)體系中中波廣播發(fā)射占據(jù)著較大的比重，有著基數(shù)較為龐大的聽眾。中波廣播發(fā)射質(zhì)量直接影響著聽眾的收聽體驗(yàn)。在中波廣播系統(tǒng)的運(yùn)行過程中需要積極做好中波廣播系統(tǒng)發(fā)射質(zhì)量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測，利用數(shù)字化、信息化技術(shù)最大限度的保障中波廣播系統(tǒng)取得良好的發(fā)射質(zhì)量。文章在分析中波廣播系統(tǒng)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對如何做好中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集進(jìn)行分析闡述。

關(guān)鍵詞：中波廣播系統(tǒng)；實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集；監(jiān)測

中圖分類號(hào)：TP274+.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）21-0102-02

Abstract： Broadcast， as an important channel of information transmission， has a history of more than 100 years since it was invented. In this long developing course， the broadcasting technology has formed a relatively complete technical system represented by short wave， medium wave and long wave through continuous development and evolution. In this technical system， wave broadcast transmission occupies a large proportion， with a relatively large audience. The transmitting quality of medium wave broadcasting has a direct impact on the listening experience of listeners. In the operation of the medium wave broadcasting system， it is necessary to actively monitor the transmission quality of the medium wave broadcasting system in real time， and make use of digital and information technology to ensure the transmission quality of the medium wave broadcasting system to the maximum extent. Based on the analysis of the characteristics of the medium wave broadcasting system， this paper analyzes and expounds how to do well the real time data acquisition of the transmitter of the medium wave broadcasting system.

Keywords： medium-wave broadcasting system； real-time data acquisition； monitoring

前言

無線廣播技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜度較高的技術(shù)，在無線電運(yùn)行過程中會(huì)受到環(huán)境、設(shè)備等多種因素的影響。在無線電傳輸技術(shù)中中波廣播作為其中重要的組分發(fā)揮著重要的作用，通過多年的建設(shè)與完善中波廣播系統(tǒng)已經(jīng)建立起較為完善的體系能夠?qū)崿F(xiàn)全方位覆蓋，依靠大、中、小功率中波廣播發(fā)射機(jī)構(gòu)建起了全固態(tài)中波廣播發(fā)射機(jī)體系，為中波廣播事業(yè)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。在中波廣播系統(tǒng)運(yùn)行的過程中需要利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)對轄區(qū)內(nèi)的中波廣播系統(tǒng)發(fā)射質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，通過對中波廣播相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與分析并就所發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)的進(jìn)行分析并查找故障原因予以解決，最大限度的保障中波廣播系統(tǒng)高質(zhì)量、穩(wěn)定的運(yùn)行。

1 中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與處理原理

為保障中波廣播系統(tǒng)的高效、穩(wěn)定的運(yùn)行需要對中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、分析，對所發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)的進(jìn)行查找并予以解決。中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的路徑主要選擇的是中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的對外接口電路，這一接口除了完成對于中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)發(fā)射數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集外還能夠?qū)崿F(xiàn)對于中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的遠(yuǎn)程遙控、信號(hào)控制與檢測以及信號(hào)隔離等的操作。在對中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集檢測的過程中，如檢測到對外接口端存在著異常電壓將及時(shí)的對中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)內(nèi)部的二級(jí)管陣列進(jìn)行調(diào)整操作用以對中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)內(nèi)部的相關(guān)電路進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)。此外，中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的接口電路中具有光電隔離輸出、集電極在開路狀態(tài)下的輸出以及模擬電壓監(jiān)測等的多項(xiàng)功能。做好中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)發(fā)射數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測與分析是十分重要且必要的，只有如此才能最大限度的保障中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。在完成了對于中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的相關(guān)數(shù)據(jù)采集后需要對所采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，在中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)運(yùn)行的過程中其將會(huì)面臨著各種復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境與作業(yè)情況，復(fù)雜的環(huán)境將直接影響數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性，在對中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，為最大限度的降低干擾對中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集分析的影響，需要使用串行總線USB來予以解決、規(guī)避，USB串行總線的應(yīng)用不僅僅能夠有效的確保中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的雙向、同步傳輸速率同時(shí)還能夠有效的確保相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性與準(zhǔn)確性，降低中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理過程中的成本。在現(xiàn)今的中波廣播系統(tǒng)全固態(tài)廣播發(fā)射機(jī)中，通過使用外部接口能夠?qū)崿F(xiàn)對于中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)各項(xiàng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集，所采集處理的數(shù)據(jù)涉及到中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)運(yùn)行過程中的頻響、信雜比、信號(hào)失真、中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的功放電壓、直流穩(wěn)壓、過荷指示等的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，對中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集分析帶來了極大的便利性。

2 中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件構(gòu)成

中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件構(gòu)成的基礎(chǔ)為USB總線，其設(shè)計(jì)方案主要為：通過中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)的對外接口板獲取所需要的相關(guān)模擬信號(hào)，這些模擬信號(hào)將在模擬開關(guān)的作用下輸入到A/D轉(zhuǎn)換器中，經(jīng)過轉(zhuǎn)換器將中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并以此完成中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)相關(guān)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集。經(jīng)過轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)將輸送至檢測計(jì)算機(jī)中用以完成信號(hào)的采集處理。構(gòu)成硬件部分的關(guān)鍵是A/D開關(guān)、單片機(jī)、模擬開關(guān)以及USB接口芯片。USB接口芯片采用的是PHILIPS公司的ISP1581芯片，此芯片具有支持DMA操作、雙電壓操作以及多中斷模式操作等功能，是一種高速芯片，以高速芯片為基礎(chǔ)完成中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)硬件采集設(shè)備的硬件開發(fā)。完成對于中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)所產(chǎn)生的各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和處理。

3 中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集抗干擾設(shè)計(jì)

中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)工作的環(huán)境復(fù)雜且惡劣，復(fù)雜惡劣的環(huán)境將致使中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集時(shí)將會(huì)受到中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)所產(chǎn)生的電磁波和各種電源脈沖的干擾，為確保中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和可靠性在進(jìn)行中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要積極做好防干擾層面的考慮，提高中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的抗干擾性。中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)將分為軟件和硬件兩大方面，在硬件抗干擾設(shè)計(jì)上由于中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)干擾信號(hào)的特點(diǎn)是高輻射、高脈沖、短時(shí)間，在采集設(shè)置上可以采用重復(fù)采集的方式來規(guī)避干擾，如果使用中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采集到的信號(hào)連續(xù)兩次相同即可認(rèn)為所采集到的數(shù)據(jù)有效，如果在中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集中所采集到的信號(hào)變化不定則認(rèn)為所采集到的信號(hào)無效。在中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中將以信號(hào)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集為前提，在這一前提下如果相鄰信號(hào)采集的過程中如果有延時(shí)程序插入將能夠?qū)^寬的脈沖產(chǎn)生抑制作用，其抗干擾效果也會(huì)得到有效的提升。在中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中硬件抗干擾的應(yīng)用中需要積極做好隔離工作，在對所采集到的開關(guān)量和模擬量信號(hào)輸入時(shí)使用高頻濾波，做好對于線路的隔離工作，對于輸出的開關(guān)量信號(hào)使用光耦合隔離，使用屏蔽線作為信號(hào)傳輸線來進(jìn)行各類取樣信號(hào)的傳輸。在中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)中針對中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集中具有的隨機(jī)性的特點(diǎn)可以在軟件抗干擾性設(shè)計(jì)上加以實(shí)現(xiàn)，在中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件抗干擾設(shè)計(jì)上采用數(shù)字濾波技術(shù)用來音質(zhì)疊加在模擬輸入信號(hào)中的噪聲上，此外，在中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件抗干擾設(shè)計(jì)上應(yīng)當(dāng)積極做好軟硬件之間的結(jié)合提高抗干擾性，避免中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)工作時(shí)所產(chǎn)生的強(qiáng)干擾下失控，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件抗干擾將采用循環(huán)運(yùn)行方式，利用軟硬件相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)對于中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的不間斷監(jiān)控，在發(fā)現(xiàn)中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位用以穩(wěn)定準(zhǔn)確的進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的測量。

4 中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括有驅(qū)動(dòng)、USB固件以及應(yīng)用程序三大層面。其中USB固件程序是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵核心，其關(guān)鍵功能是在控制芯片的基礎(chǔ)上開發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集功能、對驅(qū)動(dòng)程序發(fā)出的請求進(jìn)行接收和處理，在編程語言上可以選用C語言、C++或是其他語言進(jìn)行編設(shè)主要用于實(shí)現(xiàn)A/D模塊采集數(shù)據(jù)的控制、對驅(qū)動(dòng)程序的響應(yīng)、做好對于SP1581芯片相關(guān)指令的接收監(jiān)控等。單片機(jī)在工作時(shí)將首先完成系統(tǒng)軟硬件自檢并進(jìn)入主循環(huán)狀態(tài)，上位機(jī)將相關(guān)控制指令發(fā)送至接口芯片，接口芯片在接收到來自于上位機(jī)的控制指令后將發(fā)送中斷信號(hào)至單片機(jī)，單片機(jī)在對中斷類型進(jìn)行判斷后設(shè)定Status標(biāo)志位，最后中斷服務(wù)程序完成該標(biāo)志位的執(zhí)行工作，單片機(jī)在A/D模塊的作用下對中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。對于中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序，驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒎譃楦?、低兩個(gè)等級(jí)，其中高級(jí)的部分是USB驅(qū)動(dòng)程序而低級(jí)的部分將由USB函數(shù)層所構(gòu)成，USB函數(shù)層將由串行總線進(jìn)行驅(qū)動(dòng)、主控制其驅(qū)動(dòng)兩大部分所組成，通過簡化程序來提高中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)函數(shù)層的通用性。USB函數(shù)層將以Windows系統(tǒng)為基礎(chǔ)，完成對于USB驅(qū)動(dòng)程序的管理，通過調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)各控制器之間的通信調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)USB驅(qū)動(dòng)的加載和卸載等。在軟件設(shè)計(jì)中，基于Windows系統(tǒng)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)將需要使用專用的開發(fā)工具，完成初始化模塊、即插即用管理模塊、電源管理模塊以及I/O模塊的開發(fā)完善。中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件應(yīng)用程序需要使用Deiphi工具來進(jìn)行，應(yīng)用程序主要由低層數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)應(yīng)用管理兩大部分所組成，數(shù)據(jù)采集程序?qū)⒉捎谜{(diào)動(dòng)動(dòng)態(tài)鏈接庫的方式來加以實(shí)現(xiàn)。中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用程序?qū)⒅饕獙?shí)現(xiàn)USB接口檢測、USB設(shè)備開啟和關(guān)閉、A/D模塊與數(shù)據(jù)采集端口的設(shè)置以及中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)SQL數(shù)據(jù)庫的建立和存儲(chǔ)等功能。在中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用程序運(yùn)行的過程中將涉及到大量的應(yīng)用數(shù)據(jù)，緩沖區(qū)存儲(chǔ)滿后將會(huì)對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)打包并應(yīng)用SIE進(jìn)行自動(dòng)發(fā)送。應(yīng)用程序開發(fā)中將需要對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、故障智能分析、故障報(bào)警以及數(shù)據(jù)處理等多功能的實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)束語

中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對于保障中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)發(fā)射質(zhì)量有著重要的意義，本文在分析中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上對中波廣播系統(tǒng)發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)以及干擾防護(hù)進(jìn)行了分析介紹。

參考文獻(xiàn)：

[1]姚華.10kW中波數(shù)字調(diào)幅廣播發(fā)射機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)測量與控制，2006，14（11）：1572-1574.

[2]萬學(xué)軍.中波廣播發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016（1）：193-194.

[3]張樹彬.中波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].西部廣播電視，2018（3）：242.