多功能中波广播发射台自动化监控系统
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多功能中波广播发射台自动化监控系统
杜立喜 陈彦峰 栾勇 许文跃 孙福海
摘要：本文介绍了中波广播发射台自动监控系统的组成、功能和运行过程。自动监控系统与发射机有机的结合为一个整体，从参数测量，故障报警，发射机自动控制，远程监控以及交接班程序，人员管理等各个环节，都能做到精确可靠和明确具体。本文还具体说明了每个组成部分的在整个系统的作用，操作方式，显示方式和通信方式。在软件监控方面，采用窗口形式，界面友好，主要功能设有快捷按钮，便于操作。
关健词：系统；参数测量；发射机；控制；通讯；数据采集；显示；管理。
随着电子技术的发展，中波广播发射台普遍应用了全固态广播发射机，它采用数字运行模式，具有的运行参数采集和控制接口，使采用自动化监控系统成为可能，采样和控制变得简单。我台中波机房有全固态发射机8台，发射频率6个，为了做到安全优质播出，利用现代技术提高综合管理能力，减少监控人员的压力和人为因素的影响，提高监听和应急效果，开发和应用了自动化监控系统。
一、系统的组成
中波广播发射台自动监控系统是由计算机管理系统、发射机指标状态采集系统、信号处理系统、监听系统和开关量逻辑执行系统五个子系统组成。自动监控系统组成框图如图1所示。
监控系统以计算机管理系统为主，它的下位机为发射机指标状态采集系统，监听系统和开关量逻辑执行系统，信号处理系统是相对上位机独立的系统。计算机监控系统从安装在发射机上的指标状态采集系统获取数据，并给出控制发射机的命令。监听系统可以由计算机设置监控参数，监听广播信号。开关量逻辑执行系统是由计算机设定时间进行开关动作的，进行辅助控制。信号处理系统不受计算机监控系统控制，为发射机提供音频信号。
在硬件形式上，采用积木式结构，这种结构不仅使系统有扩展性，还提高了整个系统图1 自动化监控系统方框图 的安全性、稳定性，当某个分体模块出现故障时，不影响整个系统其它功能的正常运行。
l、计算机管理系统
计算机管理系统是监控系统的中心。主要是对发射机各项指标参数、值机人员的岗位管理和对环境进行监测。为了稳定可靠，计算机采用工业控制计算机，规格为P41/1.8G/RAM512MB/80G硬盘/1.7纯平显示器。它主要功能有：（1）和下位机通信，收集发射机的各项指标参数；(2)对监测值进行评判，判断发射机的运行状态，有超出各参数门限值，进行声音报警，显示到屏幕上通知值班人员：(3)根据要求自动制定发射机运行状态日志，包括出勤统计和播出统计，存储历史数据等，以备浏览打印；(4)对值机人员的岗位管理，存储人员的个人信息，值机人员的班次、上下班签到以及交接班时的情况管理。交接班记录内容具体包括班次提示，上班人员签到，交班留言，接班意见，故障现象和其他值班员签到记录。
此外，该系统还可以进行远程通信和以短信的方式进行报警。当某一功能发生异常生成异常信息时，都由系统管理功能来实现。
2、指标状态采集系统
自动化监控系统的关键是发射机指标状态采集系统，它由数据采集器采集器和与发射机的接口所构成，执行控制台对发射机的控制命令，控制台和发射机通过它进行交换信息，控制芯片用单片计算机77E58W，用RS-422通信方式，外围主要芯片是AD/转换器MAX127，它是一个12位逐次渐进型快速AD/转换器，最大转换时间为10us。兼采集模拟量与开关量功能，它能采集12路模拟量，40路开关量参数并存在缓冲区中，可送出8路开关量，并预留4路模拟量，4路开关量采集。模拟量输入范围是(-10V～10V)，主要采集的模拟量有发射功率、反射功率、主电压、主电流、调幅度、带通驻波比、+22V、-22V、+8V、-8V、射频驱动、天线驻波比：开关量参数为振荡器、缓冲放大器、预推动、射频放大器包络、输出监测板+5V、输出监测板-5V、输出监测板天线驻波比、输出监测板带通驻波比、模拟量输入板+15V、模拟量输入板-15V、A/D转换板+15V、A/D转换板-15V、AD/转换板+5V、AD/转换板转换错误、直流稳压器+5V、直流稳压器B、调制编码板电缆联锁、联锁外部、联锁门、主电源过压、主电源过流、欠推动、过推动、联锁风、高压电源失效、现处于本地控制、现处于遥控、电压驻波比自测正常/失效、m类故障、低功率指示、中功率指示、高功率指示、升功率指示、降功率指示：控制量参数为过载复位，高功率开，中功率开，低功率开，关机，升功率，降功率。
图2 信号处理系统方框图 3、开关量逻辑
执行系统开关量逻辑执行系统用串口RS232数字接口与计算机管理系统连接，可控制十路继电器触点输出，即十个可用的继电器常开输出 口，可以预先设置开关量动作时间，能够用做机房的辅助设备控制，例如备机启动，设定控制机房冷却系统按时开启等。
4、信号处理系统
信号处理系统框图如图2所示：
由接收机、音频切换器、音频处理器组成，接收机将节目信号源送到音频切换器，由音频切换器选一路有效信源，经过无源衰减器对信号的幅度进行调节，作为发射信源送至音频处理器处理，调节出最佳信号提供给主备发射机。
在这个系统中，音频切换器起主要控制作用，如图3所示：
它是一款集(手动/自动)切换、显示、报警于一身的音频切换器。它的功能分三部分：信源切换，音频动态指示仪和衰减调节。操作面板包括：四路输入音频彩条动态指示；一路输出音频彩条动态指示；四个切换按键和四个相应指示灯；一个输出控制按钮和输出指示灯：一个手\自动选择按钮和其指示灯；衰减调节器。
信源切换按钮可以从多个信源中选择一路进行显示与调节，将调节后的信号送至音频处理器处理，最后把处理后的信号发送至发射机。
音频动态指示为高亮蓝色LED设计，标称值为百分数。它能实时动态指示音频信号的强弱，操作人员可以以此来判断信源幅度。可以对彩条指示量程进行调节以满足要求。
衰减器对输入信号最大衰减24dB。转动衰减旋钮就可以对信号进行幅度调节。由于音频处理器对信号的处理有一定的范围，当音频信号的幅度值超出此范围时，就需要值班人员利用衰减调节旋钮进行衰减调节。衰减情况可以参看输出音频动态指示。
5、监听系统
监听系统由监听控制器和音箱组成。控制器面板每个按钮都有一个指示灯。四路监听控制器面板如图4所示： 图3 音频切换器面板示意图 在对应选择栏里，可在四套节目中选择一套或多套进行监听，在选定了节目后，就可以对发射出去的无线电波进行监听。该控制器面板上设置或调节按钮有三类：
（1）设置接收机频率按钮(“▲”，“▼”)按下频率显示窗口两边的一个按钮(加为“▲”，减为“▼”)，即可改变对应通道接收机接收频率，同时频率值显示在数码管上。可调频率范围为531kHz到1602kHz.其它通道操作相同。
(2)设置循环间隔时间，在延时时间显示窗口两边有两个按钮(一个为加，另一个为减)，按下相应按钮即可调整时间值，可以设定的时间范围为1～999秒。
(3)监听通道选择：通道选择按钮有四个。从左到右依次为通道一、通道二、通道三、通道四，按下其中选择按钮(如通道二)，如果对应指示灯亮起，说明己经在循环监听队列中选中该通道，此通道接收到的信号能够在控制器循环监听过程中被监听到。如果在通道指示灯亮的情况下再按下该按钮(如还是通道二)，对应指示灯灭，这样便可以将该通道从循环监听队列中去掉，以后控制器循环监听过程中不会将该通道的信号切换输出。每次选择/删除通道时，监听输出总是重新从最左边的那个被选择通道开始循环切换输出。
二、监控软件
中波广播发射台自动化监控软件非常丰富，采用窗口形式，界面友好，简单明确。主菜单有：文件，参数设置，值班管理，日志，统计，窗口，帮助。
主要功能设有快捷按钮，便于操作。监控软件从功能上分，主要实现以下五项功能：发射机指标参数的管理；岗位管理；环境监测管理；远程通信；系统管理。
1、发射机指标参数的管理
初次使用时，首先将各个发射机的型号功率等信息输入，设定每个发射机的开关机时间，调幅度、发射功率、反射功率等指标的量程上下限，报警上下限，报警类型等。发射机指标参数可以用整体观察窗口，柱图观察窗口观察和原理结构的监控窗口。整体观察窗口中用数字来显示发射机的各项参数的大小，每个发射机的参数用一个卡片的形式显示在界面上，其中的参数有发射功率、反射功率、主电压、主电流、调幅度、带通驻波比、+22V、-22V、+8V、-8V、射频驱动、天线驻波比十二项指标参数。
柱图观察窗口中用柱图来显示发射机的各项参数的大小，系统默认两项参数，可根据实际情况选其他的两个参数的组合其中，中波发射机的默认参数有整机发射功率、调幅度测量值。其值为测量值相对于总量程的百分比值。
原理结构的监控窗口可以对某一发射机参数指标观察，主要有三部分功能：模拟量观图4 监听控制器面板 察窗口，开关状态显示窗口，开关控制窗口。它不仅将参数指标用数字的形式显示出来，而且将发射机面板上的结构图和操作按钮，用与发射机面板上一样的形式显示出来，正常和故障时显示与发射机形式一样，用鼠标点击即进行机关机、升降功率等操作，符合观察和操作习惯。
2、岗位管理
岗位管理包括人员管理、报表管理和播出统计。
人员管理是对人员的信息、交接班信息和记录、考勤等进行管理。将各种信息存入数据库，以备查阅。报表主要有发射机运行参数记录表，播出统计表，考勤表等。参数记录表可以设定时间自动生成，也可以由管理人员在任意时间点“填写报表记录”的快捷键生成，系统自动将采样数据抄录在以自动报表格式存储的文件中，每台发射机每日存储一个自动报表文件。报表文件可查询、修改和打印。
出勤记录数据是在值班员交接班和签到的过程中自动生成的，出勤统计则是对出勤记录数据的计算。输入待统计的人员和统计时间段(可任意组合的有效时段)，系统将对值班员出勤记录作统计工作。例如，所有值班员的出勤月统计、所有值班员的出勤季统计，这些统计自动形成统计记录，存档并可查询和打印。
播出记录数据是在监控系统的采样过程的过程中自动生成的，播出统计则是对播出记录数据的计算；可依据要求，输入待统计的节目标识和统计时间段(可任意组合的有效时段)，系统将对发射机播出记录作统计工作。例如，所有发射机的播出月统计、1号发射机的播出季统计，这些统计自动形成统计记录，与播出记录数据一样，存档并可查询和打印。远程通信管理。
3、环境监侧
窗口画面用柱图显示电源实时监测数据，这些信号包括市电电压、发射机工作电流；用曲线显示电源历史数据和气象数据等，这些信号包括市电电压、发射机工作电流、温度、湿度。
4、远程通信
远程通信参数设置，包括本地和监控中心的名称、IP地址、通信端口号，本地的发射机类型，是否接受远程查岗，以及用于网络连接的用户名、密码、电话号码。
在网络连通的状态下，接收来自监控中心的查询指令，并根据指令要求作出应答，将数据通过网络传送给远端的监控中心。这一操作是系统在后台自动完成的，不需要值班员的干预。
（如果在远程通信的设里中选择了接受远程查岗，值班员就需要接受监控中心的查岗指令，将在岗值班员的姓名上报给监控中心。）
如果发射机参数设置中，选择了主动报警一项，则当系统监测到某发射机工作异常，出现严重报替项时，系统自动连通远程的监控中心，将报警信息传送过去。
