王紅紅

（作者單位：陜西省新聞出版廣電局寶雞廣播轉(zhuǎn)播臺）

隨著中波廣播事業(yè)的發(fā)展，人們對廣播的播出效果提出了更高的要求。這就需要廣電技術(shù)人員發(fā)揮科學(xué)技術(shù)優(yōu)勢，通過中波轉(zhuǎn)播臺自動播控系統(tǒng)來提高播音質(zhì)量、避免停播、降低能耗。同時，利用計算機技術(shù)、自動播控技術(shù)、故障診斷技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等先進手段，加大中波轉(zhuǎn)播臺自動播控系統(tǒng)的建設(shè)力度，減小值機人員的勞動強度，逐步達到中波轉(zhuǎn)播臺“有人留守，無人值機”的目的[1]。

1 中波轉(zhuǎn)播臺自動播控系統(tǒng)的總體設(shè)計

寶雞廣播轉(zhuǎn)播臺現(xiàn)有10kW DAM全固態(tài)中波發(fā)射機3臺，1kW PDM全固態(tài)中波發(fā)射機3臺，擔(dān)負著3個頻率共5套廣播信號的轉(zhuǎn)播任務(wù)。下文結(jié)合實際情況，對寶雞廣播轉(zhuǎn)播臺自動化播控系統(tǒng)的總體設(shè)計從播控單元、上位機、總線和通信系統(tǒng)三個方面進行 介紹。

1.1 播控單元的設(shè)計

發(fā)射機播控單元是安裝在發(fā)射機內(nèi)部的智能化設(shè)備，用于播控發(fā)射機的工作狀態(tài)，與發(fā)射機實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，是整個自動化播控系統(tǒng)的大腦。因此，在設(shè)計時一般采用成熟的單片機技術(shù)和抗干擾能力強的總線技術(shù)，并且需要在軟硬件中采取多重抗干擾技術(shù)，確保播控單元可以在機房這種強電磁干擾環(huán)境中穩(wěn)定運行。

發(fā)射機播控單元利用局域網(wǎng)實現(xiàn)對發(fā)射機的播控，前端為嵌入式計算機，用于遙測、遙控和數(shù)據(jù)實時存儲、主備自動轉(zhuǎn)換以及自動診斷報警功能。

前端機由主控板、狀態(tài)板、控制板、模擬板組成。主控板用于控制整個播控器的運行，通過網(wǎng)絡(luò)接口與本地數(shù)據(jù)交換機鏈接，與上位機實時通信；狀態(tài)板、控制板、模擬板用于對發(fā)射機的狀態(tài)量、控制量和模擬量進行實時采集和處理。

前端機的主要功能包括以下三方面：

一是模擬量和開關(guān)量的采集、上傳及控制：前端機配有開關(guān)量、模擬量的采集板和控制板，其與發(fā)射機的外部接口板相連，負責(zé)對發(fā)射機的模擬量和開關(guān)量進行采集和上傳，并按照上位機的控制命令對發(fā)射機進行操作。

二是主備發(fā)射機的自動轉(zhuǎn)換：兩部發(fā)射機互為主備關(guān)系，發(fā)生故障時主備發(fā)射機之間可以不經(jīng)過上位機直接進行通信與自動切換。DAM中波發(fā)射機主備切換故障如下：

（1）一類故障：一類故障保護級別最高，當(dāng)發(fā)射機出現(xiàn)一類故障時，系統(tǒng)會自動關(guān)閉發(fā)射機的高壓和功放，同時主機前端機會將控制指令直接發(fā)送給備機前端機，并立即開啟備機播出。

（2）二類故障：二類故障保護級別僅次于一類，如偶爾過流或欠／過激勵，系統(tǒng)會自動關(guān)閉發(fā)射機的高壓和功放4 s，在等待4 s后系統(tǒng)又會自動開機工作。如果在自動開機的4 s內(nèi)再次檢出二類故障，則將該二類故障視為一類故障進行處理，即系統(tǒng)自動關(guān)閉發(fā)射機的高壓和功放，并立即啟動備機播出。如果在自動開機的4 s內(nèi)再未檢出二類故障，則系統(tǒng)會默認設(shè)備正常運轉(zhuǎn)[2]。

（3）功率：對發(fā)射機功率設(shè)定上下范圍，如果發(fā)射機功率在連續(xù)6 s越限，則立即開啟備機播出。

（4）越限報警：可對發(fā)射機的輸出量設(shè)定上下限，當(dāng)出現(xiàn)越限時，前端機會自動將越限信息上傳至上位機并實時報警。

三是定時告警與延時自動開機系統(tǒng)：發(fā)射臺自動化檢測系統(tǒng)在充分挖掘原DAM機外延功能的基礎(chǔ)上，開發(fā)設(shè)計了一套定時告警延時自動開機系統(tǒng)，從近年來的實際使用經(jīng)驗來看，其自動開機過程準(zhǔn)確、穩(wěn)定，調(diào)整方便，運行安全可靠[3]。

1.2 上位機的設(shè)計

上位機是整個自動化播控系統(tǒng)的大腦，負責(zé)對發(fā)射機和相關(guān)設(shè)備進行操作。寶雞廣播轉(zhuǎn)播臺自動化播控系統(tǒng)配置如下：

操作系統(tǒng)：Windows SP2；數(shù)據(jù)庫：SQL Server；播控系統(tǒng)：北京研興綜合網(wǎng)管系統(tǒng)；播控系統(tǒng)編程環(huán)境：Microsoft VC++6.0；單片機編程環(huán)境：Rabbit C。

上位機安裝播控軟件后，技術(shù)人員可以在系統(tǒng)操作界面上操作上位機，上位機的一般功能如下：

監(jiān)測功能：負責(zé)實時采集發(fā)射機及附屬設(shè)備的各項運行參數(shù)。

控制功能：技術(shù)人員通過上位機可實時對發(fā)射機的開關(guān)、功率升降等進行遙控操作。

報警功能：第一，可根據(jù)采集發(fā)射機開關(guān)量指示故障進行報警，并對模擬量越限進行報警。第二，系統(tǒng)支持多種報警方式，如自動彈框報警、聲音報警（不同故障，設(shè)置不同的報警聲音）、短信報警等，并會在播控欄會留下故障時間、類型、位置等信息。

記錄與查詢功能：第一，系統(tǒng)自動定期記錄發(fā)射機的各項數(shù)據(jù)和報警內(nèi)容，并形成曲線圖保存到數(shù)據(jù)庫，供技術(shù)人員隨時查詢或分析。第二，系統(tǒng)自動定時抄表并自動形成表格保存到數(shù)據(jù)庫，供技術(shù)人員隨時查詢或分析。

設(shè)置功能：在上位機進行系統(tǒng)配置參數(shù)、系統(tǒng)控制參數(shù)及系統(tǒng)運行參數(shù)的設(shè)置；開關(guān)機時間的設(shè)置；故障報警方式的設(shè)置；技術(shù)人員現(xiàn)場與遠程訪問權(quán)限的設(shè)置。

1.3 總線和通信系統(tǒng)的設(shè)計

該播控系統(tǒng)采用成熟的上位機PC+前端機（可編程控制器PLC）的組成模式，俗稱PC-PLC結(jié)構(gòu)。上位機和前端機通信采用成熟的TCP/IP協(xié)議，每臺前端機都有固定的IP地址。前端機出現(xiàn)故障，不影響其他設(shè)備的正常運行。該系統(tǒng)用一組16口數(shù)據(jù)交換機負責(zé)系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)之間的通信，并將臺內(nèi)局域網(wǎng)接入16口數(shù)據(jù)交換機，這樣就可以在臺內(nèi)使用IE實時播控設(shè)備。

播控系統(tǒng)總線通信協(xié)議如下：

傳輸層：UDP、TCP；網(wǎng)絡(luò)層：IP；網(wǎng)絡(luò)接口層：IEEE802.3U。

1.4 自動播控系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計

中波臺需要具備較強的抗外界干擾能力，因此該自動播控系統(tǒng)專門配置了抗干擾、抗電磁裝置，將外界對發(fā)射臺的影響降到最小。此外，該自動播控系統(tǒng)內(nèi)設(shè)有分級權(quán)限管理功能，可有效避免越權(quán)操作，并對發(fā)射機數(shù)據(jù)進行自動變換、自動管理、自動監(jiān)測；對連續(xù)音頻信號進行優(yōu)化調(diào)整，實現(xiàn)備用信號的平穩(wěn)過渡與轉(zhuǎn)換；對故障進行自動診斷和報警；對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行自動采集和存儲；對供電安全進行動態(tài)監(jiān)測；對發(fā)射臺進行遠程訪問和控制[4]。

2 中波轉(zhuǎn)播臺自動播控系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 發(fā)射機主備切換系統(tǒng)

該自動播控系統(tǒng)又可細分為若干個不同功能的子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)相互協(xié)作完成特定的任務(wù)，最終實現(xiàn)系統(tǒng)播控。發(fā)射機參數(shù)的采集控制采取“分布式”策略，即每部發(fā)射機對應(yīng)一個采集控制器，采集控制器用于監(jiān)控系統(tǒng)與發(fā)射機之間的信息交互，負責(zé)發(fā)射機相關(guān)參數(shù)的采集，并接受遠程操控指令。根據(jù)預(yù)設(shè)程序?qū)Πl(fā)射機進行開關(guān)機、倒備機、天饋系統(tǒng)切換以及故障報警等操作。自動播控系統(tǒng)至少需要2臺發(fā)射機，當(dāng)主發(fā)射機出現(xiàn)故障時，會立即倒用備用發(fā)射機。

2.2 數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)

計算機是整個自動播控系統(tǒng)的核心，負責(zé)監(jiān)測、整理、存儲廣播數(shù)據(jù)信息，還可根據(jù)需求遠程進行數(shù)據(jù)傳輸，并對出現(xiàn)的故障進行自診斷與自優(yōu)化，從而使廣播發(fā)射信號穩(wěn)定而又連續(xù)。

采集控制系統(tǒng)用于中波發(fā)射信號的采集、處理與傳輸，始終與電控設(shè)備保持溝通。采集控制系統(tǒng)一般比較獨立，當(dāng)某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時，不會導(dǎo)致整個系統(tǒng)異常，這樣可有效防止外界因素的侵擾，保證中波廣播發(fā)射信號的準(zhǔn)確與穩(wěn)定。

2.3 信源切換播控系統(tǒng)

信源是發(fā)射質(zhì)量的基礎(chǔ)，若信源不好，則很容易導(dǎo)致發(fā)射故障。當(dāng)主用信號無音頻，而備用信號源正常時，應(yīng)自動切換到備用信號源；當(dāng)主信號源出現(xiàn)異常信號時，系統(tǒng)的音頻信源自動識別功能自動切換信號源，即可設(shè)定任意信號源主備狀態(tài)；信號源的接入應(yīng)不少于3個通道，且主通道具備強制直通和斷電直通功能。這樣一來，整個自動播控系統(tǒng)就可以高效播控。在實際操作時，要精準(zhǔn)辨識音頻的信源狀況，確保信源質(zhì)量，將調(diào)幅控制在合理范圍內(nèi)，并對信源通道進行實時監(jiān)測。

2.4 音頻記錄儲存系統(tǒng)

音頻記錄保存系統(tǒng)一般采用16路音頻獨立編碼器將多路音頻信號編碼壓縮，并通過局域網(wǎng)傳送給音頻處理系統(tǒng)，經(jīng)音頻處理系統(tǒng)計算處理，將中波播出過程中的不同音頻信號處理為可視的動態(tài)柱形圖，對音頻信號進行差動對比監(jiān)測，以便有效查找故障點，并對信號進行保存記錄。中波轉(zhuǎn)播臺的音頻監(jiān)測記錄系統(tǒng)會根據(jù)實際需求從多個信號源中自動匹配最優(yōu)的 音頻。

2.5 指標(biāo)監(jiān)測報警系統(tǒng)

指標(biāo)監(jiān)測系統(tǒng)為中波播出提供調(diào)幅監(jiān)測功能，調(diào)幅監(jiān)測儀可對多部發(fā)射機的閉環(huán)射頻信號進行檢波處理，并通過調(diào)幅監(jiān)測儀動態(tài)調(diào)控發(fā)射機的載波功率和瞬時調(diào)幅值；同時對監(jiān)測狀況進行獨立的評判報警，根據(jù)實際情況設(shè)置各部發(fā)射機的調(diào)幅報警門限、報警有效時間以及報警延時時間，并將調(diào)幅監(jiān)測儀的相關(guān)參數(shù)通過數(shù)字接口上傳給計算機進行監(jiān)視。

監(jiān)測報警系統(tǒng)通過實時監(jiān)測發(fā)射機各項基本參數(shù)，為值機人員提供監(jiān)測信息，大大提高了自動播控系統(tǒng)的效率。當(dāng)監(jiān)測設(shè)備出現(xiàn)故障或音頻信號發(fā)生異常時，監(jiān)測報警系統(tǒng)會立即發(fā)出報警信號，并實時收集相關(guān)信息。為防止中波廣播發(fā)射過程中出現(xiàn)突發(fā)事件，也可對該過程進行人工手動操作[5]。

2.6 環(huán)境安防監(jiān)控系統(tǒng)

為確保中波轉(zhuǎn)播臺具備良好的外部環(huán)境，有必要在各發(fā)射臺及播控中心安裝安防監(jiān)控系統(tǒng)，包括門禁、視頻播控等，以確保中波廣播的播出環(huán)境。因此，該播控系統(tǒng)可自動獲取發(fā)射臺的濕度、溫度、煙霧濃度等播控環(huán)境參數(shù)，以及電源播控、紅外播控及智能空調(diào)播控單元等，并將獲取參數(shù)傳輸給服務(wù)器，為調(diào)整發(fā)射系統(tǒng)環(huán)境提供比對，實現(xiàn)對溫度、濕度、煙霧等的監(jiān)測，對發(fā)射臺內(nèi)重要場所（如天調(diào)室）的防火、浸水、防盜監(jiān)測，對發(fā)射臺外圍饋管、地網(wǎng)、天線的防破壞監(jiān)測。

3 中波轉(zhuǎn)播臺自動播控系統(tǒng)的維護

3.1 接地與防雷處理

由于全固態(tài)發(fā)射機耐壓低、抗干擾能力差，一旦發(fā)生雷電極易造成設(shè)備損壞，而檢修人員又無法在雷電持續(xù)時進行槽路和天饋系統(tǒng)搶修，更無法查看饋線與調(diào)配箱。因此，有必要設(shè)計冗余、可靠的防雷措施，譬如安裝避雷針、避雷線、避雷器、石墨放電球、泄放電感線圈、大容量隔直電容等。一般對天調(diào)網(wǎng)絡(luò)采取帶通技術(shù)和耦合技術(shù)，隔離度高，也可對地接泄放電感和隔離電容等防雷措施。網(wǎng)絡(luò)與天線端連接包括但不限于接地電感防雷，還有石墨磁環(huán)避雷裝置和電容隔離防雷等。

實踐證明：通過優(yōu)化天饋網(wǎng)絡(luò)匹配和改造接地系統(tǒng)也能起到防雷作用。雷電在高壓線上傳輸時會產(chǎn)生高壓浪涌，因此有必要在機房高壓進線處安裝閥式避雷器。另外，接地也是防雷處理的一條重要途徑，可有效降低雷擊的危害度，避免出現(xiàn)系統(tǒng)性傷害。機器設(shè)備應(yīng)安裝工作地線和保護地線，并使自動化播控系統(tǒng)的各個組件盡量接地。如果泄放接地電流工作做得不到位，就會引起高壓浪涌返回發(fā)射機燒毀元器件?？傊?，防雷工程屬于安全防護，防雷裝置應(yīng)具有長久性的保護功能，所以做好風(fēng)險評估工作十分必要。

3.2 電磁兼容與防干擾處理

中波轉(zhuǎn)播臺自動播控系統(tǒng)對電磁場比較敏感，當(dāng)自動播控系統(tǒng)采取的抗干擾防護措施不理想時，則易導(dǎo)致廣播發(fā)射信號受到電磁干擾，嚴(yán)重時會影響數(shù)據(jù)信號的發(fā)射和接收。因此，在充分考慮電磁干擾的產(chǎn)生、傳播和影響后，可從抑制干擾源（干擾源通常包括器件干擾、發(fā)射干擾和傳導(dǎo)干擾三種）、切斷干擾傳遞途徑、降低受擾設(shè)備的干擾敏感度三個方面優(yōu)化中波轉(zhuǎn)播臺自動播控系統(tǒng)電磁場的信息傳輸模式，盡量降低來自機房、電線等方面的電磁影響，提高廣播數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

3.3 設(shè)定設(shè)備的重要指標(biāo)數(shù)據(jù)

中波轉(zhuǎn)播臺自動播控系統(tǒng)涵蓋多個功能不同的子系統(tǒng)，在各個子系統(tǒng)的相互作用下，保證了播控系統(tǒng)的正常運行。通常采用綜合測試儀等設(shè)備優(yōu)化發(fā)射機的調(diào)制度、振幅頻率特性、諧波失真、信噪比等技術(shù)指標(biāo)，調(diào)整音頻處理設(shè)備運行狀態(tài)，保障廣播發(fā)射機發(fā)射數(shù)據(jù)的安全、高質(zhì)、高效。

4 結(jié)語

在實際應(yīng)用中，地形地貌、電磁環(huán)境等客觀因素制約了中波廣播發(fā)射效果的優(yōu)化提升，因此，工程技術(shù)人員應(yīng)從中波廣播的客觀實際出發(fā)，多學(xué)、多看、勤思考、多積累，遵循自動播控系統(tǒng)的基本規(guī)律，采用先進的抗干擾技術(shù)，良好的電磁兼容性能，大規(guī)模集成電路和先進的表面貼裝工藝，減少元器件數(shù)量，大幅度提高中波轉(zhuǎn)播臺自動播控系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，為中波轉(zhuǎn)播臺的高效穩(wěn)定運行提供可靠保障。