■新疆維吾爾自治區(qū)廣播電視局五二三臺：杜曉冬

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷發(fā)展，短波通信作為一種重要的無線通信方式，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于軍事、航空、航海、科學(xué)研究等領(lǐng)域。而在短波通信系統(tǒng)中，大功率短波發(fā)射機(jī)是其中最為重要的組成部分之一，大功率短波發(fā)射機(jī)穩(wěn)定的工作狀態(tài)直接關(guān)系到整個短波通信系統(tǒng)的有效運(yùn)行。為了確保大功率短波發(fā)射機(jī)的正常運(yùn)行，必須采用一種可靠的監(jiān)控系統(tǒng)來對其進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和管理。而且，這個系統(tǒng)需要能夠監(jiān)測發(fā)射機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)，如溫度、電壓、電流、功率等，并及時發(fā)出警報，以便工作人員能夠及時采取措施進(jìn)行維護(hù)和維修，避免大功率短波發(fā)射機(jī)因故障停機(jī)，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失和安全風(fēng)險。本文主要介紹了大功率短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控的系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用，以期為相關(guān)行業(yè)的工作人員提供一些有益的借鑒和參考。

1. 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)概述

短波發(fā)射機(jī)是一種重要的通信設(shè)備，它廣泛應(yīng)用于無線電通信、氣象預(yù)報、海洋監(jiān)測等領(lǐng)域。然而，由于其高功率、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和工作環(huán)境存在特殊性，短波發(fā)射機(jī)的監(jiān)控一直是一個難題。為了解決這個問題，本文提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。

大功率短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是一種用于監(jiān)控和控制短波發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)的設(shè)備。傳感器用于實(shí)時監(jiān)測短波發(fā)射機(jī)的電源電壓、電流、溫度、頻率等工作參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破魃??？刂破魍ㄟ^對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，可以實(shí)現(xiàn)對短波發(fā)射機(jī)的自動控制和調(diào)整。例如，當(dāng)發(fā)射機(jī)電源電壓過低或過高時，控制器可以自動調(diào)節(jié)電壓，保證短波發(fā)射機(jī)正常工作。通信模塊用于將控制器所處理的數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺藱C(jī)界面上，以便操作員可以實(shí)時監(jiān)控短波發(fā)射機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。人機(jī)界面可以是計算機(jī)、手機(jī)或其他設(shè)備。通過人機(jī)界面，操作員可以隨時掌握短波發(fā)射機(jī)的工作情況，并進(jìn)行必要的調(diào)整和干預(yù)。該系統(tǒng)由傳感器、數(shù)據(jù)采集模塊、通信模塊、云平臺和終端設(shè)備組成。該系統(tǒng)可以幫助操作員實(shí)現(xiàn)對短波發(fā)射機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，保證設(shè)備的正常運(yùn)行，并提高工作效率和安全性。

2. 系統(tǒng)主要構(gòu)建

2.1 硬件部分

2.1.1 傳感器

該系統(tǒng)由多個部分組成，其中傳感器是其中非常重要的一部分，主要用于采集短波發(fā)射機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)。傳感器是一種能夠?qū)⑽锢砹哭D(zhuǎn)換成電信號的裝置，它可以將溫度、濕度、壓力、流量等各種物理量轉(zhuǎn)換成電信號，并將其傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行處理。在短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，傳感器主要用于采集短波發(fā)射機(jī)的電壓、電流、功率、溫度、濕度等數(shù)據(jù)，以便及時發(fā)現(xiàn)短波發(fā)射機(jī)的故障情況。

傳感器采集到的數(shù)據(jù)可以通過無線傳輸技術(shù)或有線傳輸技術(shù)傳輸給監(jiān)控系統(tǒng)。無線傳輸技術(shù)采用無線通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，具有傳輸距離遠(yuǎn)、傳輸速度快、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)；有線傳輸技術(shù)采用網(wǎng)線、光纖等有線通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，具有傳輸穩(wěn)定、傳輸速度快、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。

在傳感器的選擇上，需要根據(jù)短波發(fā)射機(jī)的不同情況選擇不同的傳感器。例如，對于高功率短波發(fā)射機(jī)，需要選擇高精度的電壓、電流傳感器，以便準(zhǔn)確地采集短波發(fā)射機(jī)的電壓、電流數(shù)據(jù)；對于環(huán)境溫度濕度變化較大的短波發(fā)射機(jī)，需要選擇能夠適應(yīng)不同環(huán)境的溫濕度傳感器，以便準(zhǔn)確地采集短波發(fā)射機(jī)的環(huán)境數(shù)據(jù)。

2.1.2 數(shù)據(jù)采集卡

采集卡通過連接各種傳感器和執(zhí)行器，可以實(shí)時獲取短波發(fā)射機(jī)的電壓、電流、頻率、功率、溫度等多種參數(shù)，并將采集的數(shù)據(jù)上傳到云端服務(wù)器進(jìn)行分析處理。

在硬件設(shè)計方面，數(shù)據(jù)采集卡需要具備高精度、高穩(wěn)定性、低功耗、小尺寸等特點(diǎn)，同時還需要具備多種接口和通信協(xié)議，以便與其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和通信。常見的數(shù)據(jù)采集卡接口包括模擬信號輸入接口、數(shù)字信號輸入接口、模擬信號輸出接口、數(shù)字信號輸出接口等，通信協(xié)議包括RS232、RS485、CAN、Ethernet等。

在短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集卡的主要功能包括：采集短波發(fā)射機(jī)的電氣參數(shù)、機(jī)械參數(shù)、環(huán)境參數(shù)等多種數(shù)據(jù)；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲和傳輸，將采集的數(shù)據(jù)上傳到云端服務(wù)器進(jìn)行分析和處理；實(shí)現(xiàn)報警功能，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常情況時及時發(fā)送報警信息給相關(guān)人員。

數(shù)據(jù)采集卡是基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中至關(guān)重要的硬件設(shè)備，其高精度、高穩(wěn)定性、低功耗、小尺寸等特點(diǎn)，為短波發(fā)射機(jī)的正常運(yùn)行提供了堅實(shí)的技術(shù)保障。

2.1.3 信號放大器

信號放大器的主要作用是將輸入信號放大到一定程度以便于后續(xù)處理。在短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，信號放大器的作用是將從傳感器中捕獲的電信號放大到一定程度，然后將其送入模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字化處理。信號放大器的性能直接影響到系統(tǒng)的整體性能，因此需要選取合適的信號放大器。

在選擇信號放大器時，需要考慮多個因素，包括增益、帶寬、噪聲系數(shù)、線性度等。增益是信號放大器最基本的指標(biāo)之一，它決定了信號放大器的放大倍數(shù)。帶寬是指信號放大器能夠放大的頻率范圍，一般情況下帶寬越大越好。噪聲系數(shù)是指信號放大器引入的噪聲，一般情況下噪聲系數(shù)越低越好。線性度是指信號放大器對輸入信號的線性響應(yīng)程度，一般情況下線性度越快越好。

在本系統(tǒng)中，選擇了一款增益為40dB，帶寬為0.1Hz-100kHz，噪聲系數(shù)為0.1dB，線性度為0.1%的信號放大器。該信號放大器具有高增益、寬帶寬、低噪聲系數(shù)、高線性度等優(yōu)點(diǎn)，適合于短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的信號放大器應(yīng)用。

2.2 軟件部分

本系統(tǒng)主要是利用LabVIEW編程平臺進(jìn)行開發(fā)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)采用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過傳感器感知短波發(fā)射機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，將數(shù)據(jù)上傳至云平臺進(jìn)行處理和存儲，實(shí)現(xiàn)了對短波發(fā)射機(jī)的實(shí)時監(jiān)控和管理。

LabVIEW是一種基于圖形化編程的開發(fā)環(huán)境，可以快速構(gòu)建各種各樣的應(yīng)用程序。在短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，本文利用LabVIEW開發(fā)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和用戶界面等模塊，實(shí)現(xiàn)了對短波發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)的實(shí)時采集和處理，并將結(jié)果顯示在用戶界面上。具體來說，LabVIEW編程平臺的主要功能包括以下幾個方面。

2.2.1 數(shù)據(jù)采集模塊

該模塊負(fù)責(zé)與傳感器進(jìn)行通信，獲取短波發(fā)射機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括電壓、電流、溫度等參數(shù)。LabVIEW提供了各種各樣的數(shù)據(jù)采集器件，可以方便地從傳感器讀取數(shù)據(jù)。該模塊主要包括以下幾個部分。

（1）數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)備：為了實(shí)現(xiàn)對短波發(fā)射機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)采集，需要選用適合的硬件設(shè)備。一般而言，可以利用傳感器、數(shù)據(jù)采集卡等設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。這些設(shè)備需要具備高精度、高可靠性、低功耗等特點(diǎn)，以保證采集的數(shù)據(jù)質(zhì)量和穩(wěn)定性。

（2）數(shù)據(jù)采集軟件：數(shù)據(jù)采集軟件是控制數(shù)據(jù)采集硬件設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵。該軟件需要具備實(shí)時性、高效性、可靠性等特點(diǎn)，能夠?qū)崟r采集短波發(fā)射機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將其進(jìn)行處理和存儲。同時，該軟件還需要支持多種通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式，以便實(shí)現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。

（3）數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議：為了將采集到的數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控系統(tǒng)中進(jìn)行處理和分析，需要選擇合適的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。一般而言，可以采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。同時，還需要考慮數(shù)據(jù)的加密和安全問題，以保證數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性。

（4）數(shù)據(jù)存儲：采集到的短波發(fā)射機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)需要進(jìn)行存儲。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速存儲和查詢，可以采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行存儲。同時，還需要開發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析算法和模型，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和預(yù)測，以便及時發(fā)現(xiàn)和解決短波發(fā)射機(jī)的運(yùn)行問題。

2.2.2 數(shù)據(jù)處理模塊

該模塊負(fù)責(zé)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，計算出各種指標(biāo)，如電壓、電流的平均值、最大值、最小值等以及短波發(fā)射機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。LabVIEW提供了各種各樣的數(shù)據(jù)處理器件，可以方便地對數(shù)據(jù)進(jìn)行各種操作。

2.2.3 用戶界面模塊

該模塊負(fù)責(zé)將處理后的數(shù)據(jù)以圖表、數(shù)字等形式展示給用戶，同時也提供了一些控制短波發(fā)射機(jī)的功能，如開關(guān)機(jī)、調(diào)節(jié)功率等。LabVIEW提供了各種各樣的用戶界面控件，可以方便地構(gòu)建出各種形式的用戶界面。

3. 系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 監(jiān)測發(fā)射機(jī)參數(shù)

首先，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)測短波發(fā)射機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)發(fā)射機(jī)出現(xiàn)異常時，及時發(fā)出警報，以便工作人員及時處理。這有助于提高廣播電視行業(yè)的故障處理效率。

其次，該系統(tǒng)可以精準(zhǔn)監(jiān)測發(fā)射機(jī)電流、電壓、頻率等參數(shù)，這有助于及時發(fā)現(xiàn)發(fā)射機(jī)的故障點(diǎn)，提高對發(fā)射機(jī)的維護(hù)效率。

此外，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，即使工作人員不在現(xiàn)場，也可以通過手機(jī)或電腦等終端設(shè)備實(shí)時監(jiān)控發(fā)射機(jī)的運(yùn)行情況，這為廣播電視行業(yè)的管理帶來了極大的便利。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)勢在于可以監(jiān)測發(fā)射機(jī)電流、電壓、頻率等多個參數(shù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)測和遠(yuǎn)程監(jiān)控，提高廣播電視行業(yè)的運(yùn)營效率和管理水平。

3.2 實(shí)時顯示和記錄數(shù)據(jù)

傳統(tǒng)的短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控方式主要依賴人工巡檢和手動記錄數(shù)據(jù)，這種方式存在著數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、監(jiān)控不及時、浪費(fèi)人力等問題。而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對短波發(fā)射機(jī)的實(shí)時監(jiān)控和數(shù)據(jù)記錄，可以有效地提高監(jiān)控效率和數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。

具體來說，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以通過傳感器和智能設(shè)備實(shí)時采集短波發(fā)射機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，如功率、頻率、溫度、電流等參數(shù)。這些數(shù)據(jù)會被上傳到云端，通過數(shù)據(jù)分析和處理，可以實(shí)現(xiàn)對短波發(fā)射機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，并及時發(fā)現(xiàn)異常情況。同時，系統(tǒng)還可以記錄每一次監(jiān)控的數(shù)據(jù)，形成歷史數(shù)據(jù)，方便日后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和運(yùn)維管理。

實(shí)時顯示和記錄數(shù)據(jù)的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下方面。

（1）提高監(jiān)控效率：基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對短波發(fā)射機(jī)的實(shí)時監(jiān)控，不需要人工巡檢，大大提高了監(jiān)控效率。

（2）提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性：由于數(shù)據(jù)是通過傳感器和智能設(shè)備實(shí)時采集，減少了人工干預(yù)，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性得到了保障。

（3）及時發(fā)現(xiàn)異常情況：系統(tǒng)可以實(shí)時監(jiān)控短波發(fā)射機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)異常情況并進(jìn)行處理，提高了短波發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性。

（4）方便數(shù)據(jù)分析和管理：系統(tǒng)可以記錄每一次監(jiān)控的數(shù)據(jù)，形成歷史數(shù)據(jù)，方便日后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和運(yùn)維管理，為短波發(fā)射機(jī)的維護(hù)和升級提供了依據(jù)。

3.3 遠(yuǎn)程控制和報警

一方面，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。傳統(tǒng)的短波發(fā)射機(jī)需要人工操作，存在操作繁瑣、效率低下等問題，而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開關(guān)機(jī)、調(diào)整頻率、調(diào)整功率等功能，大大提高了操作效率和便捷性。

另一方面，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程報警。短波發(fā)射機(jī)運(yùn)行過程中，往往會出現(xiàn)一些故障或異常情況，例如功率過高、頻率偏差等，這些問題如果不能及時發(fā)現(xiàn)和解決，會對設(shè)備和系統(tǒng)造成嚴(yán)重的損失。而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)可以通過傳感器等手段實(shí)時監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，就可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程發(fā)送報警信息，提醒工作人員及時采取措施，避免事態(tài)惡化。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制和報警功能，可以大大提高設(shè)備的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性，減少故障率和損失，為設(shè)備和系統(tǒng)的安全運(yùn)行保駕護(hù)航。

4. 結(jié)束語

大功率短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)是一種高效、可靠的設(shè)備，具有多種應(yīng)用優(yōu)勢。一方面，大功率短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用，能夠?qū)崟r監(jiān)測發(fā)射機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和輸出功率，確保設(shè)備的穩(wěn)定性和安全性。另一方面，該系統(tǒng)具有高度的自動化和智能化水平，能夠自動調(diào)節(jié)發(fā)射機(jī)的輸出功率和頻率等參數(shù)，提高設(shè)備的工作效率和運(yùn)行穩(wěn)定性。此外，該系統(tǒng)還具有遠(yuǎn)程控制和監(jiān)控功能，可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測。總之，大功率短波發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用前景和市場需求。