广播发射机房环境监控系统的设计与实现

李爱民

摘 要 随着计算机信息自动化在广播发射机房的广泛应用，中短波发射机房环境监控已成为广播发射台深入探讨的课题。本文介绍了广播发射机房环境监控系统的主要功能及特点，并给出了系统设计的具体流程和实现结果。

关键词 广播 发射机房 环境监控

中图分类号：TP277 文献标识码：A

0 引言

广播发射台，由发射机、天馈线系统、节目传送系统、供电系统四个部分组成。目前，大部分发射台中短波广播发射机房均已实现发射机房运行监控系统、天线自动交换系统、节传自动化系统及供电自动监控系统等子系统的建设，为实现“有人留守、无人值班”的运行模式奠定了基础。随着信息技术的迅猛发展，广播自动化又一次进入蓬勃发展时期，为了适应信息社会的需求，部分台站正在积极探索“无人留守、无人值班”运行模式。在这个大背景下，为了实现这样的运行模式，对发射机房环境监控的需求日趋明显。本文就此对广播发射机房环境监控系统的设计和技术要求进行分析，针对其功能的实现进行了论述。

1 广播发射机房环境监控系统组成

中短波广播发射机房环境监控系统是利用计算机技术，实现对机房环境、设备的运行情况，消防、安保等综合系统进行实时监控。一旦机房环境发生变化时，可通过系统的遥测和遥信功能，在第一时间进行故障预警、报警、定位等。实现运行环境出现异常时能立即报警并通知有关人员到现场处理。

以一个中短波广播发射机房环境监控系统为例，系统拓朴结构图如图1所示：

2 机房环境监控系统主要功能及特点

2.1 系统功能

广播发射机房环境监控系统包括：机器运行状况实时监测、电力运行情况实时监测、环境参数的监测与报警、安防系统监控等。通过对机房内各种设备运行参数的监测，如：发射机运行表值，配电电压、电流表值、UPS电源，空调设备，空气温、湿度，给排水系统，开关状态，开关控制环境状况等模拟量、数字开关量统一接入系统。实现对开关控制输出量进行远程操作。

2.2 主要特点

（1）系统采用B/S结构，无需安装客户端便可远程监控浏览（通过IE浏览器即可实现监控管理，操作简单，运行维护方便。

（2）通过策略配置，满足用户各种报警组合的需求。现场报警时，报警可通过短信、电话、声光警号等来实现。

（3）支持异构网络组网，标准的TCP/IP协议。可以通过带内或带外通道低成本实现联网监控和管理，在现有的基于IP网络构架上无需再组建专网实现监控功能，可随时扩容升级，IP联网互通。

（4）采用多用户分级管理模式，具有分级部署的能力，嵌入式集中监控主机，集中监控和管理整个机房的动力环境设备等。

（5）通过权限分级管理，中控机房可直接采集、监控、处理相关信息；管理人员通过授权监控机房各系统运行状况。

（6）监控现场依靠监控系统实现实时报警，为突发事件提供准确的事实依据。

（7）系统中对于被监控机房的供配电、环境、消防、给排水监测等实现集中综合管理和监控等功能。

（8）监控系统客户端支持WindowsXP、Windows7操作系统，采用SQL数据库，通过NMS2056的嵌入式系统，实现跨平台式管理。

（9）系统设计满足24小时全天候正常运行。

3 机房环境监控系统设计的实现

根据中短波广播发射机房监控的实际需求，发射机房的环境监控主要考虑供电、风机、空调、温湿度、漏水、消防、安防七个因素。如图2所示，发射机房环境监控系统包含：电力监测、风机监控、空调监控、温湿度监测、漏水监测、消防烟雾报警及安防监控七个子系统。以下就各子系统主要功能及特点的实现进行介绍。

（1）电力监测子系统：广播发射机房电力监测由供电系统监测、配电开关监测、UPS监测及蓄电池检测组成。

（2）三相市电参数监测：采用YM-B1多功能智能电表实现对三相市电进行监测。它可以监测市电的电压、电流、频率、功率因数、有功功率、无功功率、视在功率、电能等参数，测量范围相电压有效值0～275V，相电流有效值0～50A。该电表支持MODBUS通信协议多点组网，通过RS-485接口将取样数据上传计算机。

（3）配电开关监测：如图3所示，对于配电开关的监测采用开关监测模块进行监测。以ZHT-DS85I型多路市电&开关监测模块为例，它可同时监测8路市电、5路开关量，对配电系统监测非常适用；其功能特点：

①采用独立MCU控制，通过模块面板指示灯即可直观了解市电、开关状况；②输入端口具备脉冲群和静电保护；③采用RS-485通信接口，可实现远程监测。

（4）UPS监测：采用UPS监测模块实现对机房UPS运行情况的监测。UPS监测模块一般最多可实现4路UPS（RS232接口）数据采集；对每个监测量都可设置报警上下限，可采集输入输出电压、输出电流、输出有功功率、负载、输入输出频率、电池电压、以及工作状态等。

（5）蓄电池检测：在发射机房，蓄电池主要是用在高低压配电系统中，如果使用不当或者不能及时维护，经常会导致蓄电池组中个别电池的早期失效。因此，为保证不间断供电系统的安全可靠运行，对蓄电池进行实时在线监测和故障诊断是蓄电池维护工作的一个重要任务。

ZHT-BAT-MS是专门针对UPS电池组、通信48V电池组等实现在线监测而开发的电池数据采集仪，它实现对电池组中单体电压、电流、温度、总电压等参数的数据采集，实时掌握电池组的工作状态，保证了电池组的安全运行。ZHT-BAT-MS提供RS485通信接口，能够接入到远程监控系统中实现远程管理。把电池组的潜在危险排除在萌芽状态，有效地保证了不间断电源系统的安全性。功能特点如下：endprint

①实现1组UPS电池或2组48V通信电池的单体电压、电流、温度、总电压的数据采集。②采集电路、通信接口与输入电源完全隔离，对原有UPS系统没有任何影响，设备可靠性高。③采集精度高、采集速度快。④具备RS-485通信接口，实现远程监控功能。⑤具有LED状态指示，能迅速直观了解ZHT-BAT-MS系统的工作状态。

（6）风机监控子系统：中短波广播发射机主要分为水冷和风冷两种，风机是发射机常见的设备之一。风机监控是采用传感器，对机房里面的风机进行监控。它利用微压差开关对风机的进、出风口的风压进行监控，通过微压差开关的监测来判断风机的过滤网是否堵塞。

（7）空调监控子系统：使用空调模块可以实现对机房空调的远程控制，也可通过设置实现空调运行的自动控制。如图4所示，将ZHT-AC485空调控制器接入环境监控系统的RS-485接口，管理主机通过以太网访问环境监控系统主机，通过集中监控软件与控制器通信，从而使用户可以远程控制多台机房空调。

在机房环境监控系统中，可以设置三种自动控制方式供选择：温度控制、定时控制、周期控制。同时系统空调控制模块内还具备一些辅助功能：远程查看机房温度、空调状态、设置空调来电自启动等。

（8）温湿度监测子系统：采用温湿度传感器采集机房室内温度和湿度值，并通过通信接口将数据回传到上位机。温湿度传感器一般分为电流型和数字型两种。在本方案中采用了ZHT-PTH485 数字型温湿度传感器。这种数字型温湿度传感器采用MODBUS通信协议，可实现多点组网。同时通过RS-485串口实现与计算机的连接，最远传输距离1km；可自定义通信速率，最高支持19600kps。

（9）漏水监测子系统：漏水检测有定位式和区域式两种实现方式。

①定位式漏水检测：采用TTSIM-1A传感器接口模块，一旦检测到液体，模块即通过一个LED发出泄漏指示，并启动继电器，产生本机无电压触点闭合。同时TTSIM-1A模块还可通过多种标准协议与TraceTek TTDM-128等主监控系统、或直接与PLC（可编程逻辑控制器）或其它主机系统进行通信。可监控长达150米（500英尺）的TraceTek传感电缆。这种方式成本低廉、无需进行现场校准。

②区域式漏水检测：区域式漏水检测通常用于小型区域需要进行泄漏检测的低成本漏水检测。它具有实时响应快、性价比高、安装方便等特点，对机房环境设备的安全运行起到有效的监护作用。

（10）消防烟雾报警子系统：采用烟雾探测器、离子式烟雾探测器对各区域消防烟雾报警进行保护。以ZHT-PS02型烟雾探测器离子式烟雾探测器为例，其采用光电信号处理技术，内置的微电脑采用模糊智能控制，当检测到烟雾浓度超标时，立即声光报警，并输出继电器常开或常闭信号。

（11）安防监控子系统：安防监控子系统由门禁控制系统、视频监控和防盗入侵监控三个模块组成。

①门禁监控：门禁控制系统（磁卡、IC卡、感应卡、指纹门）通过门禁控制器提供的协议或ZHT-NMCenter集成的门禁管理软件来监测门的开关状态。结合非接触感应智能卡独特的安全性、电控门锁、门磁碰、红外感应设备及网络通信，组成智能安全的“出入”控制系统，并具有网络联结的保安、监控功能。

②视频监控：如图5所示，视频监控子系统是通过视频服务，将摄像机的图片信息发传到监控主机。

a.录像方式：每台摄像机的硬盘录像方式可灵活设置，包括无间断实时录像、预设时间段录像、报警预录像、移动侦测录像以及联动触发等多种方式。机房内重要区域设24小时录像，出入通道及办公区域可设为定时录像或利用视频和门禁、安防（双鉴）之间的联动功能设为触发录像，减小视频数据容量。另外，系统支持当硬盘存满时可自动从头覆盖，循环录像。

b.图像控制：可灵活调节视频图像的亮度、对比度、饱和度、色调等，设置画面质量和压缩比；支持任意时刻图像的抓拍和存储。

c.视频查询：录像资料的检索：系统提供录像资料检索通道，在硬盘录像机、视频子系统管理服务器、保安监控终端以及服务管理平台上均可进行录像资料的检索回放，且可根据录像的类型（定时录像、触发录像、抓拍等）、通道和录像时间等多种条件进行组合检索。

d.录像资料的回放控制：可利用拖拽功能选择任意时间点的回放，同时回放速度可调（至少具备四种速度：-2、2、4、8速），回放时不影响系统正常录像。

e.视频联动控制：系统联运控制主要通过系统服务管理平台服务器实现，系统和门禁、监控系统保持良好通讯，当有报警发生，视频监控界面可根据报警设备或区域相关代码联动切换到最近的视频画面，同时进行录像。

③防盗入侵监控：系统通过红外双鉴探测器实现机房防盗报警功能。在软件上可以直观地看到红外报警探头的触发情况。同时报警信息也可以通过电话、短信等方式即时通知到监控人员。

系统采用美观型室内天花安装被动红外线移动探测器，新颖别致，更具装饰效果，具有二级自动脉冲数调节、自动温度补偿及外壳阻燃等优点。

4 结束语

本系统设计功能齐全、可靠性高、性能稳定；并留有足够的硬件采集接口，便于今后实现其它功能扩展。

参考文献

[1] 李军著.异构无线网络融合理论与技术实现.电子工业出版社，2009.

[2] 许龙飞.web数据库技术与应用——数据库应用系列教材.科学出版社，2005.

[3] 满昌勇著.计算机网络基础.清华大学出版社，2010.endprint

①实现1组UPS电池或2组48V通信电池的单体电压、电流、温度、总电压的数据采集。②采集电路、通信接口与输入电源完全隔离，对原有UPS系统没有任何影响，设备可靠性高。③采集精度高、采集速度快。④具备RS-485通信接口，实现远程监控功能。⑤具有LED状态指示，能迅速直观了解ZHT-BAT-MS系统的工作状态。

（6）风机监控子系统：中短波广播发射机主要分为水冷和风冷两种，风机是发射机常见的设备之一。风机监控是采用传感器，对机房里面的风机进行监控。它利用微压差开关对风机的进、出风口的风压进行监控，通过微压差开关的监测来判断风机的过滤网是否堵塞。

（7）空调监控子系统：使用空调模块可以实现对机房空调的远程控制，也可通过设置实现空调运行的自动控制。如图4所示，将ZHT-AC485空调控制器接入环境监控系统的RS-485接口，管理主机通过以太网访问环境监控系统主机，通过集中监控软件与控制器通信，从而使用户可以远程控制多台机房空调。

在机房环境监控系统中，可以设置三种自动控制方式供选择：温度控制、定时控制、周期控制。同时系统空调控制模块内还具备一些辅助功能：远程查看机房温度、空调状态、设置空调来电自启动等。

（8）温湿度监测子系统：采用温湿度传感器采集机房室内温度和湿度值，并通过通信接口将数据回传到上位机。温湿度传感器一般分为电流型和数字型两种。在本方案中采用了ZHT-PTH485 数字型温湿度传感器。这种数字型温湿度传感器采用MODBUS通信协议，可实现多点组网。同时通过RS-485串口实现与计算机的连接，最远传输距离1km；可自定义通信速率，最高支持19600kps。

（9）漏水监测子系统：漏水检测有定位式和区域式两种实现方式。

①定位式漏水检测：采用TTSIM-1A传感器接口模块，一旦检测到液体，模块即通过一个LED发出泄漏指示，并启动继电器，产生本机无电压触点闭合。同时TTSIM-1A模块还可通过多种标准协议与TraceTek TTDM-128等主监控系统、或直接与PLC（可编程逻辑控制器）或其它主机系统进行通信。可监控长达150米（500英尺）的TraceTek传感电缆。这种方式成本低廉、无需进行现场校准。

②区域式漏水检测：区域式漏水检测通常用于小型区域需要进行泄漏检测的低成本漏水检测。它具有实时响应快、性价比高、安装方便等特点，对机房环境设备的安全运行起到有效的监护作用。

（10）消防烟雾报警子系统：采用烟雾探测器、离子式烟雾探测器对各区域消防烟雾报警进行保护。以ZHT-PS02型烟雾探测器离子式烟雾探测器为例，其采用光电信号处理技术，内置的微电脑采用模糊智能控制，当检测到烟雾浓度超标时，立即声光报警，并输出继电器常开或常闭信号。

（11）安防监控子系统：安防监控子系统由门禁控制系统、视频监控和防盗入侵监控三个模块组成。

①门禁监控：门禁控制系统（磁卡、IC卡、感应卡、指纹门）通过门禁控制器提供的协议或ZHT-NMCenter集成的门禁管理软件来监测门的开关状态。结合非接触感应智能卡独特的安全性、电控门锁、门磁碰、红外感应设备及网络通信，组成智能安全的“出入”控制系统，并具有网络联结的保安、监控功能。

②视频监控：如图5所示，视频监控子系统是通过视频服务，将摄像机的图片信息发传到监控主机。

a.录像方式：每台摄像机的硬盘录像方式可灵活设置，包括无间断实时录像、预设时间段录像、报警预录像、移动侦测录像以及联动触发等多种方式。机房内重要区域设24小时录像，出入通道及办公区域可设为定时录像或利用视频和门禁、安防（双鉴）之间的联动功能设为触发录像，减小视频数据容量。另外，系统支持当硬盘存满时可自动从头覆盖，循环录像。

b.图像控制：可灵活调节视频图像的亮度、对比度、饱和度、色调等，设置画面质量和压缩比；支持任意时刻图像的抓拍和存储。

c.视频查询：录像资料的检索：系统提供录像资料检索通道，在硬盘录像机、视频子系统管理服务器、保安监控终端以及服务管理平台上均可进行录像资料的检索回放，且可根据录像的类型（定时录像、触发录像、抓拍等）、通道和录像时间等多种条件进行组合检索。

d.录像资料的回放控制：可利用拖拽功能选择任意时间点的回放，同时回放速度可调（至少具备四种速度：-2、2、4、8速），回放时不影响系统正常录像。

e.视频联动控制：系统联运控制主要通过系统服务管理平台服务器实现，系统和门禁、监控系统保持良好通讯，当有报警发生，视频监控界面可根据报警设备或区域相关代码联动切换到最近的视频画面，同时进行录像。

③防盗入侵监控：系统通过红外双鉴探测器实现机房防盗报警功能。在软件上可以直观地看到红外报警探头的触发情况。同时报警信息也可以通过电话、短信等方式即时通知到监控人员。

系统采用美观型室内天花安装被动红外线移动探测器，新颖别致，更具装饰效果，具有二级自动脉冲数调节、自动温度补偿及外壳阻燃等优点。

4 结束语

本系统设计功能齐全、可靠性高、性能稳定；并留有足够的硬件采集接口，便于今后实现其它功能扩展。

参考文献

[1] 李军著.异构无线网络融合理论与技术实现.电子工业出版社，2009.

[2] 许龙飞.web数据库技术与应用——数据库应用系列教材.科学出版社，2005.

[3] 满昌勇著.计算机网络基础.清华大学出版社，2010.endprint

①实现1组UPS电池或2组48V通信电池的单体电压、电流、温度、总电压的数据采集。②采集电路、通信接口与输入电源完全隔离，对原有UPS系统没有任何影响，设备可靠性高。③采集精度高、采集速度快。④具备RS-485通信接口，实现远程监控功能。⑤具有LED状态指示，能迅速直观了解ZHT-BAT-MS系统的工作状态。

（6）风机监控子系统：中短波广播发射机主要分为水冷和风冷两种，风机是发射机常见的设备之一。风机监控是采用传感器，对机房里面的风机进行监控。它利用微压差开关对风机的进、出风口的风压进行监控，通过微压差开关的监测来判断风机的过滤网是否堵塞。

（7）空调监控子系统：使用空调模块可以实现对机房空调的远程控制，也可通过设置实现空调运行的自动控制。如图4所示，将ZHT-AC485空调控制器接入环境监控系统的RS-485接口，管理主机通过以太网访问环境监控系统主机，通过集中监控软件与控制器通信，从而使用户可以远程控制多台机房空调。

在机房环境监控系统中，可以设置三种自动控制方式供选择：温度控制、定时控制、周期控制。同时系统空调控制模块内还具备一些辅助功能：远程查看机房温度、空调状态、设置空调来电自启动等。

（8）温湿度监测子系统：采用温湿度传感器采集机房室内温度和湿度值，并通过通信接口将数据回传到上位机。温湿度传感器一般分为电流型和数字型两种。在本方案中采用了ZHT-PTH485 数字型温湿度传感器。这种数字型温湿度传感器采用MODBUS通信协议，可实现多点组网。同时通过RS-485串口实现与计算机的连接，最远传输距离1km；可自定义通信速率，最高支持19600kps。

（9）漏水监测子系统：漏水检测有定位式和区域式两种实现方式。

①定位式漏水检测：采用TTSIM-1A传感器接口模块，一旦检测到液体，模块即通过一个LED发出泄漏指示，并启动继电器，产生本机无电压触点闭合。同时TTSIM-1A模块还可通过多种标准协议与TraceTek TTDM-128等主监控系统、或直接与PLC（可编程逻辑控制器）或其它主机系统进行通信。可监控长达150米（500英尺）的TraceTek传感电缆。这种方式成本低廉、无需进行现场校准。

②区域式漏水检测：区域式漏水检测通常用于小型区域需要进行泄漏检测的低成本漏水检测。它具有实时响应快、性价比高、安装方便等特点，对机房环境设备的安全运行起到有效的监护作用。

（10）消防烟雾报警子系统：采用烟雾探测器、离子式烟雾探测器对各区域消防烟雾报警进行保护。以ZHT-PS02型烟雾探测器离子式烟雾探测器为例，其采用光电信号处理技术，内置的微电脑采用模糊智能控制，当检测到烟雾浓度超标时，立即声光报警，并输出继电器常开或常闭信号。

（11）安防监控子系统：安防监控子系统由门禁控制系统、视频监控和防盗入侵监控三个模块组成。

①门禁监控：门禁控制系统（磁卡、IC卡、感应卡、指纹门）通过门禁控制器提供的协议或ZHT-NMCenter集成的门禁管理软件来监测门的开关状态。结合非接触感应智能卡独特的安全性、电控门锁、门磁碰、红外感应设备及网络通信，组成智能安全的“出入”控制系统，并具有网络联结的保安、监控功能。

②视频监控：如图5所示，视频监控子系统是通过视频服务，将摄像机的图片信息发传到监控主机。

a.录像方式：每台摄像机的硬盘录像方式可灵活设置，包括无间断实时录像、预设时间段录像、报警预录像、移动侦测录像以及联动触发等多种方式。机房内重要区域设24小时录像，出入通道及办公区域可设为定时录像或利用视频和门禁、安防（双鉴）之间的联动功能设为触发录像，减小视频数据容量。另外，系统支持当硬盘存满时可自动从头覆盖，循环录像。

b.图像控制：可灵活调节视频图像的亮度、对比度、饱和度、色调等，设置画面质量和压缩比；支持任意时刻图像的抓拍和存储。

c.视频查询：录像资料的检索：系统提供录像资料检索通道，在硬盘录像机、视频子系统管理服务器、保安监控终端以及服务管理平台上均可进行录像资料的检索回放，且可根据录像的类型（定时录像、触发录像、抓拍等）、通道和录像时间等多种条件进行组合检索。

d.录像资料的回放控制：可利用拖拽功能选择任意时间点的回放，同时回放速度可调（至少具备四种速度：-2、2、4、8速），回放时不影响系统正常录像。

e.视频联动控制：系统联运控制主要通过系统服务管理平台服务器实现，系统和门禁、监控系统保持良好通讯，当有报警发生，视频监控界面可根据报警设备或区域相关代码联动切换到最近的视频画面，同时进行录像。

③防盗入侵监控：系统通过红外双鉴探测器实现机房防盗报警功能。在软件上可以直观地看到红外报警探头的触发情况。同时报警信息也可以通过电话、短信等方式即时通知到监控人员。

系统采用美观型室内天花安装被动红外线移动探测器，新颖别致，更具装饰效果，具有二级自动脉冲数调节、自动温度补偿及外壳阻燃等优点。

4 结束语

本系统设计功能齐全、可靠性高、性能稳定；并留有足够的硬件采集接口，便于今后实现其它功能扩展。

参考文献

[1] 李军著.异构无线网络融合理论与技术实现.电子工业出版社，2009.

[2] 许龙飞.web数据库技术与应用——数据库应用系列教材.科学出版社，2005.

[3] 满昌勇著.计算机网络基础.清华大学出版社，2010.endprint