基于SW—100F短波发射机自动化功能扩展的探析

王再福

摘 要 本文针对SW-100F短波发射机自动化系统存在不足进行了分析，提出了解决和改进方法，并结合当前电子信息技术对其自动化系统功能扩展提出展望。

关键词 发射机 自动化 工控机 改进方法

中图分类号：TN838 文献标识码：A

Based on SW-100f Shortwave Transmitter

Automation Function Extension Analysis

WANG Zaifu

（State General Administration of Press and Publication， Radio and Television QiLiuYiTai， Yong'an， Fujian 366000）

Abstract This article in view of the SW - 100 - f shortwave transmitter automation system shortcomings are analyzed， and the improved methods to solve this problem is presented， and combined with the current electronic information technology extension of the automation system function outlook is put forward.

Key words transmitter； automation； industrial control； method

0 引言

我台配备的SW-100F短波发射机是2001年仿上世纪八十年代产品，基于当时计算机电子信息技术水平，发射机自动化程度受到一定的局限，既自动化程度不高。面对着日新月异的电子信息时代，在国家没有下达此类发射机退役之时，作为维护工作者，如何把设备维护好，使它胜任广播实验覆盖任务是我们的职责。因此，围绕如何应用先进的计算机自动化技术实现对发射设备的自动操控。从而提高设备安全传输发射工作效率，提高播音质量，提高设备的稳定性，最大程度减少设备的损耗。为此，笔者针对SW-100F型短波发射机运行维护中出现的问题和存在不足，以及总结历次针对发射机稳定性运维技术改进的基础上，提出了应用计算机信息技术对发射机控制系统技术改造新思路。

1 SW-100F短波发射机存在的不足和改进措施

SW-100F短波发射机工作原理及功能许多文章皆有介绍，在此不再赘述。根据我台数部发射机十几年来运维经验总结，以及经过多次改进后仍存在的几个问题着重进行分析。

1.1时差问题

这里所指的时差问题是播音时间精准度的误差问题。发射机工控机的时间要求是非常精准的，工作中曾因遇断电、干扰等问题致使工控机日期和时间发生误差变化。这对于国家级发射台，以秒为单位计时来说是潜在十分危险的隐患，因为它将直接造成发射机开关机倒频出现差错，造成停播事故的发生。以往通常是检修班或当班同志校时，以确保工控机时间与中央台报时准确无误。但这给工作者带来了巨大的精神压力和一定的劳动强度。

改进方法：采用AT89C52单片机作为控制中心，GPS信号作为时间标准，设计按照发射机运行图报警提示的时钟，作为高精度、高可靠性的标准时钟信号系统掌控支持发射机工控机精准运行（改进方法可参照“基于单片机的发射机精准时钟的设计与实现”进行）。

1.2 调谐不到位问题

SW-100F短波发射机的自动调谐系统，因为采样数据不准确，机械传动器件衔接缝隙，模拟量受高频或者杂波影响易出现调谐不到位故障。

改进方法：完善、改进发射机调谐系统功能，使发射机出现严重失配和失谐时能够自动调回到正常值，同时对失配和失谐进行设定。

1.3 冷凝器效率问题

冷凝器效率不足致使夏天由于炎热酷暑时，使水冷却循环系统中的入水温度和出水温度处于相对比较高的状态，不利于降低电子管温度，这使得发射机效率降低，电子管寿命降低，维护成本增加。

改进方法：应用单片机AT89C51简要地使用和汇编语言设计由传感器与单片机组成发射机冷却循环控制自动检测控制系统。既可提高冷凝器效率，又可提高发射机的稳定性和可靠性，还可提高值检工作效率，减轻值检人员的劳动强度和精神压力，促进了安全播出任务的完成（项目可应用FPGA开发板、压力传感器、温度传感器、开关量输入板、模拟量输入板、继电器输出板、直流电源等研制由FPGA实现的水循环冷却系统水位及温控监测系统）。

1.4 天线系统问题

天线系统网络过于孤立，各个机房的天线相对于其他机房是独立的。这对于自台代播，最大限度的缩短停播时间存在天线互代问题。

改进方法：将我台所有发射机输出馈线系统安装组成天线倒换系统，实现全台发射机可通过倒换天线实现互代，一旦某发射机突发故障，即可实现快速的自台代播。

1.5 冬防问题

发射机水循环系统在严冬季节，一旦夜晚气温降至冰点0℃时，如果没有及时采用措施将发射机冷凝器水循环流动起来，那么极有可能受气温影响造成水管结冰爆裂。目前机房采取的手动方式开启冷却系统让水循环流动，外加启动多台电暖器调节水泵房温度。对于启动了冬防系统，发射机自动化系统仍不能自动按气温掌控进行，而只能用人为手动操作开机，这难免增加了人为误操作风险。

改进方法：可采用我台研制《100kwPSM发射机冷凝器防冻自动控制器》，当冷凝器循环管道水温≤5℃时，防冻控制系统将自动启动。一方面将检测到≤5℃的低水温信号经状态板显示并发出告警，然后送入计算机记录相关信息；另一方面启动暖风机对冷凝器进行加热，同时启动水泵进行水循环（该系统仅使冷却水流动，而风水交换器的风机并不工作），风水交换器中的冷却水，通过循环流动，吸收了室内高气温，水温不断上升，由此避免冷凝器管道结冰，达到了防止风水交换器因气温骤降引起冷凝管爆裂的事故发生。endprint

1.6 高频干扰问题

高频干扰对调谐影响甚大，通过隔离放大板采样过来的各表值模拟信号，接至A/D转换板将模拟信号转换成计算机能识别处理的数字信号，如图1所示。如高前正调谐点，即V2栅流最大，所对应的M3驱动马达是v1管阳极并联槽路达到谐振。当高频干扰对各表值模拟量产生影响时，计算机得到的就不是各表值真实状态，这此时的高前槽路并没达到谐振，影响发射机各设备元件寿命和发射机整机效率，使机器处于不稳定状态。

图1 自动化核心部件通讯

改进方法：采用铜皮将发射机箱进行高频屏蔽，对工控机在进行整体箱式屏蔽和接地，对各数据传输线加抗干扰式磁环或者屏蔽线有效接地，将CT7隔离放大板和工控机隔离数字输入板和输出板中的集成芯片悬空脚与接地脚用小电容连接起来把干扰滤掉；网线可以用有带金属壳的水晶头增加屏蔽效果，确保数据传输的准确无误。

1.7 工控机故障问题

在整个自动化系统中，工控机是重要核心部件。所有的数据和指令都由工控机处理和传递。当工控机出现死机状态，整个自动化程序和系统都卡死无响应，工控机的系统时间停滞，导致运行图处于某一时刻，即不再按照运行图执行开关机，倒换频。

改进方法：配置安装主备发射机工控机和工控机死机故障告警系统，确保某工控机死机时能够快速互倒或告警提示。详细改进方法在功能扩展章节介绍。

2 SW-100F短波发射机自动化功能的扩展

综述SW-100F短波发射机存在的不足以及改进措施，对发射机自动化系统功能检测得以对以下功能进行扩展可提高发射机可靠性、稳定性和安全性，实现发射机监测、监控、故障记录、故障报警等功能。

2.1 故障记录

自动记录当前故障状态，以分为单位进行文件存储。操作人员在故障之后可清楚地查看故障类型，故障发生时间，故障恢复时间，操作人员也可以按日期查询相应记录，自动抄表功能。

2.2 自动频率调度

服务器与局内网络连通，实现发射机频率运行图的自动调度。在设置权限的前提下可对自动化程序操作，如临时调度，可在自动化程序临时调度里进行设置。

目前SW100f没有联网，工控机上的操作系统还是原始的dos系统，并没有搭建数据库。用C语言编写的自动化系统在dos系统下运行，频率、频道、伺服位置，运行时间、天线、发射机号等重要数据以文件的形式保存起来，而不是保存在数据库中，不便于查阅和调用。可将工控机系统升级为Microsoft Windows Server 2012或者Windows 2008，搭建SQL Server2012并建数据库。将频率信息，伺服位置，运行图数据，各表表值等数据保存在数据库中，方便查询、调用。对于短波发射机要存储的数据量大，若一个一个添加，那将耗费不少时间和精力；有了数据库后，可以将以前的记录下来的电子表格直接进行数据导入，方便快捷。

2.3 视频监控

对目前机房大厅及机箱内监控系统进行整合，增加在机箱内全方位的监控网，尤其对高周区的真空器件，大电流、高电压的电源区、控制机箱，做到无视觉死角的监控。此功能一方面保障了值班人员在工作时的人身安全，另一方面可以在设备故障时第一时间发现问题的产生原因。

2.4 故障报警

将信号采集、分析处理、无线通讯等功能集成在一起的智能设备。它的工作原理是将采集到的开关信号经过内部处理以短信形式传输到手机上。无论机房负责人身在何方（手机信号覆盖区域），只要手机在手，就能第一时间知道机房设备故障信息，如图2所示。智能短信报警器会根据预先设定，提供最实时的监测信息及报警信息，为我们随时了解现场的情况提供了极大的方便与帮助，也有利于更加及时发现问题，迅速组织力量排除故障，确保安全播音。

2.5 工控机系统

工控机死机对于有人留守无人值班模式的检修人员和监控人员来说，是比较难发现的，因为发射机的各项指标都处于正常状况，仅仅是屏幕不再刷新运行图时间指针。如何检测一台工控机是否还在正常运行，如果该工控机死机，如何在第一时间监测到并通知一线运维人员进行维护，避免停播与多播的风险。可以在发射机房设置一台指定服务器对发射机房各台工控机进行死机监测，如果确实死机，则触发告警并通过改造后的故障告警方式实现短信告警或者用E-mail提醒监控机房，做到第一时间处理。工控机功能扩展部分核心代码如下：

1. #function ping a host and output to file ping_monitor.log

2. #ping destination

3. function_ping （）

4. {

5. ping -c 3 192.168.1.123 > ping_monitor.log

6. }

7. #downtime detection and send email to SA

8. function_downtime_detection_AND_sendemail （）

9. {

10. if [ "`cat ping_monitor.log | grep Unreachable`" ！= "" ] ； then

11. /user/local/bin/sendEmail -f monitor_sys@163.com -t guangdian@139.com -s smtp.163.com -u "Server downtime" -xu monitor_sys -xp 123456789 -m "`date；echo "192.168.1.123" ` " fi

12. }

13. #main function

14. function_main （）

15. {

16. while true

17. do

18. function_ping ；

19. sleep 60

20. function_downtime_detection_AND_sendemail ；

21. sleep 60

22. done

23. }

24. function_main ；

功能介绍：⑴通过function_ping，每隔60秒对主机 192.168.1.123进行ping 操作，将输出重定向到ping_monitor.log 文件中。⑵通过 function_downtime_detection_AND_sendemail，每隔60秒，通过ping_monitor.log判断是否有没有ping通的迹象，如果没有，则采用sendEmail邮件（手机短信）报警。⑶监控间隔时间说明，可以将第一个sleep改为300，第二个sleep改为300，这样每隔5分钟监控一次。这个程序，只是发现工控机死机后监控并报警，但没有自动切换功能。但是进一步优化和扩展程序就可以实现自动切换。比如可以通过在热备机A上部署该程序，监控B，一旦B死机，则A执行浮动改IP和更新下层服务器arp列表即可。

3 结束语

综述以上对SW-100F短波发射机自动化现状分析，以及工作中发现其存在的问题，提出了对SW-100F短波发射机自动化功能扩展改进的优化方案。由于水平有限，不足之处在所难免，希望与同行共探讨。

参考文献

[1] SW100F短波广播发射机技术说明书.中国航天科工集团二院二十三所.2001.6.

[2] 李全利.单片机原理及应用技术（第2版）.清华大学出版社，2010.6.

[3] 赵勇.基于单片机的发射机精准时钟的设计与实现.广播电视信息，2014.5.endprint