广播发射机监控系统中采集控制器的应用

张朝宏

摘要：文章主要从采集控制器概述、采集控制器功能、发射机对采集控制器的要求等方面对广播发射机监控系统中的重要模块一一采集控制器进行了分析和阐述，以供同行参考。

关键词：采集控制器；发射机；ARM处理器；实时参数

自动监控系统软件采用多层C/S+B/S混合结构设计，实时监控软件采用C/S+B/S混合结构，实现各项数据采集、发射机控制、多客户端监测，并将采集的数据及其他工作数据上传到管理中心；远程管理系统软件采用C/S+B/S混合结构，在这种结构下，用户不仅能浏览发射机各种数据，还能实现远程通讯、发射机远程控制等功能。自动监控系统与本单位的计算机组成局域网（Local Area Network，LAN），局域网络上的任何一个计算机监控所有发射机的工作。如局域网连上因特网（Internet）将可随时随地地利用任何一台计算机（手机）掌握所有发射机的工作状态。

随着视频处理、计算机、通信网络、传感器、自动控制等技术的高速发展，采集控制器技术不断成熟，使自动监控系统在广播机房应用越来越广泛。广播机房“有人留守，无人值班”的目标逐渐成为现实。

1 采集控制器概述

通过发射机采集控制器，将发射机各项实时参数，包括各项模拟量、状态量、开关量进行采集处理后送至交换机，完成对发射机的参数实时监测、自动控制、自动或远程手动倒备。

发射机参数采集控制采用“分布式”的控制结构，即每一部发射机对应一个采集控制器，采集控制器可以脱离计算机系统独立工作，并且整个发射机监控系统不对发射机的正常工作产生任何干扰。采集控制器之间无任何依赖关系，某一个采集控制器出现故障，不影响整个系统的运转。

采集控制器是监控系统与发射机之间的纽带，它负责采集发射机的相关实时参数。内置时钟系统可根据预设的时间参数对发射机进行自动开关机操作，可以进行自动倒各机和倒天馈操作（见图1）。

对于无通讯接口的发射机，采集控制器可采集模拟量24路，状态量24路，控制量8路。用户可根据实际情况设置指标参数。发射机控制器分同轴开关和继电器2种可选。对于有通讯协议的发射机，采集控制器只需将串口输出转为网口输出即可。

天线交换模块通过对同轴开关或真空继电器进行自动控制，完成发射机主、备机的倒换。采集制控器具备独立的发射机功率判断以及主备机倒换功能。支持互为主备的工作方式，同一频率的2部发射机没有固定的主备关系，采集控制器可以预设2部发射机的开关机时间，在某一部发射机工作时，另一部发射机即为备机。出现停播故障时采集控制器完成动态的主备倒换。采集控制器具备天馈线倒备控制及互锁功能。

2 采集控制器核心——ARM处理器的特点 实时控制要求采集控制器快速、高效。目前采集控制器使用ARM处理器（Advanced RISC Machines），它是精简指令集的RISC（Reduced Instruction Set Computer）架构，RISC结构优先选取使用频最高的简单指令，避免复杂指令；将指令长度固定，指令格式和寻地方式种类减少；以控制逻辑为主，不用或少用微码控制，采用多级流水线式处理任务，大量使用寄存器，数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载/存储指令才访问存储器，提高了指令执行速度。具有体积小、低功耗、低成本、高性能的特点。而51核的单片机是集中指令集的CISC架构，采用单级顺序式处理任务，相比之下ARM的处理的速度更快，更高效。ARM处理器的内置硬件协议更多，像SPI接口、IIC接口、USB接口等，这些接口的加入大大方便了使用者的使用，也提高了执行效率。ARM处理器的内置RAM和FLASH比单片机更大，这样不用外接扩展RAM和FLASH就可以完成大中型的项目，给使用者带来了更大方便。由于ARM处理器芯片本身的原因，芯片在抗冲击、抗干扰方面比单片机还有很大的提高。且基于ARM9的控制芯片还可以运行复杂的操作系统，像linux和wlnce等，这样就可以便于使用者管理和操作不同事件，实现多任务的实时处理。

3 采集控制器功能

（1）采集发射机实时参数，对发射机进行开关，调整功率。（2）具备与计算机（数据库服务器）之间的数据通信快速、可靠。（3）可存储运行程序并按程序对发射机进行开、关、功率调整等控制。（4）自动与计算机进行时间同步。（5）具备天馈系统的状态、位置识别、倒换开关的控制。（6）具备简单逻辑自定义，包括顺序控制、时序控制、条件控制等。（7）具备数字接口调节功能，可根据实际需要设置为RS232，RS485，RS422等类型支持多种波特率设置。（8）具备设备状态指示功能，通过运行程序指示显示发射机通讯故障、发射机倒机故障、采集器之间通讯故障等，且具有开关机命令下发状态显示。

4 发射机对采集控制器的要求

（1）模拟量采集点的输入阻抗很高，应达到几百KQ，在接入发射机的采集点后不会吸收发射机的电流或电压，故不会对发射机造成影响。（2）开关量采集发射机的状态，使用的是光耦合器件，与发射机隔离。（3）开关量输出通道采集器使用固态继电器去控制发射机，平时与发射机也是隔离的，不会影响发射机的正常工作。（4）天线控制模块须采用多种连锁、互锁技术，当控制模块收到倒换命令后会确认2台发射机均处于关机状态，才启动同轴开关（或真空继电器）进行天线倒换，这样不会造成损坏发射机的情况及误动作。（5）功能可以扩展。

5 结语

采集控制器是广播发射机监控系统中极为重要的模块，其性能决定着整个监控系统质量。随着自动监控系统在工业、农业、电力、医疗、广播电视等领域的广泛应用，采集控制器具备快速、可靠的工作性能，为监控系统的应用提供了强有力的技术保障。