中波发射台发射机运行情况实时监控及异态报警系统的研制

阿不力孜·牙生

摘 要：因大部分基层台站没有一个统一的自台播出质量监控系统，在安全播出工作中遇到了不少问题，安全播出事故时有发生，加重了一线值班人员的劳动强度。“中波台发射机运行情况实时监控及异态报警系统”在及时发现并预警各类播出事故及发射机工作异态、发射台技术维护工作的规范化和数字化、各类技术资源的有效共享、减轻值班员劳动强度等方面发挥了很好的作用。

关键词：“三满“播出；Zgbee无线数字传输技术；播出异态；动态控制

中图分类号：TN93 文献标识码：A

中波发射台担负着把党的声音传到千家万户的光荣使命，保证满功率、满调幅度、满时间播出（以下简称“三满“播出）是各中波台的重要工作职责。

因为绝大部分基层台站没有一个统一的自台播出质量监控系统，在安全播出工作中遇到了不少问题，安全播出事故时有发生，加重了一线值班人员的劳动强度。

笔者在长期中波发射台积累的实际工作经验与当代先进的计算机技术的基础上，研发的“中波发射台发射机运行情况实时监控及异态报警系统”，在及时发现并预警各类播出事故及发射机工作异态、发射台技术维护工作的规范化和数字化、各类技术资源的有效共享、减轻值班员劳动强度等方面发挥了很好的作用。

一、系统特点

1 采用Zgbee无线数字传输技术，有效避免了RS-485传输线造成的信号干扰及布线问题；有效提高了采集数据的可靠传输，简化了设备的安装、维护。

2 给每一部发射机专门设计了通用的“发射机运行状态实时监控记录系统”，24小时全天候式监控并记录发射机的工作状态參数，供数据服务器调用。

3 有线、无线并行的方式对发射机的“三满”播出状态进行实时监控。准确无误地判断每部发射机的播出质量状态。

4 采用大屏幕文字显示、语音提示、声光报警、手机短信、手机视频等模式，及时提示发射机运行情况、各类播出异态及故障信息。

5 按要求打包传输相关数据，供远程监测与控制。

二、系统功能

1 按预定时间开、关发射机。

2 对发射机供电电压、电流、入射功率、反射功率、各直流电源电压，激励器和功放的工作状态、功放温度、发射机周围环境温度和湿度，输入音频幅度和状态进行实时采集，发现异态及时报警。

3 对发射机播出内容进行实时录制，提供任意时段播出内容查询服务。

4 对发射机“三满”播出状态进行有线、无线实时监控，发生异态及时报警。

5 对发射机的调幅度进行闭环式动态控制，保持发射机的合格调幅度。

6 对发射机运行状态数据进行统计，自动生成每天的发射机运行状况电子报表，给出发射机一天的调幅度及功率变化情况曲线图、发射机的用电情况等信息。

7 具有完整的信息交换接口、通讯协议，极易实现监测网络之间的数据交换。

8 在大屏幕上高清模式显示发射机运行情况及异态故障信息的同时，支持该信息的手机短信及实时动态视频流方式传输。实现相关人员的手机远程监视。

三、系统的组成

系统采用Zgbee星状网络数据交换模式，主要由发射机运行状态记录模块、zigbee无线数据收发模块、数据处理服务器、50英寸高清显示屏、手机短信报警模块、UPS集中供电模块及其它附属设备组成系统组成方框图请看（图1）：

（一）发射机运行状态记录模块

该模块主要由多串口嵌入式微型工控板、16路12位A/D转换板、24路光电隔离开关量采集板、调幅度计算处理板、8路继电器控制板、一路插卡式音频信号录制板和zgbee数据收发模块组成，请看（图2）。

16路12位A/D转换板完成发射机供电电压（三相）、电流（三相），入反射功率、各直流电源电压、激励器输出幅度、调制电流、功放温度、发射机周围环境温湿度等模拟量的采样任务。

48路光电隔离开关量采集板完成各功放工作状态，发射机各模块工作状态等开关量的采集任务。

调幅度计算处理板主要完成，对发射机输出的已调波的数字检波，发射机调幅度的计算等任务，并根据调幅度变化情况控制发射机输入音频幅度、达到闭环式动态控制发射机调幅度的目的。

8路继电器控制板根据预先设置完成开、关发射机；启动播出异态声光报警等任务。

插卡式音频信号录制板完成发射机播出节目的实时录制任务，录制格式为MP3格式，一个16G卡，可录制7天的节目。

总之，该模块根据服务器传来的运行图和运行参数可独立完成发射机开、关，播出状态实时监控及异态报警、调幅度的闭环式自动控制，播出节目的自动录制等任务的同时，可以接收数据服务器的调度命令，实现与数据服务器的资源共享；与服务器的信息交换以zgbee无线数据交换方式实现。

（二）zigbee无线数据收发模块

zigbee技术是一种近距离、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术，其主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输。（1）工作频段2.4GHz，传输速率250kbit/s、传输距离在10m～75m的范围内，但可以继续增加。（2）低功耗，非常省电；（3）时延短：典型的搜索设备时延30ms，休眠激活的时延是15ms，活动设备信道接入的时延为15ms。（4）网络容量大：一个星状结构的Zigbee网络最多可以容纳254个从设备，网络组成灵活。（5）通讯可靠：采取了碰撞避免策略，同时为需要固定带宽的通信业务预留了专用时隙，避开了发送数据的竞争和冲突。MAC层采用了完全确认的数据传输模式，每个发送的数据包都必须等待接收方的确认信息。如果传输过程中出现问题可以进行重发。（6）安全：ZigBee提供了基于循环冗余校验（CRC）的数据包完整性检查功能，支持鉴权和认证，采用了AES-128的加密算法，各个应用可以灵活确定其安全属性。

由于Zgbee网络具有以上所描述的优势，所以本系统采用了Zgbee形状网络模式；每一部发射机的发射机运行状态记录系统，按照预先的设置独立完成发射机日常运行监控任务外，还时时刻刻跟数据服务器保持数据共享，根据数据服务器要求向数据服务器传回发射机运行状态参数。

（三）多通道中波广播信号播出质量参数并行监测及实时监控处理模块：

该模块对多部（本系统为六部）中波发射机的播出频率、开机时间、场强、调幅度.....等播出质量参数进行无线并行采集，在预定的播出时间内出现“三满”异态及时报警并记录，异态内容、异态发生的时间等异态参数通过RS-232串口传给数据处理服务器。

（四）数据处理服务器

数据服务器是整个“中波发射台发射机运行情况实时监控及异态报警系统”的总信息处理中心，它根据发射机运行状态记录模块传回的信息和发射台播出质量无线监控模块采集传回来各部发射机空中信号

质量（场强、调制度...等）信息，实时判断每一部发射机的“三满”播出状态；对异态情况进行提示、记录及报警。自动形成全天的播出情况报表，自动形成发射机功率及调幅度变化曲线图。以下是系统主界面（图3）：

系统提供5种查询模式：

（1）运行状态查询命令：用于查询显示发射机播出频率、场强、功率、调制度及异态提示查询。

（2）发射机运行异态数据查询：用于发射机状态异态数据及“三满”播出异态数据的查询。

（4）调幅度及功率变化曲线查询命令：用于显示发射机功率、调幅度变化曲线的绘制及异常状态时间段的查询。

（5）当天播出情況汇总报表查询命令：用于查询发射机24小时内的所有运行记录的报表式查询。

（五）手机报警模块

手机报警模块包括两个部分：

（1）手机短信报警模块：主要完成向指定的手机号（最多10部）实时发出发射机“三满”播出异态短信报警信息。

（2）发射机播出状态的实时视频传输模块：此模块利用4G手机网络，把发射机的播出状态信息（包括运行参数、音频及调制度动态彩条、异态提示）实时地传输给指定的手机号，给管理人员提供不受地域限制的自台播出质量远程监控手段。

除此之外：数据处理服务器向外部专用网提供完美的全方位数据共享服务，极易实现分布式总监控网络。

参考文献

[1]蔡振江.单片机原理及应用[M].北京：电子工业出版社，2011.

[2]刘洪才.广播发射新技术[M].中国广播电视出版社，2010.