调频广播发射机智能化监控系统

（青岛广播电视台，青岛 266000）

0 引言

调频发射机监控项目与基本功能要求数据采集包括：①整机参数有输出功率、输出驻波比、功放总电流、机箱温度、风速、整机效率等。②功放参数有温度、电流、电压、栅偏压等。③电源参数有电源温度、输出电压、电流、涉及软启动、放电、是否缺相、纹波、是否关闭。④每面合成器及功放隔离器ISO电阻温度等。⑤整机状态同轴开关状态有遥控本控、连锁、尝试高低功率、故障运行、整机输出封锁等。定时循环采集数据并存储且随时更新以备调取及实时显示。设置合理参数门限値范围，分析设备状态，合理做出告警、提示、调整等智能化应对。

以上功能是发射机本身具备的，控制系统优先允许发射机自身做出应对。定时自动开关机控制，可设置保存多个有效开机、关机时点。主机故障无法继续安全运行自动倒备机，包括封锁射频输出、同轴开关切换控制、备机激励器频率切换、信号切换控制、备机自动开机，同时告警。

1 哈里斯全固态Z系列特点

Z系列有Z3.5CD、Z10CD、ZX3500等型号，与GATESAIR FAX类似。早期类型电源两组或四组，每组都有PS控制器，使用变压器，次级线圈接点变换调压，可控硅整流，控制导通角改变电流。以后类型升级为模块化软开关电源单元并联。功放单元模块模式未变，双面插拔，只是功放器件性能改进很大，效率更高，输出更大，稳定性可靠性进一步提高。射频分配、合成更合理，功放每一组都有控制器，隔离器都有温度检测[1]。为方便整机功率控制设有一路或两路中间功放，设有自动备份切换，模块统一。

具有共同的数字化激励器，网络化接口，自身保护监控设计完善，易于实现远程监控，每部整机都可作为组网单元等特点。

全固态数字化发射机本身为设计完善的自我监控软硬件系统提供了技术条件，先进的传感器技术、取样技术也是成因之一。特别是工业微机芯片技术、微机编程，使开关机程序化，监测程序化，数据处理与策略应对程序化智能化。发射机的冗余化设计提供了容错播出的可靠性、可行性。发射机出现非信号通道故障、少数并接功放单元和电源单元故障、局部过流高温、气流不畅等情形，在监控系统运作下都可维持播出。双激励发射机还有备激励器自动切换技术。切除过流高温功放模块无效，加大风量无效、过压不能调整、驻波比持续较大等情形出于安全第一的理念，必须关断发射机。

（1）激励器：AES/EBU数字音频信号输入，采用DSP处理，32位数字控制振荡器NCO作为调制器，产生数字FM信号，经DAC变换生成调频中频。作为备份的激励器增加配接件，频率设置可远程遥控全频段设置。

（2）一台哈里斯Z3.5发射机厂家已经设计了完备的监控保护系统，人机交互界面及网络化遥控系统。激励器在整机系统中相对独立，又有必要联系。整机有内嵌硬件与软件系统及网络化数据交互接口。

（3）整机各部位运行参数提取方式合理准确，全面化实时化，可由专用数据通讯接口引出。在敏感热点设置小型化热敏电阻提取温度参数，电压、电流提取有专门的取样电路完成，并由模拟量转变成数字量。功率参数及反射量采用定向耦合器。

（4）发射机本身监控保护项目有开机后风机高速低速切换；温度超限或容错运行风机低速转高速；自动优化效率，功放电压，包括中间功放栅极电压调整，APC功率控制，两套电源两面功放各自有独立的控制器；局限性故障应急维持运行自动降至适当功率，尝试性功率开启或恢复；反射过大、过压过流等射频静噪；个别功放关断切除；电源软启动防浪涌[2]。

2 N+1智能监控硬件设备及功用

每部发射机同轴开关为四点两联，在每部主机上天线状态一联连接主机输出口与多工器输入口，其余一联应各主机串接联通，将备机输出口连接负载。这样，其中一部主机同轴开关动作一次，即将备机接入对应多工器输入口。

频率控制器，一台备机备份多个频点，针对故障机频点在遥控状态下进行备机激励器频率设置。该控制器可电脑设置储存多个频点，可连接所有主机信号源，倒备机工作时自动选择故障主机的频点置入、信号源对接。在人工倒机时可手动设置。

同轴控制器，接受控制系统指令，自动切换相应故障主机同轴开关，将备机输出接多工器故障机频点输入口，同时故障机接负载。设备修复后可手动切回主机播出。可断电记忆原状态。配有同轴适配装置，为同轴开关电机提供电源、控制信号，同时传递同轴开关位置信号、连锁信号。

数据采集器，定时采集发射机播出状态及故障状态数据参数，用于中央处理器分析判断，发出相应指令给发射机或系统外围设备。

数据服务器，智能中枢数据管理服务，逻辑分析判断，掌握所有外围设备及所有发射机即时或历史状态及人工自动操作数据。参数阀值设置、发出正确指令、警告，及人机交互询问等。

终端电监控计算机，系统用户交互界面，执行终端监控程序，远程开关机升降功率控制、数据处理、状态显示、数据查询。

局域网搭建硬件，执行TCP/IP通讯协议，串口服务器、交换机、音箱、声卡、各种连接电缆。

3 N+1智能监控软件系统

数据采集程序与发射系统直接发生数据交换，把设备状态数据采集完成后送给终端监控系统和数据服务器管理程序，分析数据以发出相应指令，进行设备控制。充分利用该机型组网优势，只是将各机数据外加同轴开关控制器数据提取整合，与发射机自身监控系统衔接。数据管理服务程序通过设置IP地址访问各设备，进行数据处理状态显示，建立SQL数据库。终端监控程序在值班是监控机器运行状态，状态显示数据处理、查询，人工操作[3]。

本系统的所有子系统软件需在Microsoft Windows系统平台运行，并预装有Microsoft .Net Framework2.0组件。其中数据服务器管理子系统的运行平台为Windows Sever 2008版本，并预装Microsoft SQL Sever2008和Internet 服务管理器，数据采集子系统和终端监控程序子系统的运行平台为Windows XP。各子系统有参数设置页面，进行参数设置。三套子系统软件特定运行平台如图1所示。

图1 三套子系统软件特定运行平台

4 系统运行

在各频率主机正常工作时，数据采集记录、状态监控储存、终端显示工作系统随时都在进行。当其中一台发射机状态异常，发射机自我调整应对后能维持一定功率继续安全播出，则系统不予干预，只是报警与事件记录。

当故障机状态超出所设置的安全播出门限，系统决定倒备机播出，则首先是关断主机，对应同轴开关无射频功率通过系统发送指令给同轴控制器，同轴控制器通过适配器控制相应的同轴开关动作，同时控制频率控制器做相应的频率信号切换。当同轴开关切换到位后，频率信号也正确，则系统发出备机开机指令。当主机状态修复正常，其他条件具备时，备机发生故障可自动倒回主机工作。在主机正常工作需要倒备机时，首先关掉主机，同轴控制器、频率控制器由相应人工按键切换。

电脑控制显示切换器可访问工控机和服务器，运行数据采集程序和数据服务管理程序，设置各频率发射机自动倒换参数和定时开关机参数、设备数据采集的IP地址。终端计算机运行客户端监控显示程序，显示系统设备状态，查询数据，遥控各发射机。

5 结束语

调频广播已经覆盖到我们的生活当中，调频广播发射台的稳定可靠运行是相当重要的，而调频广播发射台往往是频点多、功率大，多台发射机通过多工器共用一副天馈线的发射系统，运行相对复杂，维护困难。智能化监控系统，自动管理多台设备的引入增加了调频广播发射台可靠性，降低了值班强度和维护成本。