中波发射机远程监控系统的应用研究

黄鸿燕

随着广播电视高新技术的飞速发展，国内大多数中波发射台的发射机都已经实现了固态化。固态发射机的模块化、自动化、数字化、稳定性高等特点为实现远程遥测遥控奠定了基础，从而达到“无人值班，有人值守”的自动化目标。由于一个发射台站的占地面积比较广，随着中心城区建设的不断发展，大多中波发射台都已转向城市周边地带,为达到发射台安全播出保障等级一级保障要求，建立设备运行监控管理平台，对信号源系统和发射系统关键设备的运行状态进行集中监测，对关键采集数据设置异态报警，并实现远程自动控制功能和数据的网络化传输和管理能力。

1 系统软件实现架构

监控系统上位机采用B/S 和C/S 结构相结合的模式。客户端的任务和请求由Web 服务层来完成。客户端不对数据进行保存和提取，只需要安装通用的浏览器即可实现远程数据遥测遥控，使得客户机的工作量大大减轻，不仅节省了客户机的硬盘内存，减少了运营成本，同时便于后期的维护升级。

B/S 体系采用改进的三层分布式结构，分别为表示层、业务逻辑层、数据层。B/S 体系又分为3个功能层面：浏览器、Web 服务器、数据库服务器，三层体系结构将3 个功能层面在逻辑上进行分割，使其在系统运行中紧密联系，各司其职，共同完成系统运行中的业务逻辑请求和数据服务请求[1]。三层B/S 系统结构图如图1 所示。

图1 三层B/S系统结构图

三层体系结构作为3 个独立的功能模块存在于应用系统的3 个功能层面，各自承担不同的职责，共同完成客户端请求的应答、遥测数据的接收、控制命令的下发等任务。表示层即客户端浏览器页面，用户通过交互式的功能页面实现系统的实际应用。业务逻辑层主要负责应答客户端上传的请求，并调用一个或者多个中间件服务来完成系统运行中的业务逻辑请求和数据服务请求，并返回处理后的结果至客户端。数据层主要负责处理业务逻辑层提出的数据服务请求，并返回处理结果。

2 监控系统总体框架

监控系统采用上下位机结构通讯的模式，其拓扑结构如图2 所示。上位机主要对发射机采集数据进行实时显示，并对异常采样数据进行报警，同时作为用户终端交互页面，实现监控系统的远程遥控功能。下位机即同发射机接口相连的采集控制器主要完成发射机运行数据的采集和远程控制指令的执行。

图2 监控系统拓扑结构

上位机和下位机之间的通讯链路一般采用RS-422 模式、CAN 总线模式等。远程通信一般采用专用网络形式、internet 形式等。采用专用网络的安全性较internet 形式强，荐于安全播出的重要性，系统采用专用网络结构实现数据远程传输，实现一个地区所有中波发射台的集成监控和统一调度。

监控系统采用主从结构模式，上位机主要通过巡检和随机抽查的模式获取下位机采样数据，并通过交互式动态页面进行数据显示。同时，通过上位机下达远程控制开关量信号，实现远程定时开关机功能。下位机通过发射机对外接口板采集模拟量和开关量信号，再通过RS-422 模式进行传输，并通过串以转换管理器将串口转化为网口，也就是将采样信号进行数字化处理后上传到以太网总线[2]。为实现远程监控中心对采样数据的监听监看，并及时上传异态报警信息，实现数据监控的双重保障，以太网总线接入专用网络，既保障数据传输的安全性，又能实现数据的远程监听监看和一个区域发射台站的统一管理。

3 集成监控综合管理平台的设计实现

集成监控综合管理平台实现了发射机采集数据的全流程监控，从发射机数据的采集到传输，再到上位机的显示和交互式控制,体现了“管理与监控相结合”的理念，实现了发射机各采集数据的上传和监看、信号流程各节点音频信号的监听，并对异态信号和信号丢失进行实时报警。

3.1 采集控制接口的设计

下位机的采集控制模块采用嵌入式一体化操作系统，相对于离散的采集控制模块而言，元件小型化设计的操作系统抗干扰能力更强，同时保证数据传输的准确性和可靠性。采集控制器的通讯链路设计为主发射机的RS-422 通讯接口1 同上位机进行通讯，备用发射机的RS-422 通讯接口1 同主发射机RS-422 通讯接口2 相连进行数据双向通讯。通讯链路如图3 所示。

图3 下位机通信链路

主发射机采集器接口1 的RS-422 通讯接口有5个输出脚，分别为RXD+、RXD-、TXD+、TXD-、地线。该通讯接口与串以转换管理器相连，将串口转化为网口后，采集数据上传至上位机，实现采集数据的统一化监听监看和处理。备用发射机的的RS-422通讯接口1 同主用发射机的RS-422 通讯接口2 相连，实现主备机之间的数据通讯。采集控制器主要实现数据的采集、存储和对发射机的控制[3]。其内置的时钟系统和存储系统可单独实现发射机自动开关机的功能，即发射机在预设的时间内执行自动开关机指令，在出现故障时执行自动倒备机动作。当通讯链路出现故障时，采集器通过时钟控制系统和存储系统仍可实现自动开关机功能。

3.2 单一频率系统结构图

单一频率系统结构图如图4 所示。由于搬迁新台播出机房结构特殊，发射机分别位于两个机房。为了实现监控管理平台统一化管理，前端信源通过智能控制切换器后由音频线送到另外一个发射机房，再通过音频处理器进行动态范围内的音频压缩和处理。发射机采集数据信号通过串以转换管理器转化为可通过网络进行传输的数字信号后到达以太网总线，发射机射频信号通过检波盒的峰值和均值检波后获取代表发射机功率和调幅度的采样电压后送入调幅度监测仪。调幅度监测仪同样可对记录数据进行管理，并具备网络化传输监控数据的能力。回传信号通过一对光纤收发设备将采样的发射机数据送到同一个局域网进行数字化平台综合管理。

综合管理平台采用的是B/S 和C/S 相结合的模式。B/S 模式的优势在于无需在客户机上安装客户应用程序，只需要安装通用的浏览器即可实现对遥测数据平台的访问，并通过客户机浏览器即可实现远程控制功能，这样也节省了客户机的硬盘空间，使得安装更加简便，网络架构更加简洁、灵活可靠。本系统采用的浏览器为谷歌浏览器，浏览器界面将各频率发射机的功率和调幅度通过柱状图的形式进行动态演示，当出现故障报警时，所集成的子菜单可查询到对应的报警信息以及发射机运行曲线图，方便故障点的查找。另外，在值班员的权限等级设置上只设置数据查询和远程开关机功能，对于发射机开关机时间的设置以及功率系数的矫正和倒机门限的设置等功能只有更高一级的管理员用户才可以登录操作，提高了系统的安全性，为不间断、高质量播出保驾护航。

图4 单一频率系统结构图

3.3 单一频率信号流程图

单一频率的信号流程图如图5 所示。信号从接收终端通过音频分配器后的每个信号节点都通过跳线盘，方便故障节点的快速查找，提高信号转接的效率。由于光纤和微波信号分属两个机房，所以光纤信号通过一对光纤终端盒和BTS 光端机进行两个机房之间的信号收发和传递。微波信号通过一对ASI 光发机和光收机进行信号的收发和传递。信号在进入智能切换器和音频处理器前后接入跳线盘，便于信号的转接和信号质量的实时收听。音频智能切换器和处理器都带有网络模块化管理功能，都可将音频信号转化为数字信号后以便于在网络上进行传输，再通过上位机进行数字化信号的交互式管理。音频数据工作站客户端所监听的信号包括信号源和入机信号、空收解调信号的监听。信号源与入机信号来源于音频智能切换器的数字音频信号，空收解调信号来源于音频解调编码器的数字音频信号。当出现信号电平低或者丢失时，客户端将进行信号静音和丢失报警。

由于发射机分布两个机房，对于远程监控的发射机，需要进行屏幕投射界面的显示，所以除了信号源和空收解调信号单独采用客户端进行实时信号监听和音频电平过低和丢失报警外，系统还设计了远程监控发射机的屏幕投射客户端、系统流程图客户端、以及综合管理平台客户端。服务器负责系统资源的最优化管理，当多个用户对服务器提出数据服务请求时，通过优先级设置实现对资源的综合管理。

图5 单一频率信号流程图

4 结束语

本文简要介绍了本台自动化集成监控系统架构、信号传输模式，阐述了中波广播发射系统信号全流程监控的基本过程。该系统运行以来稳定可靠，用户界面友好，其异态报警功能和自动开关机和倒备机功能降低了值班员的劳动强度，综合数据平台提供的详尽的监控数据对于系统预警和设备维护具有科学的指导意义，在实现报表统一化管理的同时，全面提高发射台科学化的管理水平。