发射机数字化检修管理平台应用分析

徐 亮

江苏省广播电视总台（集团） 江苏省 南京市 210000

引 言

数字化管理是指利用计算机、通信、网络等技术，通过统计技术量化管理对象与管理行为，实现研发、计划、组织、生产、协调、销售、服务、创新等职能的管理活动和方法［1］。广播发射部作为广电系统内的运维型部门，承担了广播信号发射环节所有机器的运行维护管理，在对内部运行的重点设备（如发射机）进行维护检修过程中，有涉及到过程复杂、数据繁多和责任界定困难等诸多问题，对整个部门的运维保障工作造成一定风险。通过建立发射机检修数字化管理平台的方式，能够将设备的维护检修等操作通过数字进行量化、流程化，集中起来进行统一管理［2］，从而快速指导检修，达到标准化作业。这样的数字化检修数据管理平台，能够显著提高运维管理效率，降低运维风险和成本，具有非常重要的现实意义和实用价值。［3］

1 中波发射机组成及维修简介

江苏人民广播电台广播发射中心现承担有6套中波频率共12台机器的播出发射任务，均采用美国哈里斯公司生产的DX系列数字化调幅发射机。该类型发射机可分为直流电源系统、音频处理和转换系统、射频放大和合成系统以及输出网络系统等（见图1），实际部署中还采用了主动式液冷，提高了热交换效率。由于整个发射系统的结构较多，给维护人员的工作也造成了一定的难度，主要原因在于每个子系统或者部件承担的作用和运行的特点都有不同。例如，液冷系统对密封性要求高，需要经常观察漏水情况；输出网络中电感电容体积较大，需要注意观察是否发生焊点连接点松动情况；电源柜中大电流电压节点较多，需要观察过流过载或者打火痕迹。针对这些系统结构复杂的问题，发射中心维护人员根据不同部位的检修特点，分别提取了机柜清洁、液冷水阻测量、发射机指标及激励校准等28条检修条目，并将所有的检修条目根据损耗情况分为周检、月检、季检和年检项目。每周二对发射机的运行状态进行一次例行检查，按制定的检修计划对机器的相关检修条目和指标进行记录。

图1 发射机系统框图

2 软件平台实现对发射机维护的管理

为实现对检修操作流程及技术的科学化、精细化管理，发射中心自行研发了专门用于发射机检修的数字化管理平台，其采用了B/S与C/S混合模式的软件体系架构，使用了ASP.NET、ADO.NET和 WPF等技术，主要由发射机的设备检修管理、发射机的指标测试管理、发射机的工作状态数据等组成［4］。

（1）发射机设备检修管理。主要包括检修计划制定、检修记录填写、检修数据统计与导出功能（见图2）。基于设备检修计划和设备检修记录的相关数据，可以实现“设备检修计划表”“设备检修记录表”的数据统计与导出功能，导出Excel格式的文档。

（2）发射机指标测试管理。主要为实现对每月的发射机信噪比、频率响应、失真度等指标进行记录统计，填写页面如图3所示。

（3）发射机工作状态数据。主要记录发射机内部硬件电路上的43个测试观察点和45个硬件开关位置，方便与发射机的出场数据进行对比。

图2 发射机设备检修管理页面

图3 发射机指标测试管理页面

图4 发射机信噪比数据

3 应用效果分析

为建立对发射机全生命周期管理，从2018年2月开始，广播发射中心全面启动这一发射机数字化检修管理平台，开启对发射机维护检修工作的全程跟踪。经过两年多来的实际检修记录，获得了比较全面的运行维护数据，实现了对机器的运行状态实时监督与分析。

3.1 机器指标分析

根据国家广电总局发布的GY/T225-2007《中、短波调幅广播发射机技术要求和测量方法》［5］，甲级发射标准应为信噪比不低于60dB的同时，音频频率响应在±0.5dB，且谐波失真不低于3%。为方便对发射机运行指标进行更加科学和精细化的掌握，可对同一发射机以时间为参照进行纵向数据比对；或以同一段时期的指标数据以不同发射机为参照进行横向数据比对。本文建议以算术平均值和标准方差来描述数据波动特征。

以某频率的1号机器为例，以时间为横轴，信噪比、频率响应、失真率等各项指标为纵轴，建立二维坐标系，可对两年多时间以来的运行指标建立可视化图表，如图4所示。

由图4可知，两年以来1号机的指标一直处于甲级标准范围内。其中，信噪比测量值均大于60dB（GY/T225-2007），统计平均值为67.8dB。

由图5可知，音频频率响应在±0.5dB以内（GY/T225-2007），统计平均值为-0.06dB。

由图6可知，谐波失真度控制在了1%以内（GY/T225-2007），统计平均值为0.29%。

由以上记录到发射机的各项指标可以看出，两年来发射机指标的月度值以及平均值均未出现超出标准的指标波动情况，机器整体运行状态十分正常。

图5 发射机信频率响应数据

图6 发射机失真度数据

图7 发射机故障汇总

3.2 故障记录分析

将平台记录到的某频率机组检修的故障记录进行分类统计，从图7故障汇总信息中可以看到，该机的主要故障及原因为：

（1）功放模块故障。经查都为功放模块上保险丝F3或者F4熔断造成。发生故障的模块分布位置随机，且在更换保险丝后未出现重复性故障，可以断定并非由电路设计缺陷造成，故需要做好足够的8A保险丝备品。

（2）输出网络故障。20%的故障来自于输出网络，经查传输网络故障主要是1000pF的电解电容爆裂造成。在2019年6月全部更换为国产电容后，爆裂的情况未再出现，输出网络的故障也未再出现，初步判定国产电容的工艺要好于原厂配置，但仍需持续观察。

（3）水冷系统故障。水冷系统配置的节点较多，已经查明的故障主要为管道漏水、漏水传感器故障以及循环液体中气体过多造成，在进行管道紧固，更换传感器以及循环液排气操作后，水冷系统均恢复正常运行。

图8 运行指标可视化展示

根据目前掌握故障的汇总情况分析，可得出以下结论：

（1）由于该机器上应用的功放模块较多（总计104个），后面的运行维护过程中，功放模块仍然出现保险丝故障的几率较高，需做好备品备件。

（2）水冷系统故障率排第三，连接点漏水以及循环液充气的情况较多，后续要注意检查。

（3）输出网络更换国产的电容后故障率降低，可以再进行一段时间持续观察，如能保证电容爆裂故障不再出现，可以考虑将所有网络电容替换为此国产电容，以降低故障频率，减少运维风险。

3.3 运行指标可视化展示

由于指标和故障信息统计在数字化检修管理平台使用的是数据库记录的方式，为使这些数据有更好的直观展示，本文还探索了一种使用软件工程中JavaScript技术编写的机器运行指标可视化展示方案，可将信息化管理平台数据库中的指标及故障数据信息调用以后，以ECharts图表的方式进行数字化图形展示，比单纯数据的检索方法更为直观。

ECharts是一个使用 JavaS-cript实现的开源可视化库，涵盖各行业图表，遵循Apache-2.0开源协议，免费商用，其兼容当前绝大部分浏览器（IE8/9/10/11，Chrome，Firefox，Safari等）［6］。基于本文前三章节内容的分析，利用ECharts可以编写出以播出标准、故障分布、信噪比、失真度、频率响应等指标数据为依据的可视化展示页面（见图8）。通过折线图、散点图、南丁格尔图等形式，实现对历史指标数据的显示和交互，可以让维修员对一段时期的机器关键指标波动情况一目了然。

该可视化展示方案可以以IIS服务的方式部署在局域网内部服务器，也可以部署在目前广泛流行的阿里云、腾讯云等各种云服务提供商平台，直接在线运行，以减少实施成本和复杂度。

4 结 语

采用维修操作及运行指标进行数字化记录的方式相当于对机器进行定期的体检，可以提前遏制威胁到安全播出的隐患，使维护值机员和管理人员对机器运行的各项指标状态了然于胸；而对机器故障信息的数字化统计记录管理可以让管理人员对机器的“疾病史”有充分的了解，使得故障复现时检修速度加快，争取到更多有利时间，也有利于对未来一段时间的备品备件做到及时的调配。所以，使用数字化检修管理平台的方法能够标准化检修操作流程，减少人为的不确定性，同时有效监督机器的运维过程，提高发射机运行的可靠性。

通过数字化建设可以采集到大量的机器运行状态信息，也为大数据、人工智能、数据挖掘等创新型技术的运用提供了较好的技术基础与环境，为技术人员的工作留下了丰富的想象空间。