发射机高压掉落报警系统

贺

内蒙古自治区广播电视传输发射中心839台 内蒙古 呼和浩特市 010050

一般发射台对于发射机运行状态的监测，大多采用值守人员盯测结合巡查方式。即值守人员定时巡视发射机和参考幅度值，发现高压掉落后按压报警警铃，通知技术人员到场处理。这种方式在实际操作中暴露出很多问题，主要体现在效率低、实时性差，会出现“发现不及时、报告不及时、处理不及时”的情况，导致发射机停播时间变长，造成播出事故。

为避免此类情况的发生，结合智慧广电相关要求，坚持从实际出发，科技创新，保证高质量、不间断的优质播出。亟需一款可以实施全天候、不间断监测，报告准确率更高，精准定位，及时报警的监测报警系统。

1 发射机高压掉落系统特点与组成

1.1 系统特点

发射机高压掉落系统，采用了硬件采集、软件分析相结合的方式。为避免对受测发射机本身的干扰，整个发射机高压掉落报警系统必须完全独立于发射机系统，故而判断发射机高压是否正常所使用的监测信号必须来自于发射机外部，经过发射机高压合闸状态下的常闭节点，与监测设备形成闭合回路，同时将回传信号通过RS-485接口转为USB接口，送至PC端的软件部分进行判断。

这种方式，只需一台设备，就可以将所有发射机设备的高压状态集中判断，节省了设备成本和安装成本，降低风险；同时具有UI界面，值守人员对当前各发射机的高压监测状态可以以更为直观的方式掌握，在出现高压异常掉落的情况下，以图形的变换、数值显示、声音提示等方式第一时间告知值守人员，充分做到人防技防相结合。

发射机高压掉落报警系统（High Voltage Disconnection Alarm，简称：HVDA）由硬件和软件两部分组成。基本工作流程如图1所示。

图1 HVDA工作流程图

1.2 硬件部分

HVDA的硬件部分包含设备电源、模数转换单元、通讯接口转换单元和其他硬件。

设备电源：硬件部分采用220V电源供电，分为两路，一路通过150W/24V开关电源转为24V直流电，为所有硬件设备供电；另一路通过100W/5V开关电源转为5V直流电，作为监测信号。

模数转换单元：模数转换单元是整个硬件部分的核心，本系统采用工业级模数转换模块，具有以下优点：内置双看门狗，有效杜绝死机，增强运行可靠请；电源供电范围为9V~30V，同时具有极性反接保护，现场适应性强；采用差分输入，从输入端抑制共模干扰，独立通道，杜绝串扰；精度高，采用24位ADC芯 片，16位分辨率，将误差控制在1‰；多个独立通道，可单独设置采集类型和量程；多重隔离，通讯、输入输出分别隔离，增加可靠性，同时具有抗雷干扰。模数转换模块电路及实物如图2所示。

图2 模数转换模块

通讯接口转换单元：由于RS-485接口无法被计算机直接连接，所以必须通过通讯接口转换为计算机可接驳的RS-232或USB接口，本系统采用工业级转换单元，实现将RS-485转化为USB接口，本单元具有如下优点：RS-485端带有硬件自动数据流控制，无需额外进行软件自动流控；采用高性能FTDIFT232主控芯片，具有超高可靠性；具有2500V光电隔离能力，抗强磁干扰，抗雷击；具有±15KV ESD保护和TVS过流保护，有效防浪涌和静电；支持Windows、Linux等主流操作系统。通讯接口转换模块电路及实物如图3所示。

图3 通讯接口转换模块

其他硬件：HVDA其他硬件包含机箱、线缆、开关等，这类硬件均采用工业级设备，同时具有较强的抗干扰能力。

1.3 软件部分

HVDA系统的软件部分是基于Microsoft.NET Framework，采用Microsoft Visual Studio 2017中的C#开发，软件可部署于Windows7及以上任意Windows操作系统。

整个软件系统共分为两大部分、七个区域，第一部分为发射机高压掉落报警所需的主要功能，包含报警区域、监测选择区、采集显示区、警报阈值设定区和播出状态设定区；第二部分是考虑系统的可移植性和通用性所必需的功能部分，包含通讯参数设置区、设备连接区。软件系统整体布局如图4所示。

图4 软件系统整体布局图

1.3.1 发射机高压掉落报警功能

报警区域：主要是以图像方式提醒值守人员，当全部受测发射机高压正常时，图像区域显示绿色图片；当任意受测发射机高压异常时，图像区域显示红色图片。解除警报按钮可临时解除报警状态，以便在检修人员抢修时暂时停止对该故障机进行监测，时长为15分钟。

监测选择区：主要用于确定受测发射机。

采集显示区：用于反馈采集值的类型，使能状态、具体数值以及幅度变化；同时在权限允许的情况下，可控制监测的开始与结束、以及实施数据的记录。

警报阈值设定区和播出状态设定区：警报阈值设定区是考虑发射机至监测设备远近不同，等电压监测信号送出后，反馈值会受线路长短、线损大小等因素影响，有微弱变化，为保证精确，故需各发射机需设定不同的监测阈值。

播出状态设定区是考虑实际使用中，发射台出现的几种播出状态。其中“一般播出”是指每日的正常播音时段监测，其余时段停止监测，检修日的检修时段停止监测；“重大播出”是指除停机时段外全天候监测。

1.3.2 通用功能部分

通讯参数设置区：主要提供对不同设备波特率、校验方式，设备地址的参数调整功能。

设备连接区：可以检测当前计算机可用COM接口，提供波特率、校验方式、设备地址的选择，在权限允许下，可操作软件连接或断开硬件部分。

以下为软件系统部分代码：

//给各机阈值赋初值（因使用5V信号电源，故初值为“4”）

2 应用部署情况

目前，本系统已完成部署并投入使用。

系统主体硬件布置在监控机房，采用独立箱体，连接8部发射机，输出端连接至监控计算机，由软件端实现整个系统的显示和控制。具体部署电路如图5所示。

图5 系统部署电路图

HVDA硬件集成箱体，包含模数转换、通信接口转换，电源及辅助电路，如图6所示。

图6 HVDA硬件集成箱体

通讯线缆：为符合抗高频干扰要求，监测信号线缆必须采用屏蔽双绞线，集成箱体与上位计算机连接采用抗干扰USB线路。上位计算机需配有音箱。上位机软件运行情况如图7所示。

图7 软件运行情况

3 运行效果及可持续性

3.1 运行效果

自系统部署以来，有效的减轻了值守人员的工作负担，真正体现了以人为本的观念，值守人员可以很直观的判断当前受测发射机的高压闭合状态是否正常，同时系统全天候不间断的监测，有效解决了过去人工巡查周期长可能会出现的“三不及时”问题。

从监测周期角度来看，HVDA采用全自动方式，每日的停机时段和每周的检修时段均可以自动停止监测，在恢复播音前自动打开监测功能，无需人工干预。

HVDA系统为发射台提供了一种新的监测模式，对于其他发射台的其他种类发射机也可以提供一种新的监测思维。

3.2 可持续性

该系统设计充分考虑了系统的合理性、先进性、实用性、可靠性和可扩展性的原则。

合理性：为了保证整个系统从设备配置到系统构成的合理性，系统设计在贴近839台实际状况的基础上，充分考虑到软、硬件方面的可扩展性和通用性。

先进性：选用当前市场上具有先进性的设备，同时能够彻底解决监控系统数字化、网络化过程中的瓶颈问题。真正实现科技创新的目标。

实用性：是采用统一的系统标准和通信协议，使整个系统中各个子系统间能互联互控，充分发挥整个系统的功能。

可靠性：采用多级电路保护、双看门狗、接地保护、高性能芯片等措施，保证整个系统的安全、准确地完成相应功能，保证系统的完整性、精确性和可恢复性。

可扩展性：整个系统的硬件部分采用国际通用标准，可随时增加；软件部分已预留接口，方便扩展，同时采用C#开发，具有很强的移植性，方便纳入其他监测系统。

HVDA虽 是针 对839台 设备开发，但其工作原理和工作方式并非只针对短波发射机，硬件部分完全独立于受测设备，且软件具有很强的兼容性，具有较强的可推广性。