中波转播台自动播控系统的设计、应用与维护

王红红

（作者单位：陕西省新闻出版广电局宝鸡广播转播台）

随着中波广播事业的发展，人们对广播的播出效果提出了更高的要求。这就需要广电技术人员发挥科学技术优势，通过中波转播台自动播控系统来提高播音质量、避免停播、降低能耗。同时，利用计算机技术、自动播控技术、故障诊断技术以及网络技术等先进手段，加大中波转播台自动播控系统的建设力度，减小值机人员的劳动强度，逐步达到中波转播台“有人留守，无人值机”的目的[1]。

1 中波转播台自动播控系统的总体设计

宝鸡广播转播台现有10kW DAM全固态中波发射机3台，1kW PDM全固态中波发射机3台，担负着3个频率共5套广播信号的转播任务。下文结合实际情况，对宝鸡广播转播台自动化播控系统的总体设计从播控单元、上位机、总线和通信系统三个方面进行 介绍。

1.1 播控单元的设计

发射机播控单元是安装在发射机内部的智能化设备，用于播控发射机的工作状态，与发射机实现数据传输，是整个自动化播控系统的大脑。因此，在设计时一般采用成熟的单片机技术和抗干扰能力强的总线技术，并且需要在软硬件中采取多重抗干扰技术，确保播控单元可以在机房这种强电磁干扰环境中稳定运行。

发射机播控单元利用局域网实现对发射机的播控，前端为嵌入式计算机，用于遥测、遥控和数据实时存储、主备自动转换以及自动诊断报警功能。

前端机由主控板、状态板、控制板、模拟板组成。主控板用于控制整个播控器的运行，通过网络接口与本地数据交换机链接，与上位机实时通信；状态板、控制板、模拟板用于对发射机的状态量、控制量和模拟量进行实时采集和处理。

前端机的主要功能包括以下三方面：

一是模拟量和开关量的采集、上传及控制：前端机配有开关量、模拟量的采集板和控制板，其与发射机的外部接口板相连，负责对发射机的模拟量和开关量进行采集和上传，并按照上位机的控制命令对发射机进行操作。

二是主备发射机的自动转换：两部发射机互为主备关系，发生故障时主备发射机之间可以不经过上位机直接进行通信与自动切换。DAM中波发射机主备切换故障如下：

（1）一类故障：一类故障保护级别最高，当发射机出现一类故障时，系统会自动关闭发射机的高压和功放，同时主机前端机会将控制指令直接发送给备机前端机，并立即开启备机播出。

（2）二类故障：二类故障保护级别仅次于一类，如偶尔过流或欠／过激励，系统会自动关闭发射机的高压和功放4 s，在等待4 s后系统又会自动开机工作。如果在自动开机的4 s内再次检出二类故障，则将该二类故障视为一类故障进行处理，即系统自动关闭发射机的高压和功放，并立即启动备机播出。如果在自动开机的4 s内再未检出二类故障，则系统会默认设备正常运转[2]。

（3）功率：对发射机功率设定上下范围，如果发射机功率在连续6 s越限，则立即开启备机播出。

（4）越限报警：可对发射机的输出量设定上下限，当出现越限时，前端机会自动将越限信息上传至上位机并实时报警。

三是定时告警与延时自动开机系统：发射台自动化检测系统在充分挖掘原DAM机外延功能的基础上，开发设计了一套定时告警延时自动开机系统，从近年来的实际使用经验来看，其自动开机过程准确、稳定，调整方便，运行安全可靠[3]。

1.2 上位机的设计

上位机是整个自动化播控系统的大脑，负责对发射机和相关设备进行操作。宝鸡广播转播台自动化播控系统配置如下：

操作系统：Windows SP2；数据库：SQL Server；播控系统：北京研兴综合网管系统；播控系统编程环境：Microsoft VC++6.0；单片机编程环境：Rabbit C。

上位机安装播控软件后，技术人员可以在系统操作界面上操作上位机，上位机的一般功能如下：

监测功能：负责实时采集发射机及附属设备的各项运行参数。

控制功能：技术人员通过上位机可实时对发射机的开关、功率升降等进行遥控操作。

报警功能：第一，可根据采集发射机开关量指示故障进行报警，并对模拟量越限进行报警。第二，系统支持多种报警方式，如自动弹框报警、声音报警（不同故障，设置不同的报警声音）、短信报警等，并会在播控栏会留下故障时间、类型、位置等信息。

记录与查询功能：第一，系统自动定期记录发射机的各项数据和报警内容，并形成曲线图保存到数据库，供技术人员随时查询或分析。第二，系统自动定时抄表并自动形成表格保存到数据库，供技术人员随时查询或分析。

设置功能：在上位机进行系统配置参数、系统控制参数及系统运行参数的设置；开关机时间的设置；故障报警方式的设置；技术人员现场与远程访问权限的设置。

1.3 总线和通信系统的设计

该播控系统采用成熟的上位机PC+前端机（可编程控制器PLC）的组成模式，俗称PC-PLC结构。上位机和前端机通信采用成熟的TCP/IP协议，每台前端机都有固定的IP地址。前端机出现故障，不影响其他设备的正常运行。该系统用一组16口数据交换机负责系统内各子系统之间的通信，并将台内局域网接入16口数据交换机，这样就可以在台内使用IE实时播控设备。

播控系统总线通信协议如下：

传输层：UDP、TCP；网络层：IP；网络接口层：IEEE802.3U。

1.4 自动播控系统的抗干扰设计

中波台需要具备较强的抗外界干扰能力，因此该自动播控系统专门配置了抗干扰、抗电磁装置，将外界对发射台的影响降到最小。此外，该自动播控系统内设有分级权限管理功能，可有效避免越权操作，并对发射机数据进行自动变换、自动管理、自动监测；对连续音频信号进行优化调整，实现备用信号的平稳过渡与转换；对故障进行自动诊断和报警；对监测数据进行自动采集和存储；对供电安全进行动态监测；对发射台进行远程访问和控制[4]。

2 中波转播台自动播控系统的应用

2.1 发射机主备切换系统

该自动播控系统又可细分为若干个不同功能的子系统，各子系统相互协作完成特定的任务，最终实现系统播控。发射机参数的采集控制采取“分布式”策略，即每部发射机对应一个采集控制器，采集控制器用于监控系统与发射机之间的信息交互，负责发射机相关参数的采集，并接受远程操控指令。根据预设程序对发射机进行开关机、倒备机、天馈系统切换以及故障报警等操作。自动播控系统至少需要2台发射机，当主发射机出现故障时，会立即倒用备用发射机。

2.2 数据采集控制系统

计算机是整个自动播控系统的核心，负责监测、整理、存储广播数据信息，还可根据需求远程进行数据传输，并对出现的故障进行自诊断与自优化，从而使广播发射信号稳定而又连续。

采集控制系统用于中波发射信号的采集、处理与传输，始终与电控设备保持沟通。采集控制系统一般比较独立，当某一环节出现问题时，不会导致整个系统异常，这样可有效防止外界因素的侵扰，保证中波广播发射信号的准确与稳定。

2.3 信源切换播控系统

信源是发射质量的基础，若信源不好，则很容易导致发射故障。当主用信号无音频，而备用信号源正常时，应自动切换到备用信号源；当主信号源出现异常信号时，系统的音频信源自动识别功能自动切换信号源，即可设定任意信号源主备状态；信号源的接入应不少于3个通道，且主通道具备强制直通和断电直通功能。这样一来，整个自动播控系统就可以高效播控。在实际操作时，要精准辨识音频的信源状况，确保信源质量，将调幅控制在合理范围内，并对信源通道进行实时监测。

2.4 音频记录储存系统

音频记录保存系统一般采用16路音频独立编码器将多路音频信号编码压缩，并通过局域网传送给音频处理系统，经音频处理系统计算处理，将中波播出过程中的不同音频信号处理为可视的动态柱形图，对音频信号进行差动对比监测，以便有效查找故障点，并对信号进行保存记录。中波转播台的音频监测记录系统会根据实际需求从多个信号源中自动匹配最优的 音频。

2.5 指标监测报警系统

指标监测系统为中波播出提供调幅监测功能，调幅监测仪可对多部发射机的闭环射频信号进行检波处理，并通过调幅监测仪动态调控发射机的载波功率和瞬时调幅值；同时对监测状况进行独立的评判报警，根据实际情况设置各部发射机的调幅报警门限、报警有效时间以及报警延时时间，并将调幅监测仪的相关参数通过数字接口上传给计算机进行监视。

监测报警系统通过实时监测发射机各项基本参数，为值机人员提供监测信息，大大提高了自动播控系统的效率。当监测设备出现故障或音频信号发生异常时，监测报警系统会立即发出报警信号，并实时收集相关信息。为防止中波广播发射过程中出现突发事件，也可对该过程进行人工手动操作[5]。

2.6 环境安防监控系统

为确保中波转播台具备良好的外部环境，有必要在各发射台及播控中心安装安防监控系统，包括门禁、视频播控等，以确保中波广播的播出环境。因此，该播控系统可自动获取发射台的湿度、温度、烟雾浓度等播控环境参数，以及电源播控、红外播控及智能空调播控单元等，并将获取参数传输给服务器，为调整发射系统环境提供比对，实现对温度、湿度、烟雾等的监测，对发射台内重要场所（如天调室）的防火、浸水、防盗监测，对发射台外围馈管、地网、天线的防破坏监测。

3 中波转播台自动播控系统的维护

3.1 接地与防雷处理

由于全固态发射机耐压低、抗干扰能力差，一旦发生雷电极易造成设备损坏，而检修人员又无法在雷电持续时进行槽路和天馈系统抢修，更无法查看馈线与调配箱。因此，有必要设计冗余、可靠的防雷措施，譬如安装避雷针、避雷线、避雷器、石墨放电球、泄放电感线圈、大容量隔直电容等。一般对天调网络采取带通技术和耦合技术，隔离度高，也可对地接泄放电感和隔离电容等防雷措施。网络与天线端连接包括但不限于接地电感防雷，还有石墨磁环避雷装置和电容隔离防雷等。

实践证明：通过优化天馈网络匹配和改造接地系统也能起到防雷作用。雷电在高压线上传输时会产生高压浪涌，因此有必要在机房高压进线处安装阀式避雷器。另外，接地也是防雷处理的一条重要途径，可有效降低雷击的危害度，避免出现系统性伤害。机器设备应安装工作地线和保护地线，并使自动化播控系统的各个组件尽量接地。如果泄放接地电流工作做得不到位，就会引起高压浪涌返回发射机烧毁元器件。总之，防雷工程属于安全防护，防雷装置应具有长久性的保护功能，所以做好风险评估工作十分必要。

3.2 电磁兼容与防干扰处理

中波转播台自动播控系统对电磁场比较敏感，当自动播控系统采取的抗干扰防护措施不理想时，则易导致广播发射信号受到电磁干扰，严重时会影响数据信号的发射和接收。因此，在充分考虑电磁干扰的产生、传播和影响后，可从抑制干扰源（干扰源通常包括器件干扰、发射干扰和传导干扰三种）、切断干扰传递途径、降低受扰设备的干扰敏感度三个方面优化中波转播台自动播控系统电磁场的信息传输模式，尽量降低来自机房、电线等方面的电磁影响，提高广播数据信息传输的稳定性。

3.3 设定设备的重要指标数据

中波转播台自动播控系统涵盖多个功能不同的子系统，在各个子系统的相互作用下，保证了播控系统的正常运行。通常采用综合测试仪等设备优化发射机的调制度、振幅频率特性、谐波失真、信噪比等技术指标，调整音频处理设备运行状态，保障广播发射机发射数据的安全、高质、高效。

4 结语

在实际应用中，地形地貌、电磁环境等客观因素制约了中波广播发射效果的优化提升，因此，工程技术人员应从中波广播的客观实际出发，多学、多看、勤思考、多积累，遵循自动播控系统的基本规律，采用先进的抗干扰技术，良好的电磁兼容性能，大规模集成电路和先进的表面贴装工艺，减少元器件数量，大幅度提高中波转播台自动播控系统的可靠性和稳定性，为中波转播台的高效稳定运行提供可靠保障。