通辽广播发射中心台发射机智慧共享系统建设

王 军 刘恒飞

1.2.内蒙古自治区广播电视传输发射中心通辽广播发射中心台 内蒙古 通辽市 028000

概述

通辽广播发射中心台下辖12 个发射台，肩负着多套中央、自治区及地方中波、调频、数字电视节目的覆盖任务。其中转播46 套调频广播节目，共有主备调频发射机74台，总功率为47.9kW。广播发射台发射机房的有效管理是保障安全播出的基础，而现有机房调频设备大多种类不一，各自控制独立、空间独立、管理方式多样、信息孤立或展现不直观，发射系统运行过程中容易出现操作多样化、故障发现不及时等现象。机房所使用调频发射机生产厂家包括福建新佳音、哈尔滨正泰、成都凯腾四方、辽宁普天、北京北广、西安海通等，在发射机配置方面除部分台站为1+1 外，多数均为N+1 配置。目前的自台监控系统仅能实现对调频发射机播出运行情况的实时监控，并不具备对多数调频发射机进行自动开关机、自动倒换备机、自动调整N+1 备机频率、自动天线倒换等操作的功能，严重依赖人力监管和维护，技术保障和管理压力巨大。因此，在现有运维条件下，对资源进行合理调配和充分利用，建设发射机智慧共享系统，实现调频发射机智慧化运行管理迫在眉睫。

1 通辽广播发射中心台发射机模块智慧共享系统建设

通辽广播发射中心台发射机模块智慧共享系统，以智慧化综合控制器为中心，共享机柜为载体，将多台同类型或不同类型调频发射机以模块化方式集成共享在1 个标准机柜内，实现统一监测控制和可视化管理，以直观的展示方式、简单的操作流程，减轻了机房运维与管理的压力和难度，并优化了机房物理空间。适应于无人值守机房的自动化、智能化管理的发展趋势，也符合现代化机房建设需求。

1.1 技术系统升级方案实例介绍

2023年，通辽中心台结合实际，对调频发射系统的使用情况进行调查研究后，拟对通辽735 台和扎鲁特751 台的调频发射设备进行“发射机智慧共享系统”的建设与技术升级。

以通辽735 台为例，通辽735 台共转播调频广播节目8套，计划通过4 台共享机柜将8套调频发射机、多工器及N+1备机等均纳入统一管控，当主发射机激励器故障、功放故障、音频信号异常等报警时，智能识别并在设定时间内（1～180s）启动备用发射机恢复发射信号，将2 部N+1 备机分别作为2 套备份系统核心设备，分别实现对4 个频点的备份，可实现任意频点发射机故障时智能切换替代该发射机。

共享机柜a：把内蒙古广播电视台交通之声广播（105.6MHz）、 评书曲艺广播（95.9MHz）、 音乐之声广播（107.6MHz）、 经济生活广播（87.9MHz）的4 套频率发射机及四工器等设备集成在1 个高度≧40U 标准机柜里。使用利旧RVR型号为TEX1000-LIGHT 的发射机作为这4 套频率主机。

共享机柜b：把内蒙古广播电视台农村牧区广播（98.2MHz）、新闻广播（101.3MHz）的2 套频率4 台发射机集成在1 个≧40U 标准机柜里，采用大触摸屏统一显示控制。98.2MHz 发射机主机、备机均使用利旧RVR 型号为PTX1000C-LCD 的设备，101.3MHz 的发射机主机使用利旧RVR 型号的设备，备机使用利旧正泰型号为ZHTFM1kW-II的设备。

共享机柜c：把内蒙古广播 电 视 台 蒙 古 语 广 播（89.6MHz）、中央广播电视总台中国之声广播（104.8MHz）的2套频率4 台发射机集成在1 个高度≧40U 标准机柜里，采用大触摸屏统一显示控制。89.6MHz 发射机主机、备机均利旧正泰型号为ZHTFM2kW- II 的设备，104.8MHz 的发射机主机使用利旧RVR型号的设备，备机使用利旧正泰型号为ZHTFM1kW-II 的设备。

共享机柜d：把原N+1、备机1 和备机2 发射设备集成在1个≧40U 标准机柜里。N+1 利旧型号为F1-1kW 的发射机作为N+1 系统核心设备， 实现105.6MHz、95.9MHz、107.6MHz、87.9MHz 4 套频率发射机任意1台故障时智能切换替代该发射机；备机1 为利旧RVR 型号为TEXLCD/S 的发射机，把此台发射机改造为2 号N+1 系统，实现98.2MHz、89.6MHz、101.3MHz、104.8MHz 4 套频率发射机任意1台故障时智能切换替代该发射机。备机2 为利旧RVR 型号为TEX1000-LGHT 的发射机，放置在机柜里机动使用。

1.2 智慧共享系统优势

1.2.1 共享化放置

相同或不同型号多台发射设备集中共享同一机柜，减少设备占用机房空间。

1.2.2 智慧化管理

12.1 寸大尺寸触摸屏一站式对发射机和其他受控设备技术参数综合、分类显示，可视化管理，智能判断发射设备故障并智能启动备用发射系统，减少人工干预，确保安全播出。可对系统内每台发射机实施单独控制；设备故障时会主动推送预警、报警信息；可自动监测记录每台发射设备故障信息。

1.2.3 多元化监控

可以构成功能完整的独立终端监控系统，可脱机运行，无需PC 服务器控制；可对外开放监测通讯接口，接入原台内监测平台，并监测发射系统运行状态；亦可接入物联网监控系统，通过电脑WEB 浏览器、手机微信端监测发射系统运行状态，远程查询、修改参数设置，设备故障时会主动推送预警、报警信息。

1.3 智慧共享系统特点

1.3.1 智慧共享

1+1 主备机切换系统一站式可视化管理。主机设备损坏时能智能切换至备用设备，确保信号连续发射。1 个标准机柜可以共享1～3 套频率主备发射机及配套设备。

1.3.2 监测共享

多台发射机综合集成化管理。1 个标准机柜最多可以共享1～8 台发射机。

1.3.3 空间共享

可实现多台发射设备+多工器的整合管理。1 个标准机柜可以共享通过星型多工器合成的2～4 套调频发射设备。

1.3.4 信息共享

每套智慧共享系统部署N+1专用通信端口，信息共享到总备机，台站内N 套调频发射机中任意1 台故障时，能智能启动总备机（不依托PC 服务器），确保调频信号节目不间断发射。

1.4 智慧共享系统功能

（1）12.1 寸大尺寸大屏幕综合显示系统内各发射机及其它受控单元技术参数，整机控制器通过屏幕触摸式操作，实现智慧化、可视化管理。

（2）自动记录并显示发射机输出功率、反射功率运行曲线。

（3）可自动监测并记录每台发射机工作和报警信息，生成系统日志统一显示、分类管理。

（4）具备三种系统工作模式，可在单频1+1 模式、双频1+1 模式和四频单机模式间切换，以适应不同的发射机组合结构。

（5） 具备定时开关机功能，可在不同系统工作模式下对发射机实施分类定时控制。

（6）可对1+1 主备机切换系统+同轴开关分别监测和智能（或手动）切换控制。

（7）可通过Remote 通讯端口协议，连接本地监控系统；通过N+1 通讯端口协议，组建N+1 系统。

（8）植入诊断系统，具备对发射机工作状态的诊断功能，辅助用户掌握发射机健康情况。

（9）支持接入物联网控制器，通过电脑、手机实时监测发射机运行状态，可远程查询、修改参数，设备故障时会主动推送预警、报警信息。

（10）具备人体接近自动感应亮屏功能。

2 发射机智慧共享系统的组成

发射机智慧共享系统是以共享机柜为载体，以整机控制器为信息采集与智慧控制中心，其连接各功能模块并对系统内各设备单元进行数据采集与控制，连接大屏显示器实现可视化交互管理；以主备机切换器为分布式节点，针对1+1 主备发射机及同轴开关实现自动化控制，并向整机控制器上报主备发射机数据；系统内使用音频分配器分别为主备发射机（激励器）提供音频信号源；使用协议转换器将不同发射机通讯协议转换成智慧共享系统标准通讯协议，实现信息数据的通讯采集与控制，同时可做桥接兼容台站现有监控系统，如图1 所示。

图1 发射机智慧共享系统组成

2.1 智慧共享机柜

智慧共享机柜是发射设备升级改造为智慧化控制的载体，需要提前做好设计方案，便于改造现场与升级改造设备相匹配。

在机柜内部安装好发射机主备机、整机控制器、音频分配器等需要集成在机柜里的设备的导轨，机柜没有设备的位置需要安装假面板，保证共享机柜整齐美观。在共享机柜前面需要增加可以向右侧开合的门板，位于机柜门板上1.3 米向上位置安装12.1 寸彩色触摸屏，屏幕显示区域为适合人体平视阅读高度，调阅、操作方便。门板上布置六角网孔作为整机进风通道，内置黑色海绵防尘过滤网，可以有效地阻止灰尘颗粒进入发射设备内部。防尘过滤网罩采用磁吸式放置方式，可以很方便地安装，清洗。规格尺寸为565*1030*1980（宽*深*高），底部安装万向轮，不移动机柜时万向轮具备定位固定功能，如图2 所示。

图2 智慧共享机柜

2.2 整机控制器

整机控制器放置在1.9 英寸2U 标准插箱内，协调各发射机、音频分配器、主备机切换器等集成设备的通讯管控功能，并与前门板上的触摸屏连接，显示各发射机参数，实现统一控制。智慧共享系统的主要功能由整机控制器实现。其外部硬件配置如图3 所示。

图3 整机控制器外部硬件配置

2.3 协议转换器

协议转换器适用于不同品牌发射机，并兼容现有监控系统。设计使用通讯协议转换器，用于将不同发射机通讯协议转换成智慧共享系统标准通讯协议，并保留原协议通讯，使发射机接入智慧共享系统同时与台站已有的控制桌监测设备完美融合。其工作原理如图4所示。

图4 协议转换器工作原理

（1）协议转换器包含2 路RS232 通讯端口，3 路RS485 通讯端口。

（2）设计2 路通讯桥接通道，采用原发射机协议使发射机接入智慧共享系统，同时与台站已有的控制桌监测设备完美融合。

（3）通过嵌入式边缘计算方式，将2 通道发射机数据整合到1 路通讯端口，与智慧共享系统整机控制器连接。

2.4 主备机切换器

（1）主备发射机切换器能配合同轴开关控制1+1 主备调频广播发射机的控制切换，如图5所示。

图5 主备机切换器

（2）切换器具有自动、手动两种切换模式，同时具备通讯、电源两种控制方式，适配点动或保持控制型同轴开关，能灵活地实现对主备发射机系统的切换控制，保障调频广播节目的不间断播出。

（3）实时监测发射机功率和音频信号，可设定切换报警阈值和延迟切换时间长度。

（4）切换器具备定时切换功能，由用户自行开启，以实现主备发射机定时交替使用，延长主发射机使用寿命。

（5）技术参数

功率范围：1kW～10kW；

入射功率报警范围：30dBm～65dBm；

交流电源输入：AC220V；

入射功率报警延时：0～180s；

工作功率：＜10VA；

反射功率报警范围：30dBm～60dBm；

电源控制端口允许输出电流：1.5A@12V（继电器类型）；

射频端口最低显示功率：30dBm（1W）；

射频端口最大检测功率：70dBm（10kW）。

2.5 音频分配器

把模拟一路音频输入分配成五路模拟平衡输出的设备，该设备作为广电行业专用设备，具有输入输出动态范围大、音频指标优异、通道间增益差小、通道隔离度高、断电直通等优点。经分配输出的每一路音频信号的带宽、峰—峰值电压和输出阻抗与本组的视频输入的信号格式相一致。音频分配器如图6 所示。

图6 音频分配器

（1）具备断电直通功能，关机时第一路输出端口也可正常输出音频。

（2）具有数字转模拟音频模块，支持1 路AES/EBU 信号输入。

（3）1 路平衡式输入，1 路AES/EBU 输入；5 路平衡式接口输出，可同时接驳5 路平衡式音频信号。

（4）多台设备级联时，音频无衰减。

（5）技术参数

音频输入电平：-12.5dBu～+12.5dBu；

音频输入阻抗：600Ω；

音频输出阻抗：600Ω；

音频增益：-1.0dB；

通道隔离度：≥80dB；

立体声分离度：≥80dB；

立体声左右电平差值：＜0.1dBu；

通道增益差值：＜0.1dBu；

信噪比：≥80dB；

失真度：≤0.07%；

电源电压：AC180V～AC260V/47Hz～63Hz。

2.6 系统软件组成

发射机模块智慧共享系统部署在整机控制器中。控制器采用ARM 硬件平台，植入UCOSLL 嵌入式微系统。在微系统之上建立智慧共享系统的各功能应用任务程序，并建立FAT 文件管理程序。UCOSLL 作为一个实时操作系统具备内存管理、多任务管理、外围资源管理等重要功能，具有较强的实时性和可靠性。智慧共享系统的多功能应用任务程序可在嵌入系统内得到有效管理。系统软件工作原理及系统应用任务如图7、图8 所示。

图7 系统软件工作原理

图8 系统应用任务

3 多合一工作模式介绍

发射台站通常装配不同时期、不同厂家、不同型号的发射机设备，将这些设备整合到一个机柜统一控制，具有一定的复杂性。单纯不同型号发射机间的组合就有多种模式。例如，单套主备发射机组合、2 套主备机组合、4 套发射机+多工器组合等。为适应这些情况，智慧共享系统专门设计多种工作模式，并将这些工作模式整合兼容到一起供不同发射机组合时切换使用。

其中，单频主备机模式适用于单套主备发射机的应用，双频主备机模式适用于2 套主备发射机的应用，四频单机模式适用于4 套单发射机的应用。分别如图9、图10、图11 所示。

图9 单频主备机模式

图10 双频主备机模式

图11 四频单机模式

4 N+1公共备机的部署

利用智慧共享系统的集成理念及控制方式。台站现有N+1系统公共备机亦可采用发射机模块智慧共享系统定制化改造，使其能够与每套1+1 系统主备机模式智慧共享系统联动，形成独立的N+1 系统，实现在脱离专用监控系统情况下自动对N+1 系统内各频率备份输出，不受监控系统服务器宕机影响，如图12 所示。

图12 N+1公共备机的部署

（1）公共备机可预存多套节目发射频率；

（2）可控制切换多套音频节目信号；

（3）可切换自动备份和手动备份N+1 系统内任意一套发射机。

结语

发射机智慧共享系统的建设，是在充分利用台站原有调频发射机及天馈系统的基础上，经过统筹规划，按照合理配置现有资源的原则，坚持建设和管理相结合，利用技术手段，实现对台站现有调频发射设备的改造升级。作为试点的通辽735 台和扎鲁特751 台完成设备改造升级后，通辽中心台将对发射机智慧共享系统的功能进行不断测试并寻找不足，为今后的技术升级改造积累宝贵的经验，逐步完善发射机智慧共享系统各项功能，进一步夯实台站的安全播出保障工作。

审稿人：张延峰 内蒙古自治区广播电视传输发射中心839 台 正高级工程师