广播电视是国家的重要宣传基地, 已经成为人们日常生活中必不可少的一部分。中波发射以其广大的覆盖面积和高性价比, 担任了其中重要的广播发射任务。
随着各个领域技术的高速发展, 广电技术及设备的不断更新, 尤其在计算机网络技术、通信技术的影响下, 广播发射领域也进入了集成化、自动化、网络化的进程。随着播出频率的增多、播出时长的增加, 运维人员的减少, 加上安全播出任务不断加重, 为了提高安全播出率, 减少值班人员的工作强度, 增加系统可靠性, 提升发射台信息化自动化水平, 在中波台建立一套实时监测系统, 实现多套发射系统的统一监管、多层监控、实现“无人值班, 少人值守”的运营模式, 已成为迫切的需要。下文就中波发射台实时监控系统进行分析。
一、中波发射台实时监控系统架构设计思路
中波台实时监控系统的设计目标:运用现代计算机网络技术以及自动化监测控制技术, 实现对中波发射台的设备运行进行的实时数据监测, 本地逻辑判断自动控制, 故障应急处理及故障报警发送, 远程监听监控的功能。
实时监控系统的主要构成一般包括:现场监测数据采集器, 发射机现场中心控制器, 通讯网络, 上位机远程监控, 数据库服务器。该系统的主要设计原则:第一是安全性, 为避免网络开放性对播出系统的安全造成影响, 防止播出产生意外, 广电设备终端之间形成的网络必须物理隔离于公共Internet互联网, 以专线互联组成独立局域网, 同时服务系统需要严格分层, 防止越级操作。第二是可靠性和稳定性, 安全优质播出是发射台中心任务, 监控系统中的软件与硬件都须选择现役产品和成熟技术, 避免不安全因素影响发射系统运行。第三是可扩展性, 软件硬件均需留出足够接口, 以留日后更新其他设备时, 需要接入重要监测信号或完成重要控制功能。
二、中波发射台实时监控系统设计的主要技术分析
根据系统的整体需求, 整个系统中较为关键的应用是现场数据采集及控制、下位机与上位机的通讯, 上位机远程监控和数据存储四大部分。系统需要以这四大部分为功能主体, 完成系统的整体设计。下文就系统中的一些主要应用进行分析。
(一) 下位机系统的选择
整个监控系统的基础是下位机系统, 对多种不同类型和厂家的中波发射机进行实时监控, 采用各种设备实现数据采集处理并实现网络通信是实现系统的关键。通过调研, 常用下位机硬件设备有单片机, 工控机IPC, PLC, 嵌入式控制器, PAC等, 目前后三种设备是主流。设备选型及网络拓扑结构应根据发射机型号并结合据发射台具体情况确定。下位机子系统能够脱离于其他系统独立运行, 并提供各种信息给其他子系统以实现其功能。作为整个监控系统的基石, 下位机需要实现自动检测、控制, 与不同子系统间实时通信, 关键数据存储和故障处理等功能。下位机自身及各种连线应在发射机内部完成, 连线须尽量短, 以降低干扰。
(二) 数据采集、控制和通讯抗干扰
发射台无疑是一处强磁场环境, 抗干扰根本目的是降低噪声影响, 保证整个监控系统可靠、稳定运行。发射机的输出一般为5V以下, 系统干扰也高达3V峰峰值, 所以即使选择的控制器有抗干扰性能, 仍需努力对进入控制器的电量做抗干扰处理。磁场干扰对于监控系统的影响主要位于下位机数据采集, 以及接地线干扰反串。
数据采集是下位机前段, 同样容易受到强磁场环境的干扰, 可采用金属盒子将下位机控制器和其供电电源模块封闭起来, 并将盒子接地, 同时可将干扰源封闭。另一个主要手段是对发射机采样信号以及传感器输出等加入高频滤波器, 实践中采用合适大小的电容滤波被证明是一种高性价比, 简单经济高效的措施。另外, 应适当提高控制器的电源电压, 并将控制器电源和输入输出量电源分开两路, 分别单独设置。发射机会通过与控制器形成共地干扰, 为降低接地线干扰反串, 要求高频低频接地系统分离, 发射机和控制器接地要分开, 多点接地, 而发射机地尽可能使用大面积宽铜皮, 短路径接地, 以此来避免高频趋附效应和产生接地环路。此外还应采用平衡信号进行输送, 并采用多模块等手段降低对软件干扰的影响。
(三) 软件平台及数据库
上位机程序主要包括系统管理程序和发射机实时监控程序。程序主要模块包括工况图模块, 数据采集模块, 系统图模块, 开关机/倒机模块, 故障报警模块, 信息查询模块, MIS系统模块, 即管理信息系统, 系统管理模块, 远程监控模块。
软件系统可以采用模块化设计思路, 各个分系统之间采用标准协议进行传输和通信, 且分系统之间具有高度的独立性, 即全部软件系统为一个完整的系统, 但最小系统亦可独立稳定运行。客户端与发射机控制系统之间采用C/S结构, 建立与发射机控制系统的连接, 一旦连接之后用户就可以通过WEB页面上的控制面板向发射机系统发出指令。
(四) 远程监控方案的选择
远程监控是发射台监控系统的一个重要发展方向, 由远程计算机通过数字微波、计算机网络等传输回路对发射台的播出进行监控, 大大提高了发射台的管理效率, 也可为实现发射台的无人值守打下的基础, 这是目前广电各个发射台实现网络化智能化的必然趋势和发展方向。数据通信方式是现场计算机接收到指令之后进行相应处理, 再把结果输送到远端计算机。下位机系统在确认指令后执行相应的功能模块, 控制发射机进行相应动作, 最后将发射机的运行状态返回到客户端浏览器的状态显示控件中。
实时监控系统是播出智能化的基础, 实现了“无人值班, 有人留守”的远程操作实时监控系统, 对广播发射系统智能化具有重要意义。实现整个发射台智能化自动化播出工作是各个中波台追求的最终目标, 相信在如今大数据环境影响下, 随着系统故障诊断数据库的丰富, 故障智能诊断功能也将会在技术人员的不懈努力下得以达成。
三、结束语
综上所述, 中波发射台实时监控系统投入使用对广播电视发射台的稳定发展具有重要影响。文章从多个角度就中波发射台实时监控系统主要技术与设计进行深入分析, 从而改善中波广播管理水平和发射质量。
摘要：随着我国科学技术与经济的不断发展, 信息化与自动化已深入各个领域。实时监控系统对于提升中波发射台安全播出的可靠性与系统运行的稳定性具有重要作用。基于此, 本文将从多个角度与层面讨论实时监控系统架构以及该系统组成中的几点主要技术, 以此为相关人员提供帮助与借鉴。
关键词：中波发射台,实时监控系统,PLC
参考文献
[1] 王保平.浅议如何预防与解决中短波发射机之间电磁干扰问题[A].2017中国电影电视技术学会影视技术文集[C].2017.