張學(xué)新,袁 軍
(河南省廣播電視發(fā)射臺,河南 鄭州 450003)
河南省廣播電視發(fā)射臺發(fā)射機房原來只有2套電視節(jié)目,隨著電視事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)已增至6套。近年來,雖然對監(jiān)控系統(tǒng)等鏈路信號進行過改動,但隨著光纖信號、數(shù)字微波信號、SDH環(huán)網(wǎng)信號、衛(wèi)星信號以及控制監(jiān)控傳輸線的增多,原有的系統(tǒng)功能已不能滿足現(xiàn)階段信號傳輸和監(jiān)控的要求[1-2]。根據(jù)現(xiàn)實情況和安全播出工作的需要,河南省廣播電視發(fā)射臺在充分利用原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,本著經(jīng)濟性、安全性、實用性的原則對控制室信號系統(tǒng)進行了改造。
改造前,機房監(jiān)控系統(tǒng)較為單一,僅有傳輸系統(tǒng)和接收系統(tǒng)2部分組成,而且原有系統(tǒng)布線相互交叉,且電源插座又混用在一起,極易造成事故。改造中充分考慮到現(xiàn)有傳輸設(shè)備的特點以及存在的問題,整個系統(tǒng)由電源供電系統(tǒng)、信號傳輸系統(tǒng)、信號切換系統(tǒng)、無線接收系統(tǒng)、信號報警系統(tǒng)5部分組成。并對整個系統(tǒng)的信號進行重新設(shè)計布局,系統(tǒng)的信號流程如圖1所示,采取以下具體措施:
1)將傳輸設(shè)備和信號走向進行了重新分類,分組排列,貼加標(biāo)簽,盡量簡單明了,避免了原來整個信號系統(tǒng)線混在一起、電源互不獨立的狀況。
2)將整個系統(tǒng)機架、解碼器、分配器、切換器、監(jiān)測儀器等進行了接地處理,并對之進行等電位連接,以防止雷電和設(shè)備自身故障對系統(tǒng)的影響。
3)對NEC控制桌的利用。由于NEC主備發(fā)射機下?lián)艿降厥信_使用,因而NEC控制桌就閑置了下來,該控制桌長1.3 m、寬1.3 m、高1.2 m,左邊面板安裝有18 cm監(jiān)視器和6011示波器各1臺,然而右邊面板空間并沒有利用,而且經(jīng)過實際測量,LZ0301B音視頻切換器為標(biāo)準(zhǔn) 2U 機箱(482mm×300mm×88mm),重量 5 kg,6臺切換器組合在一起正好放在控制面板上,非常方便值班員手動切換信號,這就為設(shè)計和布局提供了想象空間。經(jīng)過精心設(shè)計,不僅用自制支撐架解決了設(shè)備通風(fēng)對流散熱問題,而且解決了中一、河一、河二、河四、河五和數(shù)字微波切換器布局問題,如圖2所示。
4)對原監(jiān)視墻的利用。原鋁合金監(jiān)視墻長4.8 m、高2.8 m、寬0.8 m,擺放在控制室中央,經(jīng)過加工,將銀灰色鋁塑板貼在面板上,并在鋁合金每層支架內(nèi)徑中安裝上線槽,并將顯示器掛件用螺絲固定在設(shè)計位置,并標(biāo)明頻道符號。這樣一來,不僅解決了14臺液晶顯示器的掛放問題,更有利于信號線路的進出,并且對原有的電源走線進行了打壓實驗,確認耐壓無誤后,繼續(xù)使用,但發(fā)現(xiàn)20個電源插頭接點簧片接觸不太理想,于是全部進行了更換,使之符合用電要求。
控制監(jiān)控室原來僅有電工房一路市電電源,2006年7月該系統(tǒng)因外電的閃斷和本身問題而引起過空氣開關(guān)跳閘,進而影響到了光纖信號向本臺上行站的傳輸。這一沉痛的教訓(xùn),給這次改造提出了更高的要求,經(jīng)過分析和討論,認為采取以下方法較為妥當(dāng):
1)從上行站UPS機房引入220 V電源作為光端機、視頻分配器、信號切換器、工控計算機等設(shè)備的供電電源。此種方法優(yōu)點是可為本臺節(jié)約UPS電源購置費用,提高上行站UPS電源的利用率,實現(xiàn)機房設(shè)備優(yōu)勢互補;缺點是供電線路長,不易鋪設(shè)電纜,需要對控制室供電系統(tǒng)進行改進。
2)考慮到上行站的用電安全,在盡量減小UPS電源用電負荷情況下,把電工房送入的市電作為14臺大屏幕監(jiān)視器供電電源,這樣一來不僅可以有效解決UPS電源負荷過重問題,延長供電時間,而且還能為信號系統(tǒng)提供備份電源。
3)經(jīng)過計算,機房小信號設(shè)備用電負荷不足1 kW,相對于60 kV·A的UPS電源來說,不足以影響到上行站的用電安全,但如何實現(xiàn)市電和UPS電源轉(zhuǎn)換,這才是改造工作的重中之重。經(jīng)過查找技術(shù)資料,多次試驗和綜合考慮,用最簡單的雙向繼電器作為控制器,完成了上述兩路電源的轉(zhuǎn)換。此系統(tǒng)由J2C4-22雙向繼電器、手動開關(guān)、五聯(lián)空氣開關(guān)3部分組成,其原理如圖3所示。
(1)當(dāng)UPS電源送出220 V電壓后,J2C4-22線包輔接點A1,A2吸合,J2C4-22繼電器接點J13和J14導(dǎo)通,J43和J44導(dǎo)通,常開接點變?yōu)槌i]接點。接點J21和J22斷開,J31和J32斷開,常閉接點變?yōu)槌i_接點。手動開關(guān)接點J3和J4帶電,兩相電壓通過手動開關(guān)J1和J2接點送入五聯(lián)空氣開關(guān),此時由五聯(lián)空氣開關(guān)供電的設(shè)備均為UPS電源供電。
(2)當(dāng)UPS電源出現(xiàn)故障時,J2C4-22線包輔接點A1,A2釋放,繼電器接點J43和J44、接點J13和J14變?yōu)槌i_接點;繼電器接點J21和J22、接點J31和J32又變?yōu)槌i]接點,市電經(jīng)手動開關(guān)接點J5和J6送入,J3和J4仍然帶電,兩相電壓仍然通過手動開關(guān)J1和J2接點送入五聯(lián)空氣開關(guān),此時由五聯(lián)空氣開關(guān)供電的設(shè)備均為市電供電。其間繼電器倒換時間僅0.2 s,幾乎同步,即可迅速完成電源倒換。
(3)當(dāng)J2C4-22出現(xiàn)故障時,值班員可手動操作開關(guān),將手動開關(guān)觸點由接點J3和J4轉(zhuǎn)入接點J5和J6,完全脫開繼電器將市電直接接入,由接點J5和J6通過接點J1和J2送入五聯(lián)空氣開關(guān)供電。這樣,該系統(tǒng)又多了一種應(yīng)急手段。
上述系統(tǒng)不僅解決了電源的自動切換問題,而且投入非常小,既安全又可靠。該系統(tǒng)自投入運行以來,沒有出現(xiàn)過任何問題,不僅為本臺節(jié)約了資金,還確保了安全播出。
為了確保信號的安全,在解決多路信號源的同時,選用了LZ0301B音視頻自動切換裝置。該切換器主要有以下特點:1)三路輸入,一分四輸出;2)掉電時主信號輸入通道與輸出通道直通;3)當(dāng)主信號出現(xiàn)故障時,自動輸出備份信號;4)若主信號出現(xiàn)故障時,報警燈出現(xiàn)閃爍,同時蜂鳴器報警。其主要技術(shù)指標(biāo)增益穩(wěn)定度為0.5 dB%100℃,隔離度優(yōu)于65 dB,信噪比大于75 dB,幅頻特性視頻±0.5 dB。
在安裝中將5套自動切換器送入信號進行了規(guī)范,第1路固定為光纖信號,第2路固定為數(shù)字微波信號,第3路固定為SDH環(huán)網(wǎng)信號。這不僅解決了信號的主備排列問題,而且還避免了各信號源的混淆,更有利于信號維護,如圖4所示。由于移動電視信號為ASI數(shù)字信號源,因而,通過SDH環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)適配器將其直接送入20頻道數(shù)字激勵器,可滿足要求。
對時間撥碼開關(guān)進行了調(diào)試,當(dāng)?shù)?路信號出現(xiàn)故障時,使之在最短時間內(nèi)快速向第2路轉(zhuǎn)換。2009年11月鄭州市鄭花路魏河進行水利工程改造,在施工中將本臺12芯光纖鏟斷,此時自動切換系統(tǒng)自動將數(shù)字微波信號和SDH環(huán)網(wǎng)信號切出,5套節(jié)目均沒有造成任何停播事故,為安全播出提供了保障。
制作各種長短不一音頻電纜接頭20余根,以便在特殊情況下應(yīng)急使用。2009年國慶60周年前夕2CH全固態(tài)發(fā)射機噪聲突然增大,經(jīng)查發(fā)現(xiàn)是切換器到發(fā)射機激勵器輸入端電纜短路引起,由于此電纜在地口槽內(nèi)鋪設(shè),查找起來非常困難,立即使用備用線將光纖信號直接接入發(fā)射機,避免了停播事故。
在做音頻電纜頭的時候,由于設(shè)備生產(chǎn)廠家的不同,卡農(nóng)音頻電纜頭接地也不一樣,因此一定要細心測量所使用設(shè)備切換器輸入輸出接地端子,并且所有音頻電纜頭接地端子應(yīng)與之一致,否則可能會引起輸出信號的不平衡,使聲音過小。另外,還要用絕緣套管將焊接點隔開,避免長期插拔引起接線短路和碰撞出現(xiàn)無聲或交流聲情況發(fā)生。
由于機房節(jié)目套數(shù)的不斷增多,目前需要監(jiān)聽、監(jiān)看的節(jié)目點多達20多路,各種監(jiān)聽聲音圖像混合在一起,不僅給值班員帶來視覺疲勞,也給值班員帶來了極大的精神壓力。根據(jù)實際情況,安裝了發(fā)射機房自動報警系統(tǒng)裝置。
發(fā)射機房自動報警系統(tǒng)安裝在機房主控室內(nèi),值班員坐在大廳內(nèi)就可直接監(jiān)看6套節(jié)目的播出情況,當(dāng)節(jié)目源和發(fā)射機出現(xiàn)故障時,該系統(tǒng)根據(jù)采集信號電平跳變和噪聲變化等情況快速進行報警,提醒值班員采取措施,起到了防患于未然的作用。系統(tǒng)主要由工控機、數(shù)據(jù)采集線、控制應(yīng)用軟件、大屏幕液晶顯示裝置4部分組成,其原理是將機房光纖信號、數(shù)字微波信號、SDH環(huán)網(wǎng)信號、衛(wèi)星信號、無線接收信號等進行采集,然后送入計算機進行數(shù)據(jù)處理,來實現(xiàn)音視頻信號的自動報警。
機房多路音視頻監(jiān)測自動報警系統(tǒng)有以下功能:1)具有多畫面實時監(jiān)看功能;2)具有故障報警功能,主要包括圖像丟失、圖像黑屏、圖像靜幀和伴音丟失等;3)具有數(shù)據(jù)記錄及錄像功能;4)具有數(shù)據(jù)查詢及錄像回放功能;5)具有系統(tǒng)的設(shè)置功能。并且各路視音頻畫面可任選一路固定監(jiān)聽,并能根據(jù)不同故障情況發(fā)出報警提示,其原理如圖5所示。
為了實現(xiàn)對6套電視節(jié)目主用信號源的采集,在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上又增加了3臺分配器將6套節(jié)目采集信號分別送入工控機,使各套節(jié)目輸出電平完全滿足采樣要求。為了實現(xiàn)對開路RF信號的采集,專門對射頻天線進行了改裝,制作了全頻道接收天線一副,經(jīng)過調(diào)試,使輸入的最低電平達到了75 dB,完全滿足了多路解調(diào)器的需要,采用了DB-08多路解調(diào)器分別解出5路視頻信號和5路音頻信號,一并送入610H工控機。另外用機頂盒接收移動電視節(jié)目,解調(diào)出模擬視音頻信號,送入工控機,使采集的信號完全滿足工控機的要求。
這樣,不管是信號監(jiān)聽、監(jiān)看還是接收,值班員可以根據(jù)實際情況設(shè)置各種信號故障的監(jiān)測門限和監(jiān)測時段,自動報警系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)置的情況,負責(zé)將12路電視節(jié)目的聲音、畫面、監(jiān)測信息和報警信息實時地顯示給機房值班人員。以9CH為例,當(dāng)圖像信號出現(xiàn)丟失或黑屏?xí)r,液晶大屏幕會顯示9CH圖像丟失或圖像黑屏的提示和聲音告警,值班人員可迅速采取措施,參考應(yīng)急預(yù)案進行處理,如圖6所示。另外,該系統(tǒng)獨立運行,當(dāng)出現(xiàn)故障時,不對控制室其他系統(tǒng)構(gòu)成任何影響。
上述方法不僅加快了值班員的判斷速度,也提高了值班員的操作準(zhǔn)確度,使之根據(jù)應(yīng)急預(yù)案要求進行操作,既有針對性,又避免了盲目性,更有利于安全播出。2008年3月,19CH頻道凌晨3點出現(xiàn)掉高壓故障,報警系統(tǒng)快速報警,提醒值班員對發(fā)射機進行檢查,迅速處理了故障,由于此時間段是值班員最容易忽視的時間,正是該系統(tǒng)的自動報警才避免了發(fā)射機停播。
在安裝該系統(tǒng)時,考慮到下一步發(fā)射機要整體搬遷,主要對信號源和開路接收部分進行了采集,將來搬入新塔后,計劃對發(fā)射機激勵器、變頻器、功放盤、耦合器等信號進行采集,全面實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)管理,確保設(shè)備的安全運行。
通過對該系統(tǒng)的改造,不僅實現(xiàn)了信號的自動切換,電源的自動倒換,故障的自動報警,而且大大減輕了值班員的壓力,使值班員坐在值班室就可觀察到設(shè)備的運行情況,不僅利用了設(shè)備,節(jié)約了數(shù)萬資金,還鍛煉了隊伍,為下一步機房搬入新塔積累了經(jīng)驗。該系統(tǒng)經(jīng)過兩年運行,沒有出現(xiàn)過任何問題,確保了設(shè)備安全播出,真正體現(xiàn)了廣電總局提出的“高質(zhì)量、不間斷、既經(jīng)濟、又安全”的12字方針。
[1]史廣生.發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)的通信故障及改進措施[J].電視技術(shù),2010,34(2):73-74.
[2]夏利民,李世駿,金玉.廣電機房監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)[J].電視技術(shù),2010,34(4):86-89.