程小龍

（作者單位：寧夏廣播電視臺(tái)六盤山電視調(diào)頻轉(zhuǎn)播臺(tái)）

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基于PAC的廣播電視發(fā)射機(jī)智能監(jiān)控系統(tǒng)

程小龍

（作者單位：寧夏廣播電視臺(tái)六盤山電視調(diào)頻轉(zhuǎn)播臺(tái)）

摘 要：本文主要對(duì)以PAL作為技術(shù)基礎(chǔ)的廣播電視發(fā)射機(jī)智能監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行綜述，探討該種系統(tǒng)工作的原理和設(shè)計(jì)的方法。

關(guān)鍵詞：PAC；廣播電視發(fā)射機(jī)；智能監(jiān)控系統(tǒng)

廣播電視播出系統(tǒng)包括2個(gè)部分，主體結(jié)構(gòu)是信號(hào)廣播終端的一部分，另一部分是發(fā)射機(jī)。當(dāng)?shù)孛鎻V播，在戶外終端程序發(fā)送的信號(hào)電纜發(fā)射臺(tái)，信號(hào)調(diào)節(jié)和功率的變化，通過無線電廣播，此時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)對(duì)發(fā)射機(jī)的信號(hào)質(zhì)量和其他設(shè)備的工作情況進(jìn)行檢測；同時(shí)，判斷監(jiān)控設(shè)備的參數(shù)、狀態(tài)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等是否在正常的范圍之內(nèi)。目前，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控系統(tǒng)的方法主要包括單片機(jī)、PLC和微機(jī)等。

1 PAC可編程自動(dòng)化控制器的基本概述

PAC，是一種以PC構(gòu)架作為主要結(jié)構(gòu)的可編程自動(dòng)化控制器。PAC綜合了PLC與PC的優(yōu)勢，把PC的計(jì)算能力、通信能及網(wǎng)絡(luò)能力和PLC的可靠性進(jìn)行融合，在智能化領(lǐng)域中占有重要的位置。

以PAC作為技術(shù)基礎(chǔ)的廣播電視發(fā)射機(jī)智能監(jiān)控主要構(gòu)成部分包括服務(wù)器、前端智能控制器、通信網(wǎng)絡(luò)等。在系統(tǒng)的前端是智能控制器，主要工作任務(wù)是采集發(fā)射機(jī)的數(shù)據(jù)及執(zhí)行任務(wù)。智能控制器作為一個(gè)現(xiàn)場智能設(shè)備，具有相對(duì)獨(dú)立性，能夠獨(dú)自執(zhí)行監(jiān)控任務(wù)。一旦監(jiān)控對(duì)象的參數(shù)不符合正常范圍的要求，控制器會(huì)立即進(jìn)行控制，避免出現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)不順暢的情況出現(xiàn)。智能控制器的主要構(gòu)成部分包括數(shù)據(jù)的輸入和輸出接口，用來輸入和輸出模擬量和數(shù)字量；包括串行通信接口、以太網(wǎng)接口、小鍵盤及液晶顯示器等。

在C/S模式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，它的主要組成結(jié)構(gòu)有2個(gè)：數(shù)據(jù)服務(wù)器、現(xiàn)場控制器。其中，數(shù)據(jù)服務(wù)器的主要任務(wù)在于采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)及接受來自于智能控制器的參數(shù)；而現(xiàn)場控制器負(fù)責(zé)報(bào)告數(shù)據(jù)，屬于客戶機(jī)，所報(bào)告的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)服務(wù)器發(fā)出來，并且接受從服務(wù)器發(fā)出的控制命令。

監(jiān)控主機(jī)，在整個(gè)系統(tǒng)中是作為人機(jī)交互的平臺(tái)，主要任務(wù)在于運(yùn)行監(jiān)控管理軟件，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理軟件的功能，如發(fā)射機(jī)的定時(shí)開關(guān)機(jī)，故障自動(dòng)機(jī)器和復(fù)位，故障報(bào)警，檢查工作條件參數(shù)，廣播數(shù)據(jù)管理、權(quán)限管理等操作。

2 PAC可編程自動(dòng)化控制器的設(shè)計(jì)

2.1 硬件的設(shè)計(jì)

PAC可編程自動(dòng)化控制器，它的硬件設(shè)計(jì)主要考慮的是如何不影響系統(tǒng)功能需求，在這個(gè)條件的基礎(chǔ)上，使硬件設(shè)計(jì)簡化，減少復(fù)雜的開發(fā)的難度。為現(xiàn)場控制器，處理器的設(shè)計(jì)方案是PAC可編程自動(dòng)化控制器為中心，發(fā)展條件參數(shù)采集器，并與微處理器為核心，形成一個(gè)基于PAC的控制器實(shí)現(xiàn)收集數(shù)據(jù)資料的智能控制器的參數(shù)條件。

PAC可編程控制器的生產(chǎn)廠商很多，不同的控制器具有不同的用途，劃分為串口控制器和網(wǎng)絡(luò)控制器。采用7188E系列的PAC產(chǎn)品來設(shè)計(jì)現(xiàn)場控制器，其中7188EA作為中心初期，主要任務(wù)在于讀取工況數(shù)據(jù)、顯示參數(shù)、輸入輸出控制及通信等。

第一，在模擬輸入模塊，主模塊包括2部分：一個(gè)是發(fā)射機(jī)電源監(jiān)控模塊，另一個(gè)是發(fā)射機(jī)狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測模塊。其中，電源監(jiān)控模塊的主要工作是監(jiān)控發(fā)射機(jī)功率的參數(shù)，主要包括以下參數(shù)：電壓、電流、功率、功率、功率因數(shù)和諧波分量等。電壓和模擬輸入模塊直接連接到當(dāng)前的連接之前需要通過CT變換。和發(fā)射機(jī)狀態(tài)參數(shù)監(jiān)測模塊的主要任務(wù)是提供模擬輸入，主要收集的數(shù)據(jù)包括發(fā)射機(jī)輸出功率、反射功率，高電壓、陰極燈絲電壓和電流等。

第二，DI/DO模塊。DI/DO模塊的主要任務(wù)是做開關(guān)的輸入和輸出功能。單個(gè)模塊提供的開關(guān)量輸入數(shù)是8，繼電器輸出數(shù)字八。繼電器輸出通常是常開/關(guān)閉模式，脈沖模式。當(dāng)使用脈沖模式下，用戶可以指定關(guān)閉時(shí)間，等到指定的時(shí)間后斷開。該模塊的主要功能在于采集發(fā)射機(jī)開關(guān)時(shí)候的變量和輸出控制。具體而言，能夠?qū)崿F(xiàn)的控制功能主要包括：開關(guān)機(jī)控制、狀態(tài)監(jiān)測、越限處理、采用聲光信號(hào)進(jìn)行報(bào)警。

第三，在LCD參數(shù)顯示模塊中，含有一個(gè)4×4小鍵盤，主要功能在于現(xiàn)場操作監(jiān)控、現(xiàn)場設(shè)置報(bào)警閾值、對(duì)參數(shù)的變化進(jìn)行監(jiān)控等?？刂破髟诂F(xiàn)場，只有連接到一個(gè)顯示模塊，同時(shí)配備了液晶顯示器。

第四，在通信接口方面，通信設(shè)計(jì)的方式主要包括2種，一種是網(wǎng)絡(luò)方式通信，如光纖以太網(wǎng)、無線以太網(wǎng)和有線以太網(wǎng)等；另一種是GPRS方式或者GSM短信方式。

2.2 軟件的設(shè)計(jì)

在基于7188E系列的PAC 的智能控制器中，每個(gè)模塊對(duì)應(yīng)的智能微處理器模塊，所以智能控制器軟件的設(shè)計(jì)等于智能監(jiān)控模塊的設(shè)計(jì)。PAC模塊的關(guān)鍵角色扮演一個(gè)中央處理器，配有單任務(wù)操作系統(tǒng)，和監(jiān)控應(yīng)用程序中的程序?qū)儆赑AC模塊。

智能控制器監(jiān)控軟件的功能主要包括以下6個(gè)方面。一是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的初始化，例如識(shí)別各個(gè)功能模塊、設(shè)置各個(gè)模塊的閾值和參數(shù)、讀取DI數(shù)字量并且確定初始值、實(shí)現(xiàn)通信端口初始化以及讀取系統(tǒng)數(shù)據(jù)并且保存等。二是讀模擬量輸入，例如采集監(jiān)控參數(shù)、與服務(wù)器進(jìn)行連接并且發(fā)送工況數(shù)據(jù)。三是顯示工況參數(shù)。四是執(zhí)行遙控命令，例如，執(zhí)行參數(shù)社會(huì)、遙控開關(guān)機(jī)、改變功率等。五是通信，主要負(fù)責(zé)兩方面任務(wù)，一方面在于和功能模塊通信，并且采集參數(shù)，發(fā)出控制命令；另一方面在于和上位機(jī)通信，完成參數(shù)的上傳和執(zhí)行遙控命令，主要通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)。以太網(wǎng)在這個(gè)過程中主要執(zhí)行的任務(wù)包括以下幾個(gè)方面：和上位機(jī)實(shí)現(xiàn)TCP/IP端口連接、數(shù)據(jù)的打包、數(shù)據(jù)的解包、發(fā)送任務(wù)、處理錯(cuò)誤的通信、讀取遙控命令的執(zhí)行結(jié)果及報(bào)警處理任務(wù)。六是定時(shí)中斷，采集工況參數(shù)，同時(shí)把所采集的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)緩沖器。

3 故障診斷技術(shù)

根據(jù)監(jiān)控的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析并且判斷系統(tǒng)的控制決策，對(duì)于智能監(jiān)控系統(tǒng)的控制非常重要。通常情況下，獲取控制規(guī)則的方法主要有4種：第一，系統(tǒng)維護(hù)人員交流，并組織有效的控制規(guī)則；第二，研究發(fā)射機(jī)設(shè)計(jì)維護(hù)手冊(cè)，從設(shè)計(jì)手冊(cè)，總結(jié)了控制規(guī)則；第三，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際維修情況下，提取控制規(guī)則；第四，從數(shù)學(xué)理論中研究控制規(guī)則。

智能監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以采集實(shí)時(shí)狀態(tài)中的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，而且可以存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，所以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫在智能監(jiān)控系統(tǒng)中占有重要的位置。因此，必須及時(shí)準(zhǔn)確地分析系統(tǒng)的工況，這具有重要的實(shí)際性意義?；赑AC的智能監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)工作需要通過PC平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，具有較強(qiáng)的通用性，同時(shí)系統(tǒng)構(gòu)成靈活，能夠更加可靠的滿足控制的要求，且適應(yīng)用戶的要求。由此可見，基于PAC的廣播電視發(fā)射機(jī)職能監(jiān)控系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的遠(yuǎn)程監(jiān)控需求相適應(yīng)，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]周春來,趙成安,孫芳．基于嵌入式Web的發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J]．控制工程,2008(5)．

[2]朱日榮,曹兵,覃友堅(jiān)．廣西廣播電視發(fā)射臺(tái)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)智能化監(jiān)控系統(tǒng)[J]．廣播與電視技術(shù),2008(4)．

[3]嚴(yán)貧志,溫常明．單片機(jī)控制多套廣播節(jié)目自動(dòng)循環(huán)監(jiān)聽及發(fā)射機(jī)故障檢測和遠(yuǎn)程報(bào)警系統(tǒng)[J]．聲屏世界,2007(10)．

[4]王寶印,張屹．電視調(diào)頻發(fā)射機(jī)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]． 廣播與電視技術(shù),2003(1)．

[5]李珠．淺談電視發(fā)射機(jī)的維護(hù)和管理[J]．黑龍江科技信息,2014(20)．