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內蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心839臺 內蒙古 呼和浩特市 010050
一般發(fā)射臺對于發(fā)射機運行狀態(tài)的監(jiān)測,大多采用值守人員盯測結合巡查方式。即值守人員定時巡視發(fā)射機和參考幅度值,發(fā)現高壓掉落后按壓報警警鈴,通知技術人員到場處理。這種方式在實際操作中暴露出很多問題,主要體現在效率低、實時性差,會出現“發(fā)現不及時、報告不及時、處理不及時”的情況,導致發(fā)射機停播時間變長,造成播出事故。
為避免此類情況的發(fā)生,結合智慧廣電相關要求,堅持從實際出發(fā),科技創(chuàng)新,保證高質量、不間斷的優(yōu)質播出。亟需一款可以實施全天候、不間斷監(jiān)測,報告準確率更高,精準定位,及時報警的監(jiān)測報警系統。
發(fā)射機高壓掉落系統,采用了硬件采集、軟件分析相結合的方式。為避免對受測發(fā)射機本身的干擾,整個發(fā)射機高壓掉落報警系統必須完全獨立于發(fā)射機系統,故而判斷發(fā)射機高壓是否正常所使用的監(jiān)測信號必須來自于發(fā)射機外部,經過發(fā)射機高壓合閘狀態(tài)下的常閉節(jié)點,與監(jiān)測設備形成閉合回路,同時將回傳信號通過RS-485接口轉為USB接口,送至PC端的軟件部分進行判斷。
這種方式,只需一臺設備,就可以將所有發(fā)射機設備的高壓狀態(tài)集中判斷,節(jié)省了設備成本和安裝成本,降低風險;同時具有UI界面,值守人員對當前各發(fā)射機的高壓監(jiān)測狀態(tài)可以以更為直觀的方式掌握,在出現高壓異常掉落的情況下,以圖形的變換、數值顯示、聲音提示等方式第一時間告知值守人員,充分做到人防技防相結合。
發(fā)射機高壓掉落報警系統(High Voltage Disconnection Alarm,簡稱:HVDA)由硬件和軟件兩部分組成?;竟ぷ髁鞒倘鐖D1所示。
圖1 HVDA工作流程圖
HVDA的硬件部分包含設備電源、模數轉換單元、通訊接口轉換單元和其他硬件。
設備電源:硬件部分采用220V電源供電,分為兩路,一路通過150W/24V開關電源轉為24V直流電,為所有硬件設備供電;另一路通過100W/5V開關電源轉為5V直流電,作為監(jiān)測信號。
模數轉換單元:模數轉換單元是整個硬件部分的核心,本系統采用工業(yè)級模數轉換模塊,具有以下優(yōu)點:內置雙看門狗,有效杜絕死機,增強運行可靠請;電源供電范圍為9V~30V,同時具有極性反接保護,現場適應性強;采用差分輸入,從輸入端抑制共模干擾,獨立通道,杜絕串擾;精度高,采用24位ADC芯 片,16位分辨率,將誤差控制在1‰;多個獨立通道,可單獨設置采集類型和量程;多重隔離,通訊、輸入輸出分別隔離,增加可靠性,同時具有抗雷干擾。模數轉換模塊電路及實物如圖2所示。
圖2 模數轉換模塊
通訊接口轉換單元:由于RS-485接口無法被計算機直接連接,所以必須通過通訊接口轉換為計算機可接駁的RS-232或USB接口,本系統采用工業(yè)級轉換單元,實現將RS-485轉化為USB接口,本單元具有如下優(yōu)點:RS-485端帶有硬件自動數據流控制,無需額外進行軟件自動流控;采用高性能FTDIFT232主控芯片,具有超高可靠性;具有2500V光電隔離能力,抗強磁干擾,抗雷擊;具有±15KV ESD保護和TVS過流保護,有效防浪涌和靜電;支持Windows、Linux等主流操作系統。通訊接口轉換模塊電路及實物如圖3所示。
圖3 通訊接口轉換模塊
其他硬件:HVDA其他硬件包含機箱、線纜、開關等,這類硬件均采用工業(yè)級設備,同時具有較強的抗干擾能力。
HVDA系統的軟件部分是基于Microsoft.NET Framework,采用Microsoft Visual Studio 2017中的C#開發(fā),軟件可部署于Windows7及以上任意Windows操作系統。
整個軟件系統共分為兩大部分、七個區(qū)域,第一部分為發(fā)射機高壓掉落報警所需的主要功能,包含報警區(qū)域、監(jiān)測選擇區(qū)、采集顯示區(qū)、警報閾值設定區(qū)和播出狀態(tài)設定區(qū);第二部分是考慮系統的可移植性和通用性所必需的功能部分,包含通訊參數設置區(qū)、設備連接區(qū)。軟件系統整體布局如圖4所示。
圖4 軟件系統整體布局圖
1.3.1 發(fā)射機高壓掉落報警功能
報警區(qū)域:主要是以圖像方式提醒值守人員,當全部受測發(fā)射機高壓正常時,圖像區(qū)域顯示綠色圖片;當任意受測發(fā)射機高壓異常時,圖像區(qū)域顯示紅色圖片。解除警報按鈕可臨時解除報警狀態(tài),以便在檢修人員搶修時暫時停止對該故障機進行監(jiān)測,時長為15分鐘。
監(jiān)測選擇區(qū):主要用于確定受測發(fā)射機。
采集顯示區(qū):用于反饋采集值的類型,使能狀態(tài)、具體數值以及幅度變化;同時在權限允許的情況下,可控制監(jiān)測的開始與結束、以及實施數據的記錄。
警報閾值設定區(qū)和播出狀態(tài)設定區(qū):警報閾值設定區(qū)是考慮發(fā)射機至監(jiān)測設備遠近不同,等電壓監(jiān)測信號送出后,反饋值會受線路長短、線損大小等因素影響,有微弱變化,為保證精確,故需各發(fā)射機需設定不同的監(jiān)測閾值。
播出狀態(tài)設定區(qū)是考慮實際使用中,發(fā)射臺出現的幾種播出狀態(tài)。其中“一般播出”是指每日的正常播音時段監(jiān)測,其余時段停止監(jiān)測,檢修日的檢修時段停止監(jiān)測;“重大播出”是指除停機時段外全天候監(jiān)測。
1.3.2 通用功能部分
通訊參數設置區(qū):主要提供對不同設備波特率、校驗方式,設備地址的參數調整功能。
設備連接區(qū):可以檢測當前計算機可用COM接口,提供波特率、校驗方式、設備地址的選擇,在權限允許下,可操作軟件連接或斷開硬件部分。
以下為軟件系統部分代碼:
//給各機閾值賦初值(因使用5V信號電源,故初值為“4”)
目前,本系統已完成部署并投入使用。
系統主體硬件布置在監(jiān)控機房,采用獨立箱體,連接8部發(fā)射機,輸出端連接至監(jiān)控計算機,由軟件端實現整個系統的顯示和控制。具體部署電路如圖5所示。
圖5 系統部署電路圖
HVDA硬件集成箱體,包含模數轉換、通信接口轉換,電源及輔助電路,如圖6所示。
圖6 HVDA硬件集成箱體
通訊線纜:為符合抗高頻干擾要求,監(jiān)測信號線纜必須采用屏蔽雙絞線,集成箱體與上位計算機連接采用抗干擾USB線路。上位計算機需配有音箱。上位機軟件運行情況如圖7所示。
圖7 軟件運行情況
自系統部署以來,有效的減輕了值守人員的工作負擔,真正體現了以人為本的觀念,值守人員可以很直觀的判斷當前受測發(fā)射機的高壓閉合狀態(tài)是否正常,同時系統全天候不間斷的監(jiān)測,有效解決了過去人工巡查周期長可能會出現的“三不及時”問題。
從監(jiān)測周期角度來看,HVDA采用全自動方式,每日的停機時段和每周的檢修時段均可以自動停止監(jiān)測,在恢復播音前自動打開監(jiān)測功能,無需人工干預。
HVDA系統為發(fā)射臺提供了一種新的監(jiān)測模式,對于其他發(fā)射臺的其他種類發(fā)射機也可以提供一種新的監(jiān)測思維。
該系統設計充分考慮了系統的合理性、先進性、實用性、可靠性和可擴展性的原則。
合理性:為了保證整個系統從設備配置到系統構成的合理性,系統設計在貼近839臺實際狀況的基礎上,充分考慮到軟、硬件方面的可擴展性和通用性。
先進性:選用當前市場上具有先進性的設備,同時能夠徹底解決監(jiān)控系統數字化、網絡化過程中的瓶頸問題。真正實現科技創(chuàng)新的目標。
實用性:是采用統一的系統標準和通信協議,使整個系統中各個子系統間能互聯互控,充分發(fā)揮整個系統的功能。
可靠性:采用多級電路保護、雙看門狗、接地保護、高性能芯片等措施,保證整個系統的安全、準確地完成相應功能,保證系統的完整性、精確性和可恢復性。
可擴展性:整個系統的硬件部分采用國際通用標準,可隨時增加;軟件部分已預留接口,方便擴展,同時采用C#開發(fā),具有很強的移植性,方便納入其他監(jiān)測系統。
HVDA雖 是針 對839臺 設備開發(fā),但其工作原理和工作方式并非只針對短波發(fā)射機,硬件部分完全獨立于受測設備,且軟件具有很強的兼容性,具有較強的可推廣性。