鄧偉林

（作者單位：德陽市廣播電視臺）

目前，調(diào)頻廣播是大部分地區(qū)廣播電視臺主要使用的廣播覆蓋方式，為農(nóng)村和城市聽眾提供廣播節(jié)目。要實現(xiàn)調(diào)頻廣播節(jié)目信號的有效覆蓋，切實維護人民群眾收聽權(quán)益，讓人民群眾及時收聽到豐富多彩的廣播，就必須將廣播電視發(fā)射臺（站）設(shè)置于海拔相對較高的地方，在農(nóng)村一般將其設(shè)置在偏遠且無遮擋的高山上，在城市一般將調(diào)頻發(fā)射機置于鐵塔上。

主備調(diào)頻發(fā)射機、發(fā)射臺供配電系統(tǒng)、廣播節(jié)目信號源接收傳輸設(shè)備、高增益天饋系統(tǒng)等組成了強大而復(fù)雜的調(diào)頻廣播發(fā)射系統(tǒng)。其中，調(diào)頻發(fā)射機是整個發(fā)射系統(tǒng)的核心部分，由多組電源模塊、多組功放模塊、激勵器和合成器等多個功能組件組成，這些功能組件的性能、參數(shù)及工作狀態(tài)均直接影響整個發(fā)射系統(tǒng)的工作效能。

因此，實時監(jiān)控調(diào)頻發(fā)射機和各功能組件的工作狀態(tài)參數(shù)，及時準(zhǔn)確判定并排除故障，對于廣播節(jié)目信號覆蓋及安全播出都具有非常重要的意義。

1 調(diào)頻發(fā)射機數(shù)據(jù)采集和遠程控制系統(tǒng)的組成介紹

如圖1所示，調(diào)頻發(fā)射機數(shù)據(jù)采集和遠程控制系統(tǒng)的組成分為左右兩部分，分別是被控端和控制端。左邊為被控端，也是該系統(tǒng)的物理配置的核心部分，主要由A/D數(shù)據(jù)采集模塊、串口服務(wù)器模塊、交流接觸器、繼電器控制模塊、音頻切換器、各類傳感器等組成。右邊是控制端，它的組成相對簡單，可以和被控端不在同一個地方，只需要在PC機、手機或平板電腦等終端安裝配套的集成系統(tǒng)軟件，接入互聯(lián)網(wǎng)，進行相應(yīng)的系統(tǒng)配置和連接就能作為監(jiān)測控制中心，就可以對被控端各個接入設(shè)備進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集和遠程控制。本文主要介紹以PC終端為控制端的情況。

2 調(diào)頻發(fā)射機數(shù)據(jù)采集和遠程控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能

該系統(tǒng)將控制端作為監(jiān)測控制中心，監(jiān)測和控制多個異地發(fā)射臺站的多套接入設(shè)備的工作狀態(tài)，包括主備調(diào)頻發(fā)射機、發(fā)射臺供配電系統(tǒng)、廣播節(jié)目信號源接收傳輸?shù)仍O(shè)備，可以為地方廣播電視臺運維技術(shù)人員提供高效率可擴展的運維參考服務(wù)。該系統(tǒng)主要包括調(diào)頻發(fā)射機實時數(shù)據(jù)采集和遠程控制兩個方面的功能。

2.1 支持實時數(shù)據(jù)采集

經(jīng)過合理規(guī)劃和安裝，按需設(shè)置接入設(shè)備，利用互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，各模塊相互配合把需要的數(shù)據(jù)實時回傳，運維技術(shù)人員通過有網(wǎng)絡(luò)接入的遠程終端軟件就可以及時了解和掌握接入設(shè)備運行情況，如監(jiān)測調(diào)頻發(fā)射機主備機開機狀態(tài)、調(diào)頻發(fā)射機功率輸出是否在設(shè)定的范圍內(nèi)、調(diào)頻發(fā)射機所在機房溫濕度是否適度、每塊功放模塊工作溫度、電流、電壓、輸出功率等是否正常。圖2是數(shù)據(jù)采集的部分線路連接示意圖，各采集模塊和接入設(shè)備相互連接進行數(shù)據(jù)采集，并將采集到的數(shù)據(jù)一并送至串口服務(wù)器。

2.2 支持遠程控制

經(jīng)過對接入設(shè)備數(shù)據(jù)采集到的結(jié)果進行分析判斷，如果調(diào)頻廣播發(fā)射系統(tǒng)中接入設(shè)備有異?；蛘呃腥粘＿\維，工作人員可以利用控制端通過遠程控制終端發(fā)出開關(guān)量操作指令，借助網(wǎng)絡(luò)繼電器控制模塊執(zhí)行相應(yīng)操作。該系統(tǒng)支持對異地多臺調(diào)頻發(fā)射機及周邊設(shè)備實施遠程控制操作，能夠完成調(diào)頻發(fā)射機主備機應(yīng)急倒換、天饋線系統(tǒng)雙工倒換控制、信號源鏈路切換控制、機房空調(diào)開關(guān)控制等功能。圖3是該系統(tǒng)中遠程控制的部分線路連接圖。

圖1 調(diào)頻發(fā)射機數(shù)據(jù)采集和遠程控制系統(tǒng)原理

圖2 數(shù)據(jù)采集的部分線路連接示意圖

3 各模塊具有的功能

3.1 A/D數(shù)據(jù)采集模塊

該模塊屬于工業(yè)級設(shè)備，具有抗干擾性強、隔離防雷、運行穩(wěn)定、精度高等特點，主要完成主備調(diào)頻發(fā)射機及各功能組件運行參數(shù)的模擬量數(shù)據(jù)采集，可同時完成電流電壓的采集，包括對各傳感器輸出信號的采集，并且能將采集到的模擬數(shù)據(jù)進行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，將數(shù)字信號送至串口服務(wù)器模塊。

3.2 傳感器

繼電器控制模塊作為一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。系統(tǒng)中選用了電流傳感器、光敏傳感器、熱敏傳感器，配合A/D數(shù)據(jù)采集模塊，實現(xiàn)對調(diào)頻發(fā)射機交流電流電壓、直流電流電壓和環(huán)境溫濕度等參數(shù)的監(jiān)測回采功能。

3.3 串口服務(wù)器模塊

該模塊可以將RS-232/485/422串口設(shè)備轉(zhuǎn)換成TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口進行跨外網(wǎng)通信功能，系統(tǒng)中A/D數(shù)據(jù)采集模塊屬于串行設(shè)備，所以該模塊也發(fā)揮著串口設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁作用，主要完成A/D數(shù)據(jù)采集模塊傳來數(shù)據(jù)的實時跨網(wǎng)傳輸。

圖3 遠程控制的部分線路連接圖

3.4 交流接觸器

該設(shè)備的工作原理是將電磁力與彈簧彈力相配合，實現(xiàn)觸頭的接通和分?jǐn)?，有兩種工作狀態(tài)：失電狀態(tài)和得電狀態(tài)。系統(tǒng)中選用了高電流承載能力的交流接觸器，安裝于調(diào)頻發(fā)射機的三相電源輸入端，起到調(diào)頻發(fā)射機電源總控作用，外加控制信號可以靈活執(zhí)行供斷電開關(guān)任務(wù)，為發(fā)射機主備機倒換應(yīng)急播出提供簡單可靠的硬件保障。

該模塊內(nèi)部集成了硬件TCP/IP協(xié)議棧、Socket編程實現(xiàn)，支持多組控制單元，內(nèi)置和遠程終端控制軟件的一對一配對通訊功能，接口分為WiFi、網(wǎng)口、GPRS和RS485多種接口方式，同時具有相同數(shù)量的繼電器輸出和開關(guān)量輸入接口。繼電器控制模塊輸出功能有3種模式，分別是正常閉合、脈沖輸出、延時動作，正常閉合是最常用的模式，如控制各設(shè)備的電源通斷；脈沖輸出是閉合一段時間自動斷開，時間可以手動設(shè)定2 ms～60 min；延時動作是一條指令每路繼電器按照設(shè)置時間自行閉合或者斷開，減少瞬時功率或者邏輯場景實現(xiàn)。

系統(tǒng)中該設(shè)備主要執(zhí)行遠程終端發(fā)出的開關(guān)量操作指令，根據(jù)需要將控制信號傳達給交流接觸器對調(diào)頻發(fā)射機進行遠程控制，也可將控制信號傳送給天饋系統(tǒng)雙工倒換器、信源鏈路等接入設(shè)備進行相應(yīng)控制，并實時反饋遠程控制結(jié)果。

3.5 音頻切換器

該設(shè)備能實現(xiàn)自動或者手動切換音頻信號輸入源，從而實現(xiàn)整個系統(tǒng)的音頻主備切換功能。在調(diào)頻廣播發(fā)射系統(tǒng)中，控制音頻信號源輸入也是非常重要的工作，一般通過光纖、微波、網(wǎng)絡(luò)等形式的信源鏈路完成多路音頻信號作為輸入源，有了該音頻切換器，就可以實現(xiàn)對這些調(diào)頻發(fā)射機的音頻信號輸入源的選擇控制，從而達到自動識別與切換的效果，無須人工干預(yù)，也能夠保證調(diào)頻廣播發(fā)射系統(tǒng)的音頻部分安全有效運行。

4 調(diào)頻發(fā)射機數(shù)據(jù)采集和遠程控制系統(tǒng)軟件

該系統(tǒng)采用遠程終端集成系統(tǒng)軟件進行集中管理，使用的軟件由C++編寫，可安裝在Windows環(huán)境的PC機上，使用了點對點技術(shù)（P2P）做遠程即時通信，具有低時延、高可靠性和高安全性的特點，界面友好，操作簡單，按類別同樣分為數(shù)據(jù)采集和遠程控制兩個方面，相輔相成。一是數(shù)據(jù)采集方面，軟件可虛擬多個Com端口、模擬RS-485串口通信，和硬件模塊一一對應(yīng)，完成對接入設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸并呈現(xiàn)到軟件界面上，讓遠端技術(shù)人員更直觀地了解到各接入設(shè)備的各項參數(shù)。也可對各參數(shù)數(shù)據(jù)進行更新頻次的設(shè)置，如每2 s更新一次，可提高監(jiān)控數(shù)據(jù)的時效性。二是遠程控制方面，通過鼠標(biāo)點擊相應(yīng)按鈕，即可發(fā)出開關(guān)量指令控制繼電器模塊工作，將對應(yīng)控制信號送至各設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)操作，完成對調(diào)頻發(fā)射機的各種控制，如上電、拉閘或主備調(diào)頻發(fā)射機倒換等操作。

5 調(diào)頻發(fā)射機數(shù)據(jù)采集和遠程控制系統(tǒng)特點

5.1 系統(tǒng)運行成本低

一套系統(tǒng)軟件控制多臺接入設(shè)備，按需接入，硬件成本低。且該系統(tǒng)方案用先進技術(shù)手段代替?zhèn)鹘y(tǒng)人

工值守，以極小的代價即可實現(xiàn)調(diào)頻發(fā)射機的數(shù)據(jù)采集和遠程控制。

5.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰簡單

系統(tǒng)由多個功能模塊組成，而且安裝布置簡單，各模塊可相互獨立工作，相互隔離，運行可靠，性能穩(wěn)定，具有較高的可靠性、穩(wěn)定性和安全性。

5.3 系統(tǒng)不受時域和地域限制

系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)控制，只要互聯(lián)網(wǎng)能夠觸及的地方都可以作為遠程控制端或被控端，不受時域和地域的限制，可全天時、全地域?qū)⒉杉臄?shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測控制中心，也可以提高廣播電視發(fā)射臺站布點選址的靈活性。

5.4 系統(tǒng)具有良好的擴展性

系統(tǒng)軟件支持二次開發(fā)、數(shù)據(jù)開源，易于修改和擴展，因此，可以開發(fā)專用應(yīng)用程序（Application，App），并運行于PC端、手機端或者平板等可定制性監(jiān)控軟件產(chǎn)品上，實現(xiàn)對接入系統(tǒng)內(nèi)所有調(diào)頻發(fā)射機及周邊多個功能模塊的監(jiān)測與控制，經(jīng)過改良還可應(yīng)用到電力、電信、能源、交通、環(huán)保等領(lǐng)域。

6 結(jié)語

本文是筆者在參與調(diào)頻發(fā)射機數(shù)據(jù)采集和遠程控制系統(tǒng)的設(shè)計、安裝和調(diào)試工作中學(xué)習(xí)和了解到的相關(guān)知識，也介紹了該系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。筆者結(jié)合調(diào)頻發(fā)射機數(shù)據(jù)采集和遠程控制系統(tǒng)的完成，總結(jié)如下設(shè)計心得：工作人員在設(shè)計、安裝和調(diào)試調(diào)頻發(fā)射機數(shù)據(jù)采集和遠程控制系統(tǒng)中，做了很多測試，也走了彎路，最后選擇采用了市場上現(xiàn)有的高精度A/D數(shù)據(jù)采集模塊、低時延串口服務(wù)器模塊、網(wǎng)絡(luò)繼電器控制模塊等組成一套完整的集成系統(tǒng)，縮短了各種環(huán)境研發(fā)設(shè)計周期，在短時間內(nèi)完成系統(tǒng)的安裝調(diào)試工作。實踐證明，在廣播電視領(lǐng)域，節(jié)目安全播出要求越來越高，在高效率的技術(shù)發(fā)展面前，應(yīng)重視技術(shù)創(chuàng)新，而調(diào)頻發(fā)射機數(shù)據(jù)采集和遠程控制的項目就是一個創(chuàng)新，系統(tǒng)的實施完成不僅能解決傳統(tǒng)運維方式所帶來的一些弊端，提高工作效率的同時還能降低廣播電視發(fā)射臺站運行成本，最重要的是可以降低調(diào)頻發(fā)射機故障造成的節(jié)目停播率，減少安全播出事故， 值得借鑒參考。