陳志軍

（貴州省廣播電視局八二七臺，貴州 畢節(jié) 551700）

0 引言

隨著廣播電視臺站現(xiàn)代化建設(shè)步伐的不斷推進，建設(shè)時間較長的中波發(fā)射臺站機房位置相對偏遠，機房發(fā)射機等設(shè)備存在技術(shù)滯后、線路老化等問題，無法滿足中波廣播建設(shè)發(fā)展的要求[1]。為推進中波廣播電視無線發(fā)射（轉(zhuǎn)播）臺“規(guī)范化、標準化”臺站建設(shè)，本文通過設(shè)計中波發(fā)射機遠程控制系統(tǒng)，并同步實現(xiàn)典型故障應(yīng)急處置，全面提升中波廣播安全播出能力和公共服務(wù)能力。

1 中波發(fā)射機遠程控制系統(tǒng)設(shè)計思路

中波發(fā)射機遠程控制系統(tǒng)的基本設(shè)計思路是，針對中波發(fā)射機正常運行、應(yīng)急干預、故障處置等實施遠程控制和實時監(jiān)管，最大限度地保證中波廣播的安全播出，主要包括以下內(nèi)容。第一，靈活性。遠程控制系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）架構(gòu)進行設(shè)計，完成基于嵌入式Web 服務(wù)器的遠程控制系統(tǒng)實現(xiàn)?？刂贫送ㄟ^瀏覽器輸入正確的網(wǎng)際互連協(xié)議（Internet Protocol，IP）地址后即可訪問該服務(wù)器，實現(xiàn)對中波發(fā)射機的遠程控制。第二，準入平臺同時支持軟件和純硬件旁路部署，具備“不改變用戶網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)配置，靈活選擇有無客戶端部署”的特性[2]，可以根據(jù)具體環(huán)境混合部署，能夠?qū)崟r保障業(yè)務(wù)的高可用性。第三，為技術(shù)人員提供統(tǒng)一的協(xié)同工作平臺，幫助其提高工作效率，為管理人員建立獨立的管控體系以及管控工具，為管理人員對機房控制系統(tǒng)的監(jiān)控提供決策支持，滿足多層多級的權(quán)限需求。

2 遠程控制系統(tǒng)的架構(gòu)及實現(xiàn)方法

中波發(fā)射機遠程控制系統(tǒng)主要由遠程控制對象、數(shù)據(jù)采集分析中心、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管平臺以及終端監(jiān)測平臺等部分組成，系統(tǒng)組織架構(gòu)如圖1 所示。遠程控制對象是發(fā)射臺機房內(nèi)的多部中波發(fā)射機及其相關(guān)設(shè)備。數(shù)據(jù)采集分析中心主要利用采集控制模塊實時調(diào)取發(fā)射機工作數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，通過植入的控制與分析模塊進行綜合分析和判斷，為遠程控制與自動管理提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[3]。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管平臺通過基于通信模塊構(gòu)建的交互網(wǎng)絡(luò)（發(fā)射臺局域網(wǎng)）將發(fā)射機的全部信息傳輸至終端監(jiān)測平臺。終端監(jiān)測平臺中的監(jiān)測終端在得到信息的同時將控制指令通過網(wǎng)絡(luò)回傳至控制模塊，同時利用數(shù)據(jù)庫存儲并記錄重要數(shù)據(jù)。

圖1 中波發(fā)射機遠程控制系統(tǒng)的組織架構(gòu)

2.1 數(shù)據(jù)采集分析中心

數(shù)據(jù)采集分析中心分為高速數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)和嵌入式人機交互子系統(tǒng)兩部分，如圖2 所示。高速數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)負責實時采集發(fā)射機工作數(shù)據(jù)。嵌入式人機交互作為主控中心，協(xié)調(diào)管理各個模塊和資源調(diào)度，并接收現(xiàn)場可編程邏輯門陣列（Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA）端數(shù)據(jù)，將結(jié)果可視化并實現(xiàn)人機交互。主控中心還可以利用通信模塊將獲取的數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦I(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System，MES）和企業(yè)資源計劃（Enterprise Resource Planning，ERP）系統(tǒng)，對工業(yè)數(shù)據(jù)進行云存儲，既降低人工錄入數(shù)據(jù)的風險，又減少人力資源的浪費。

圖2 數(shù)據(jù)采集分析中心的功能組成

其中，主控設(shè)備可采用啟揚IAC-IMX8MM-CM核心板實現(xiàn)，采用四核Cortex-A53和單核Cortex-M4架構(gòu)，能夠提供出色的數(shù)據(jù)處理能力和人機交互體驗，并且可以實時操控電機驅(qū)動模塊，滿足實時操控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理、任務(wù)調(diào)度和人機交互要求。核心板支持1 080p@60 Hz、H.265 和VP9 解碼、移動產(chǎn)業(yè)處理器接口（Mobile Industry Processor Interface，MIPI）高清顯示，具備豐富的接口資源，可實現(xiàn)工業(yè)數(shù)據(jù)采集和控制各種信號和數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的監(jiān)測和控制。

2.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管平臺

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管平臺主要由通用分組無線業(yè)務(wù)（General Packet Radio Service，GPRS）模塊、InRouter 900 路由器、云平臺以及相關(guān)配置的服務(wù)器等組成。發(fā)射機通過采集控制模塊中的以太網(wǎng)接口連接到InRouter 900 路由器，將實時數(shù)據(jù)傳輸至基于GPRS移動網(wǎng)絡(luò)的云平臺，如圖3 所示，使得終端監(jiān)測平臺能夠?qū)崟r調(diào)取發(fā)射機各類信息和傳達控制指令。

圖3 GPRS 移動網(wǎng)絡(luò)模塊

通過將需要聯(lián)網(wǎng)的遠程控制對象、采集控制模塊等設(shè)備進行連接，通過快速動態(tài)建鏈組網(wǎng)，各節(jié)點之間實現(xiàn)信息共享、現(xiàn)場態(tài)勢感知，將不同設(shè)備通過網(wǎng)線與路由器的局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）口連接，終端直連局域網(wǎng)設(shè)備，即可通過路由器進行遠程訪問。管理人員可以通過多跳中繼回傳的信息做出準確判斷，實現(xiàn)任務(wù)快速分配，協(xié)調(diào)技術(shù)人員緊密配合。

2.3 終端監(jiān)測平臺

終端監(jiān)測平臺主要由Web 服務(wù)器、管理軟件等組成。Web 服務(wù)器采用的是2 U 工控服務(wù)器，多網(wǎng)口的設(shè)計使得ARES-2911F 升級到了16 個千兆網(wǎng)口和2 個小型可插拔（Small Form Pluggable，SFP）光口，可以根據(jù)具體應(yīng)用場景自由擴展和配置網(wǎng)絡(luò)接口，以滿足各種不同需求。根據(jù)中波發(fā)射機的工作模式，這里以本地化的方式進行部署，使用管理軟件進行全面維護管理[4]。管理軟件采用B/S 架構(gòu)和Windows 通信開發(fā)平臺（Windows Communication Foundation，WCF）方 式， 在Silverlight 4 Launch Home 環(huán)境完成Web 終端開發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)對各個外圍模塊的初始化配置，讀取/存儲數(shù)據(jù)，根據(jù)指令或程序自動、遠程控制發(fā)射機的工作狀態(tài)，并依據(jù)狀態(tài)控制指示燈的亮/滅。

3 中波發(fā)射機遠程控制系統(tǒng)的典型故障應(yīng)急處置

3.1 中波發(fā)射機開關(guān)機異常

對于中波發(fā)射機而言，開關(guān)機異常可能誘發(fā)重大的安全事故，直接導致發(fā)射機出現(xiàn)不同程度的損壞。常見的故障現(xiàn)象是：開機時，遠程控制系統(tǒng)的終端監(jiān)測顯示發(fā)射機的主用電源出現(xiàn)異常，通過斷電/復電操作后異常顯示并沒有消失。

通過觀察，檢測到電源接點吸附后沒有及時彈出，通過按壓強制彈出后恢復正常，因此判斷是電源接觸器老舊導致開關(guān)機異常。

根據(jù)中波發(fā)射機電源供電電路的邏輯分析，電源電路主要是通過驅(qū)動電路K1、K2 的斷開/閉合，加載/釋放驅(qū)動電壓完成開關(guān)機操作，如圖4 所示。當發(fā)射機正常工作后需要關(guān)機時，出現(xiàn)不斷上壓、降壓，導致驅(qū)動電路K1、K2 重復斷開、閉合，此時主要是由于+30 V 高壓驅(qū)動電源供電異常，觸發(fā)開/關(guān)機邏輯電路故障。

圖4 中波發(fā)射機供電電源的開關(guān)機電路

終端監(jiān)測顯示發(fā)射機處于正常工作時，及時開關(guān)機導致上壓、降壓也沒有引起鎖存現(xiàn)象，則平臺的顯示子系統(tǒng)存在故障，觸發(fā)遠程控制板的控制模塊給出K1 和K2 重復斷開、閉合邏輯指令[5]。對此，更換顯示子系統(tǒng)，發(fā)射機恢復正常。

3.2 中波發(fā)射機工作持續(xù)受擾

3.2.1 故障案例1

技術(shù)人員打開發(fā)射機前端，發(fā)射機會出現(xiàn)自動關(guān)機現(xiàn)象，需要手動開機。

分析判斷：手動開機后發(fā)射機正常，且終端監(jiān)測顯示各組件正常?？紤]是由于打開發(fā)射機前端操作導致某一組件出現(xiàn)接地不良，電源保護機制強制關(guān)機。

應(yīng)急處置：通過分析子系統(tǒng)的逐段檢測結(jié)果，分析判斷是輸入板電路的接地電容虛焊誘發(fā)故障。因此，二次焊接元器件，之后發(fā)射機恢復正常。

3.2.2 故障案例2

發(fā)射機的功放電流顯示數(shù)值略低于正常區(qū)間值。

分析判斷：考慮是分流器電阻的接地端松動，不能確?？煽拷拥剡B接。

應(yīng)急處置：接地端牢固后連接至電源箱，確?？煽拷拥睾蟀l(fā)射機恢復正常。

3.2.3 故障案例3

發(fā)射機正常工作，突掉高壓后緩慢上壓。

分析判斷：檢測發(fā)現(xiàn)，K1 閉合后K2 沒有動作，而后K1 斷開，K2 仍沒有動作?？紤]是由于K2 驅(qū)動信號遭受干擾后觸點脫落，導致掉電。

應(yīng)急處置：K2 輸出端觸點連接500 pF 的電容后接地，通過隔直電路有效降低干擾。

3.2.4 故障案例4

門開關(guān)異常，導致K4 無法閉合，發(fā)射機關(guān)機后無法正常開機。

分析判斷：當K3、K4 閉合，K1、K2 驅(qū)動電路會為發(fā)射機提供電源。當開關(guān)行程磨損嚴重，會導致聯(lián)鎖故障。

應(yīng)急處置：門開關(guān)作為易損件，應(yīng)定期維護和更換。

4 結(jié)語

本文深入研究了中波發(fā)射機遠程控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，創(chuàng)新了設(shè)計思路，規(guī)范了實施流程，有效提升了系統(tǒng)的遠程控制能力；詳細闡述了發(fā)射機系統(tǒng)運行中常見的典型故障，針對設(shè)備問題、技術(shù)難點提出了可行性強的解決措施，有效保證了中波廣播的安全播出。