发射机播音监测系统

发射机播音监测系统（精选八篇）

发射机播音监测系统 篇1

随着网络和自动化控制技术的飞速发展, 建立播音设备中央控制系统 (以下简称“中控系统”) 已成为各发射台站技术改造的必然趋势, 这也是提高台站工作效率、确保播音质量的有效手段, 并为各台站逐步向“有人留守、无人值班”的新型运维模式过渡打下坚实的基础。

对于大功率短波发射台来说, 具有发射机数量多、播音任务重、倒频倒天线操作频繁等特点, 这些, 又对中控系统的可靠性提出了更高的要求。中控系统对全台播音设备进行实时控制, 包括发射机的开关机、天线的切换、音频信号的选择以及供电系统的监控等等, 它就像全台播音系统的大脑, 能够准确高效、协调有序地控制所有播音设备共同完成播音工作, 然而, 正因为中控系统在发射台中担当着重要的核心角色, 因此其一旦出现故障, 势必会对播音安全产生影响, 甚至造成整个播音系统的瘫痪。中控系统设计时, 必须考虑建立有效的备份机制, 以确保控制核心的安全可靠, 进而为发射台出色完成播音工作提供强有力的保障。

2 Thales StationMaster Plus中控系统备份机制介绍

作为世界上最先进的大功率短波发射机之一的TSW2500型500kW短波发射机, 其所配套使用的中控系统为Thales StationMaster Plus中控系统 (下文简称Thales中控系统) , 该中控系统本身就有着一套完善的备份机制。在几年的运行实践中, 凭借着该系统备份机制的实时保护, Thales中控系统在遇到主用设备故障时, 都可自动切换, 及时启动热备装置, 从未出现过系统停机、失控等情况, 系统的可靠性得到了台站技术人员的一致认可。图1为Thales中控系统框图。

Thales中控系统主要由中控主机、中控备机、PLC控制器、KVM切换器等设备组成, 这些设备都连接到中控系统网络交换机上, 通过TCP/IP网络传输数据。中控主机和中控备机是整个控制系统的控制核心, PLC控制器可适时发送切换指令, 实现整机热备功能;KVM切换器可将外设在中控主机和中控备机之间进行切换。

Thales中控系统这种独特的系统结构, 正是为了实现它功能完善的备份机制而设计的。下面本文将对Thales中控系统的备份机制做进一步解析。

Thales中控系统的备份机制非常完善, 分为三级:第一级是中控系统工控机本机的数据实时备份, 第二级是中控系统的主备工控机之间的数据实时备份, 第三级是中控系统工控机的整机实时热备份。

2.1 Thales中控系统工控机本机的数据实时备份

中控主机和中控备机是两台性能较强的工控机, 控制软件及所有运行数据都存储在工控机的硬盘中, 由于中控系统是常年不间断地连续工作, 工控机硬盘的寿命也大打折扣, 硬盘故障时有发生, 为了防止由于硬盘意外损坏而造成系统瘫痪或重要数据丢失, 中控主备机都安装了两块硬盘, 并由磁盘阵列卡控制, 构成RAID (独立磁盘冗余阵列) 。

RAID是一种把多块独立的硬盘 (物理硬盘) 按不同的方式组合起来形成的一个硬盘组 (逻辑硬盘) , 从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份能力。组成磁盘阵列的不同方式成为RAID级别 (RAID Levels) 。数据备份的功能是在用户数据一旦发生损坏后, 利用备份信息可以使损坏数据得以恢复, 从而保障了用户数据的安全性。在用户看起来, 组成的磁盘组就像是一个硬盘, 用户可以对它进行分区、格式化等等。总之, 对磁盘阵列的操作与单个硬盘一模一样。不同的是, 磁盘阵列的存储速度要比单个硬盘高很多, 而且可以提供自动数据备份。目前, 对RAID级别的定义, 已获得业界广泛认同的有4种:RAID 0、RAID 1、RAID 0+1和RAID 5。

本系统采用的是RAID 1。RAID 1是两块硬盘数据完全镜像, 安全性好、技术简单、管理方便、读写性能均好。因此, 中控系统工控机中的两块硬盘的数据是完全相同的, 在其中任何一块硬盘出现故障时, 系统均不会受到影响, 这就有效地从数据存储介质方面保证了系统的可靠性。

在实际使用中, 工控机的某块硬盘发生故障时, 控制界面会发出报警, 但系统运行不会受到任何影响, 技术人员用新硬盘替换掉故障硬盘后, 磁盘冗余阵列会自动建立, 确保工控机本机的数据安全。

2.2 Thales中控系统的主备工控机之间的数据实时备份

虽然有了上述的数据保护机制, 但是工控机还是有可能由于其它原因而停止工作, 一旦中控主机出现这种情况, 一些关键的系统数据就有可能丢失, 在Thales中控系统中, 为了保证数据安全, 尤其是系统运行的关键数据不丢失, 中控备机担当了保护数据的重要角色, 时刻保持着与中控主机系统数据的完全一致。为了实现这一目标, 中控备机完成了以下工作:

(1) 不断地检查中控主机中相关的系统文件是否修改, 并更新本机中相应文件;

(2) 不断地检查中控主机中控制系统的日志文件是否修改, 并更新本机中相应文件;

(3) 不断地检查中控主机中控制系统运行图是否修改, 并更新本机中运行图文件;

(4) 根据中控主机中控制系统数据库, 同步更新本机中的数据库。

以上工作实现了中控系统的关键运行数据的实时备份, 确保了在中控主机整机出现故障时, 也不会造成运行数据丢失, 进一步提高了整个中控系统的可靠性。

2.3 Thales中控系统工控机的整机实时热备份

整机实时热备份是Thales中控系统中级别最高的备份机制。图1中的中控备机就是该系统的热备机, 它是一台与中控主机配置完全相同工控机, 具备控制整个系统的能力, 与中控主机在同一网络中, 时刻处于预备状态。中控主机和中控备机各有一套控制程序, 正常状态下, 由中控主机控制整个系统, 当中控主机出现故障时, 中控备机会第一时间接管控制, 实现控制核心的整机备份保护。

(1) 正常状态

中控主机和中控备机在正常状态下都会发出一个“心跳信号”, PLC控制器会通过网络来接收这个信号, 信号正常时, 说明中控主、备机都处于正常工作状态, 此时中控主机的控制程序在起作用, 中控备机的控制程序处于预备状态, KVM切换器将外设切换到中控主机上。

(2) 中控主机出现故障

中控主机出现故障时, 它的“心跳信号”也就停止发送了, PLC控制器监测到中控主机“心跳信号”中断后, 会在第一时间向中控备机发送指令, 启动中控备机的控制程序, 使其全面接管中控系统, 与此同时, PLC控制器也会发送指令控制KVM切换器, 将外设切换到中控备机上。

(3) 恢复到正常状态

中控主机故障排除, 正常启动后, 会继续发送“心跳信号”, PLC控制器监测到中控主机的“心跳信号”正常后, 立刻向中控备机发送指令, 关闭控制程序, 将控制权交还给中控主机, 与此同时, PLC控制器也会发送指令控制KVM切换器, 将外设切换回中控主机上。此时, 整个系统恢复到正常状态。

3 结束语

发射机播音监测系统 篇2

关键词：短波发射机；监测自动化；设计

中图分类号： TN83 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）12-137-2

0 引言

现阶段，广播电视行业正在逐渐地改变人们的日常生活。近年来，广播工作在传递正能量信息、增强人民幸福感等工作上发挥了显著的作用。广播信号发射工作对设备依赖程度较高，因此需要保障各类广播设备的质量。短波发射机在广播信号发射等工作中应用频繁，鉴于短波发射机工作量较大、人工维护成本较高的现状，应当开展短波发射机自动监测系统设计工作。

1 短波发射机及自动化系统

调谐系统、控制系统以及冷却系统等是短波发射机的主要构成成分，各系统相互协调、共同发挥作用。国内应用最为普遍的短波发射机型号为PSM100Kw，该型号的短波发射机性能稳定、功能全面，能够较好地完成信号传递与发射等任务。

短波发射机自动化监测系统由外围设备、内部板卡以及接口控制板等构成。短波发射机的外围设备与接口控制板卡构成复杂，其中马达缓冲板、马达驱动放大板以及调制器模板等硬件是接口控制板卡的主要构成成分。短波发射机的载波频率输出功能由频率合成器与频率预制板实现，驱动马达的控制由马达驱动放大板负责[1]。

计算机内部板卡由数字量数据采集卡、模拟量输出卡以及转换数据采集卡等元件构成。输入输出与隔离发射机数字量开关信号的工作由数字量数据采集卡负责，模拟量输出卡则负责控制调谐电动机的运转。

主机机箱、取样板以及传感器等元件是辅助硬件设备的主要组成成分。取样板的作用是对电压、电流以及偏压等数据进行取样。传感器负责采集诸如电压、电流、压力、温度等数据。

2 短波发射机自动监测系统需要支持的功能

为了最大程度地保障短波发射机自动化监测系统的质量，必须明确监测系统需要实现的功能。结合国内广播行业工作状况，认为短波发射机自动化监测系统必须具备模拟量监测、故障记录、故障报警、查询故障与设备运转信息以及运行数据记录等功能。除此之外，自动监测系统还需要支持用户管理以系统维护功能，如此方能最大程度地提升短波发射机的运行质量与效率。

为了实现上述功能，短波发射机自动化监测系统应当具备多种功能模块，其中包括数据管理模块、信号处理模块、系统管理模块以及信息采集模块等。

3 自动化监测系统的技术

3.1 客户层技术

系统客户层技术选型工作极为重要，决定了自动监测系统的用户体验。客户层技术的选型工作必须要保障系统客户端具备高效、方便等优势。目前，认为JSP+AJax技术与Web技术能够较好地提升客户端的交互性。作为一种简单易行、可靠安全的技术，JSP技术在各大自动化系统客户端构建与升级工作中发挥了重要的作用。Ajax技术是一种复合型的技术，该技术支持自动化监测系统的更新与升级[2]。

3.2 中间层技术

SSH技术比较适合短波发射机自动化监测系统的中间层设计工作。作为一种三层框架技术，SSH技术的适用性与实用性较强，在自动化系统设计中应用非常广泛。

3.3 数据库层技术

经验表明，在数据库层设计中选用关系数据库能够收到良好的应用效果，主要是因为关系数据库支持相同的核心模型，并且数据库层技术应用非常普遍，大量应用案例关系数据库技术在实用性与适用性方面表现卓越。此外，关系数据库支持结构化查询语言，对自动化监测系统的操作体验提升工作大有裨益。

4 自动监测系统设计

4.1 数据库设计

①选择数据库管理系统。短波发射系统软件信息与各项运行参数是短波发射机自动化监测系统数据的主要构成成分。现阶段，Microsoft SQLSevrver数据库应用较为广泛，实际应用效果颇佳，因此，建议在短波发射机自动化监测系统数据库层设计工作中采用Microsoft SQLSevrver 数据库技术，如此能够最大程度地提升数据库的稳定性以及运行质量。

②数据库设计。为了保障自动监测工作的质量，短波发射机自动监测系统设计工作必须确保数据库具备较强的实用性、适用性以及逻辑性。自动监测系统的数据库是储存各类重要信息的主要结构，一旦发生问题将引起系统瘫痪，从而会造成经济损失。

③安全设计。短波发射机的安全保障工作极为重要，为了有效地保障人员与设备的安全，需要严格控制安全设计工作的质量。通过查阅相关技术应用文献，认为可以在安全设计工作中应用MD5算法。作为一种先进的单项散列算法，MD5算法的保密性性极好，能够有效地保障数据库中信息的安全，同时支持用户识别功能[3]。

在系统中应用Acegi安全框架，通过相关过滤器技术实现身份验证功能，从而保护系统各类信息的调用工作，防止非法或者不合理信息调用行为的发生。

④数据库设计的问题及解决对策。乱码是数据库设计工作中最为常见的一类问题，严重地影响了系统的工作质量与效率。通过分析，可以得知字符编码紊乱是引发乱码问题的主要原因。在出现乱码问题后，可以采用过滤器法、字符编码转化法等方法，实践证明，上述方法具有较强的可行性、应用成功率颇高。

4.2 硬件系统设计

目前，市面上的主要有嵌入式控制器、可编程逻辑控制器、工业控制计算机以及单片机等监测系统设备。其中单片机的成本最低，但是客观地看，单片机缺陷较多，其开发周期较长，并且不具备良好的抗干扰能力，因此不推荐在自动监测系统中应用单片机。可编程逻辑控制器即是PLC，该控制器的软硬件非常成熟，具备良好的稳定性，美中不足的便是成本较高。工业控制计算机与PLC都具备较好的稳定性，但是该种控制器的后期维护保养具有较高难度，间接地增加了运行开发的成本。

嵌入式控制器稳定性好、抗干扰性强，开发成本适中，所以建议在硬件系统设计工作中采用嵌入式控制器，从而实现既保障自动监测系统质量又控制开发成本的目的。接口电路硬件改造工作必须严格遵循相关的技术规范与国家标准，确保改造后的硬件能够正常发挥作用。下图为嵌入式控制器外形图：

4.3 软件系统设计

①开发环境与设计原则。短波发射机自动监测系统中的软件系统设计要遵循简洁实用的原则，确保操作界面简单大方，能够满足用户的各项要求。操作界面需具备护眼功能，如此能够有效地保护值班人员的视力。菜单级数最好不要超出3级，否则会造成操作拖拉的现象。字体颜色选择较为重要，建议采用绿色字体，既能够体现界面整洁明亮的效果，又可以在一定程度上防止值班人员出现视觉疲劳。界面采用SQL后台数据库，选用Web服务器。

②模块设计。需要做好软件系统模块设计工作，使得系统支持故障报警、数据管理等功能。客户端软件支持储存数据的查询，查询工作要求在最短时间内完成。系统需要支持保存近一个月数据的功能。软件系统登录界面包括数据管理界面、系统设置界面、显示主界面以及登录界面等。

5 结语

短波发射机自动化监测系统的设计工作具有重要的现实意义，为此，技术人员必须要充分了解各项设计要求、积极提升自身综合素质、善于借鉴优秀设计经验，如此方能最大程度地保障自动监测系统的质量。

参 考 文 献

[1] 吴海军.短波广播发射机技术的发展探讨[J].科技创新与应用，2015（18）.

[2] 李晓义，刘蓉.发射机房运行监控系统设计与实现[J].数字技术与应用，2013（04）.

论中波发射机智能化监测系统 篇3

1中波发射机检测控制系统

中波发射机检测系统主要有3方面的内容。第一,取样电路。确保在工作的过程中,能够对样品进行取样处理。第二,比较电路。在工作中,应该将实际的信号与标准的信号进行对比处理。第三,先转换好电路,在前面两项工作确保顺利的基础之上,将交流信号转变为直流信号,保证中波发射机工作的顺利进行。

2中波发射机智能化检测控制子系统

2.1信号源子系统

该系统的主要功能:在备用信号源正常的情况下,当播出的信号源没有音频时,可自动切换到备用信号源;可实现远程的人工切换和自动切换对信号的监听监视工作;当信号源优先切换选择时,可实现远程控制人已信号源主备状态。

2.2电力子系统

电力子系统的主要功能就是实时监测供电和交流配电的工作状态,当两路外电都断电的情况下,外电能够自动回复并倒回外电供电。同时,还对外电的停电时间及恢复时间等进行实时的监测,远程显示稳压器、电力系统工作情况,UPS的工作参数、柴油发电机的工作状态,并能够读取电流、频率等至少6个相关的参数等。

2.3广播信号监听系统

广播信号监听系统的主要功能是对每路的广播信号进行监听,能够对广播进行音量的调整,不仅能实现手动选择性的监听,还能实现自动循环的监听。

2.4发射机子系统

发射机子系统的主要功能是检测每部发射机的发射功率、输出驻波比、工作温度等,并可通过监控界面进行显示,在自动的状态下,当发射机的发射频率等发生错误时,能够初步判断哪部分出现了问题,实现系统的稳定性,不容易产生误倒机现象。也可设置系统工作状态进行人工倒换等工作,但应注意,在倒机时不能带高压倒机,天线不到位的情况下也不能倒机。

2.5环境安防子系统

该子系统的工作主要是用温度、湿度及探头对调配室、发射内机房的环境数据进行采集,然后管理器对环境安防子系统采集的数据进行处理,同时利用其安装摄像头等工作,可观察各处的实时动态。

3系统的实现

3.1发射机控制层

发射机控制层负责对发射机进行数据采集和实时控制。采集参数包括输出功率、反射功率、调制度、驻波比、各级电压和电流等模拟量;包括门连锁、通讯状态和运行状态等最多24个开关量。运行控制包括开关机控制、定时开关机、功率调整和主备机倒换等。运行过程监控包括参数监控、故障报警(如声音报警、光报警、短信提醒)、故障定位、故障处理等。这一层主要是通过数据采集器、实时控制单元PLC以及RS485通讯单元组成。其中PLC是核心,既从数据采集与控制板获取发射机数据,同时也通过数据采集与控制板输出控制信号。

3.2后台系统监控层

后台系统监控层由工控机、监控软件、数据服务器和数据库组成。用RS-485总线将PLC实时采集的数据安全可靠地传输到后台系统监控层。监控软件通过监控界面呈现给值机员,监控界面是值班人员与监控管理之间进行联系的媒介,设计的好坏直接影响本监控系统软件的可操作性、可用性,因此,监控界面必须简单易操作,显示界面清楚明了。

3.3远程监控与管理

随着网络技术的发展,远程监控管理技术也在蓬勃发展。发射台远程监控与管理在功能上可以实现在异地远程机房准实时查看各发射台发射机的运行状态运行参数,并远程发布相关指令,真正实现有人留守、无人值班。发射机的历史数据、自动生成报表,按照统一格式打印报表。

4结语

中波发射机智能化监测系统是以高科技手段为核心的,采用先进的信息数字化技术及网络化的监控平台、自动化控制技术等,建立智能化的检测系统,确保节目的安全播出,为正常运行提供了保障,预防并及时发现故障,提高设备运行稳定性与可靠性,促进监测控制系统工业不断进步。

摘要：随着监测控制在设备运行中的广泛应用,我国的中波发射机职能化监测系统得到了快速的发展。本文以中波发射机检测控制系统为出发点,主要探讨了中波发射机智能化检测控制的信号源子系统、电力子系统、广播信号监听系统、发射机子系统及环境安防子系统等5个子系统,并提出了中波发射机的智能化监测控制系统未来发展趋势,旨在为今后的研究提供理论基础和技术指导。

关键词：中波发射机,智能化,监测系统

参考文献

[1]张建国.全固态中波发射机音频优化电路的原理分析[A]//2006全国广播电视发射技术论文集(1)[C].2006.

发射机播音监测系统 篇4

在汽车的高速行驶中, 轮胎故障是所有驾驶员最为担心和最难预防的, 也是突发性交通事故发生的主要原因。据统计, 在国内的高速公路上, 由爆胎引发的交通事故占事故总数的70%。在美国, 这一比例更是高达80%。爆胎造成的经济损失巨大。导致轮胎故障的主要因素有:气压、温度、负荷、速度、路况、环境温度、连续行驶时间等, 其中气压和温度影响最大。为解决这一难题, TPMS应运而生。TPMS主要用于在汽车行驶时实时地对轮胎压力和温度进行监测, 保证汽车高速行驶的安全性能, 并通过有效控制车速及连续行驶的时间来调整轮胎气压和温度, 保证安全行驶。

2 发射系统硬件设计

发射系统模块由SP12传感器、PIC16F876单片机、射频发射芯片MAX1479和电源组成, 如图1所示。

数据采集部分:PIC16F876通过SPI接口向传感器SP12发送控制信息, 传感器将温度, 压力数值传送给单片机进行处理, 单片机向SP12传感器发送的控制信息如表1所示;NCS为片选信号与连接, 低电平有效;为了降低发射模块功耗, MCU采用定时唤醒的工作方式, 定时信号由SP12的WAKEUP提供, 每6ms产生一次唤醒信号;为了防止模块产生跑飞等问题, SP12的RESET约每51分钟输出一个脉冲信号对MCU复位;MCU中, RA5复用为SPI接口的片选接口, 本系统中MCU设为主机, 因此必须接高电平。

数据发射部分:MCU采取内置RC振荡模式, 以降低功耗和电磁干扰, 同时因为RC振荡模式的启动时间短, 有利于降低系统功耗, 而鉴于RC振荡的精度不高, 频率不够稳定, 对MCU与RF芯片的通讯同步有较大影响, 而MAX1479的CLKOUT脚是一个可编程的时钟输出引脚, 可以用该时钟信号提供准确的发送波特率。考虑到FSK方式的抗干扰能力更强, 因此发射方式选择FSK方式。MAX1479的Mode引脚高电平表示使用FSK工作模式, 低电平表示使用ASK方式。DIN引脚输入串行数据, PIC16F876单片机将从SP12传感器接收来的压力、温度数据进行处理, 打包后通过普通I/O端口发送至MAX1479, 以无线的方式发射出去;Clk0和Clk1用来选择晶振输出频率的值, 通过CLKOUT引脚输出, 作为MCU的时钟输入。

电源部分:锂亚电池的比容量是所有电池中最高的, 而且90%以上的电量可以在稳定的工作电压上输出, 适应温度范围很宽, 自放电极小, 保质期可长达10年, 因而非常适合TPMS的工作需要, 因此本系统采用TADIRAN的长效锂亚硫酰氯扣式电池TLH-2450。

3 发射系统软件设计

发射系统的编程主要是针对PIC16F876的操作, 程序由PIC16F876初始化、外部中断程序、数据测量子程序、数据处理子程序组成。主程序流程图如图2所示, 系统初始化之后单片机进入休眠模式。该系统采用定时唤醒的方式, SP12的WAKEUP引脚接PIC16F876的外部中断引脚RB5, 每6ms产生一次唤醒单片机的信号, 使单片进入中断模式, 从而唤醒单片机进行数据的测量、处理及发射。中断服务程序流程如图3所示。

数据测量子程序中单片机向SP12传感器发送控制命令, 读出SP12内的测量数据, 这些数据包括:温度, 压力数据。

数据处理子程序中数据处理部分采用防脉冲干扰平均值滤波法。脉冲干扰比较严重的场合, 如果采用一般的平均值法, 则干扰会"平均"到结果中去, 不易消除由于脉冲干扰而引起的误差, 一次可先去掉N个数据中的最大值和最小值, 然后计算N-2个数据的算术平均值。为了加快测量速度, 一般N取4。

由于检测模块工作条件比较恶劣, 为了加强稳定性和可靠性, 除了使用FSK调制方式以外, 对数据进行了曼彻斯特编码, 并采用CRC循环冗余码检验技术。CRC检验原理是在一个P位二进制数据序列之后附加一个q位二进制检验码, 从而构成一个总长为m=p+q位的二进制序列。CRC检验的关键是生成多项式的选择, 本系统采用CRC-CCITT, 生成多项式, 为了提高运算效率, 并且考虑到单片机程序存储空间有限, 采用半字节查表法。监测模块中的MCU发送数据时以数据帧方式进行, 通过数据帧的前导位唤醒接收模块, 数据帧包括:前导位16位、轮胎ID位24位、压力值8位、温度值8位和校验和16位。

结束语

介绍了由英飞凌公司的智能传感器SP12、Microchip公司的主控芯片PIC16F876和Maxin公司的射频发射芯片MAX1479为主要芯片的无线轮胎压力监测系统发射模块的总体设计方案。由于系统位于轮胎内部, 所以必须节电, 本系统在硬件上选取体积小、低功耗的微控制器PIC16F876, 并且采用耐用的锂电池供电;软件上采用定时唤醒的方式, 单片机在大部分时间内处于休眠状态, 唤醒时才工作, 这样大大降低了功耗, 延长了电池的使用寿命, 使监测模块与轮胎寿命匹配。

摘要：针对由于高速公路上汽车压力及温度过高的原因导致的爆胎问题, 设计了无线轮胎压力监测系统 (TPMS) 发射系统的解决方案, 包括发射系统的硬件和软件设计方案。发射系统模块硬件由英飞凌公司的智能传感器SP12、Microchip公司的主控芯片PIC16F876和Maxin公司的射频发射芯片MAX1479等部分构成;软件采用汇编语言编程, 实时性高。该模块可以实时监测轮胎的压力和温度, 并且具有体积小、低功耗和低成本等特点。

关键词：轮胎压力监测系统,低功耗,PIC16F876,SP12

参考文献

[1]陈国先, PIC单片机原理与接口技术[M].北京:电子工业出版社, 2008.

[2]赵子亮, 李杰.使用条件对轮胎使用寿命的影响[J].专用装置零部件, 2005, 4:34-35.

[3]Jackmalus.国内外汽车电子技术发展现状和趋势分析[J].电子工程专辑, 2006, 12, 8.

[4]张平安.16位循环冗余校验码 (CRC) 的原理和性能分析[J].通信, 2002.

[5]颜重光.新型实用传感器应用指南[M].北京:北京电子工业出版社, 2003.

[6]ToshioYamagiwa Masayoshi orita, Tomoyuki Harada.Development of a tire Pressure monitor-ing system for motocryeles.JSAE Review2003 (24) :495-496.

电视发射机房监测控制系统 篇5

厦门广电集团发射中心203台电视发射机房拥有5部10kW电视发射机, 分别发射不同的节目内容, 有着不同的开、关时间。这么多机器和视音频信号, 如果所有操作和监听、监视完全由一两个值班员人工来完成, 是很难于保证不出差错的, 以往多年的实践证明了这一点。

为了进一步确保安全播出工作的顺利完成, 引入先进的技防手段来对机房设备进行集中监测、报警和控制是十分必要的。基于以上目标我们和厦门尚为科技有限公司密切合作, 开发了“电视发射机房监测控制系统”。因为我们的电视发射机房包含了4种不同厂家的发射机, 分别有德国R&S公司的、日本东芝公司 (TOSHIBA) 的、法国THALES公司的和北广厂的电视发射机, 涵盖了国内普遍使用的主流机型, 因此该系统具有很广泛的参考借鉴价值。

2 系统需求分析

任何系统的设计首先都要理清楚需求是什么, 这也是系统所需要达到的目标。经过仔细的分析考虑, 我们提出了对发射机进行状态监测、操作控制以及机房环境参数监测等方面的需求, 并对关键细节和重要事项做出了明确要求。

2.1 监控对象

现有5个频道的节目, 每个频道都有主、备机, 共10部发射机;环境包括三个场所:电视发射机房、调频发射机房、总控室;环境参数指各机房温度、各机器进出风口温度、进入各电视发射机的三相电源电压, 还包含保安门禁状态监控等等。

2.2 监控目标和要求

对5个频道的发射机主备机的工作状态和主要运行参数进行监测, 并将它们直观地显示在计算机软件界面上, 对于异常状态 (根据各参数所设定的上、下限参考值来做出判断) 提供实时 (1秒内) 声光报警和短信报警, 明确提示异常部位。要求软件提供通过人工对电脑鼠标的操作实现对发射机进行开关机、升降功率、主备机和同轴开关切换等控制功能, 同时要求软件能通过对下位机的设置, 通过下位机实现自动开关机 (开关机时间可设置) 、自动主备机和同轴开关切换 (切换条件可设置) 的功能。

对机房温度和机器进出风口温度以及机器三相电源电压、电流进行监测, 才能做到对机器可以正常工作的外部环境心中有数, 异常时自动提醒, 以便技术人员及时做出反应。当有人通过机房的门禁系统进入机房时, 在总控室给出声光报警提示。

为安全起见, 整个监控系统在一个独立的封闭以太网 (控制网) 内运行 (该网络已经存在, 基本不用再投入资金) , 该网络与办公网 (具有互联网出口) 之间需要一个特殊设计的网关来连接, 用于彻底过滤外网中的病毒及黑客程序对控制网的入侵, 同时, 通过该网关在外网能做到用客户端软件来对控制网内的设备运行情况进行监视 (但不允许控制) 。

系统必须在软硬件上都非常稳定可靠, 同时软件上要建立机器设备的运行日志, 以便对历史数据进行调阅查看。

2.3 硬件架构

采用分布式控制方式, 在上层是用于控制的以太网, 下位机采用工控级的PLC面对机器, 每个频道 (主、备两部发射机, 以及一个同轴开关) 共用一个独立的带触摸屏的PLC, 该PLC既有面对机器设备的接口 (用于同机器内部的控制器进行通信) , 又有以太网接口以便连入控制以太网。环境监测用2个独立的带触摸屏的PLC, 一个用于电视机房, 另一个给调频机房和总控机房共用。

要求下位机系统能脱离控制网独立运转, 当控制网存在问题时, 要能在本机的PLC触摸屏上进行所有的设置和操作。

2.4 软件架构

采用C/S架构, 控制网内运行监测控制软件;外网运行只监测不控制的监视软件, 可采用B/S架构。数据库用SQL SERVER平台。所有关键算法都需经过严格测试, 不能有任何差错。机器运行日志要求能按日期、机器号、故障类型等查询, 并能生成EXCEL表格。

2.5 合作开发

无论是下位机的软件还是上位软件, 应用方都派人参与, 以便开发方与需求方的充分沟通, 双方共同拥有所有软件的源代码, 并遵守共同签署的保密协议。这样做能保证做出来的系统得到长期的维护和升级, 不致于因为开发方的业务转型或人员流动导致系统瘫痪, 最大限度保护政府投资。

2.6 工艺要求

按工控场合的工艺要求, 合理选择各种线材和器材, 布线整齐, 走向合理, 抗干扰能力强, 连接可靠, 方便检查和维护, 并做好清晰的线缆标签。

3 系统实施方案

3.1 明确系统功能

(1) 发射机监控:对现有5个频道的主、备机, 共10部发射机的工作状态和主要运行参数进行监测、记录, 并可供查询。对每部发射机的常规操作 (如开关机、升降功率等) 提供计算机界面上可控制功能 (图1) 。

(2) 主备机切换:实现主备机之间切换和开关机操作, 可设置为自动或人工方式。所有操作功能在下位机上实现, 可以脱离计算机网络工作。通过上位机则可以手动控制主备机的切换。

(3) 环境监测:对机房温度和机器进出风口温度以及机器三相电源电压、电流等进行实时监测和记录, 并可供查询。

(4) 故障报警:在其他模块的监测数据异常或控制动作异常时, 根据设定的报警规则发出声光报警和短信报警。

3.2 确定系统架构和网络拓扑

图2为分散控制、集中管理的模式。

(1) 每一套主、备机由一台PLC负责控制, 机房环境参数的控制使用一台独立的PLC, PLC通过以太网口接入控制网的交换机。在脱离以太网的情况下, PLC可以独立完成对发射机的所有控制, 即在PLC的触摸屏上可以直接对发射机进行各种控制, 包括主备机切换、升降功率、开关机等等, 也可以进行各种自动操作的条件设置。

(2) HMI Server通过各个PLC采集10台发射机的状态数据和机房环境参数。实现抄表数据的存储、归类、查询等功能。

(3) 控制网段的监控电脑可以通过IE浏览器监视发射机状态和机房环境参数, 并执行系统管理, 开关机、升降功率和主备机切换等操作。

(4) 控制网段和办公网段之间用防火墙进行隔离, 为了保证安全性, 办公网段和控制网段之间只允许指定的协议在指定的主机之间通讯。

3.3 主要连接和信息流

(1) 发射机和PLC之间的使用RS485连接, RS485的传输距离和抗干扰能力都要优于RS232, 更方便布线 (图3) 。

(2) PLC通过以太网口直接接入本地局域网, HMI Server可通过工业标准MODBUS TCP协议和PLC进行通讯, 获取发射机的状态, 或发出控制指令。对发射机的所有操作均通过PLC执行。

(3) PLC对同轴开关的控制和环境参量的获取, 都通过内置的数字及模拟I/O进行。

(4) 整个PLC控制系统的控制功能和显示功能都集中在一台一体化PLC上, 更易于管理和维护。

4 下位机硬件选型和上位机开发平台

4.1 硬件选型

根据以上系统需求, 我们选择了XLt系列的OCS (操作员控制站) 做为控制用PLC。选型理由基于其如下特性 (1) 首次使用可移动的MicroSD存储器; (2) 内置I/O和网络; (3) CsCAPE一体化编程软件。

4.2 软件开发平台

我们选择力控组态软件作为上位机的开发平台。使用组态软件使得我们可以把注意力集中在监控软件的功能本身, 而不是软件架构实现和软件代码上面。

力控组态软件具有以下特点:

(1) 管控一体化的软件

强大的Web功能和Internet/Intranet浏览器技术, 直接支持多文档。W W W功能全部用V C++实现, 因此当在Internet上远程访问监控界面时, 具有更好的实时性。同时易于使用ASP等快速开发工具构建B/S系统结构, 并可以直接访问单窗口。

国内领先的网络体系构架, 支持B/S和C/S访问方式, 支持多层次网络冗余及故障切换。提供多重冗余结构, 支持I/O设备冗余、网络冗余、数据库冗余等。

在基于PC控制的“软PLC”套件得到大量应用的基础上, 控制策略生成器更加完善和符合现场特点, 轻松的基于PC构建复杂控制系统。

设备通讯和力控网络节点支持GPRS、CDMA等移动通讯功能;GSM手机短信报警管理系统方便管理报警信息。

重新设计的加密系统, 支持工程加密。

(2) HMI/SCADA系统

重新设计的HMI开发系统, 更多的组件和控件来方便您构成强大的系统;丰富的函数和设备驱动程序使得集成更容易。

增强的过渡色与渐进色功能, 从根本上解决了很多同类软件在过多使用过渡色、渐进色时, 严重影响界面刷新速度和系统运行效率的问题。

优化设计的工具箱和调色板, 在颜色选择时更直观、方便;开发更灵活, 更多的矢量子图, 制作工程界面更快捷。

提供面向对象编程方式, 内置间接变量、中间变量、数据库变量, 支持自定义函数, 支持大画面和自定义菜单, 方便构造强大的企业级运行系统。

脚本类型和触发方式多样, 支持数组运算和循环。

(3) 开放性

直接EXCEL VBA的方式访问数据库。

符合工程规范的设计:更多的功能组件是为了满足工程技术人员的需要而设计的, 足够的灵活性保证了它具有广泛的适应性。

数据转发组件灵活方便, OPC技术直接支持时间戳和质量戳。

多国语言版本保证了项目的拓展。

力控组态软件平台提供了一个高度集成化、可视化的开发环境。极为友好的界面风格使得“上手”非常容易。

5 软件界面

监控中心界面 (图4) 运行在HMI Server上, 客户端使用浏览器即可访问监控界面。其中的“发射机实时状态及环境参数监视”分界面的层级图见图5。

发射机总体监视界面 (图6) 在同一个界面显示所有发射机的主要状态, 例如视音频功率, 反射功率等。双击其中的一部发射机就进入单发射机工况界面 (图7) 。

使用直观的工况图显示该发射机的各种状态和参数, 在工况图中可以对发射机进行控制, 例如开/关机, 升降功率等。

此外, 还有系统设置界面, 涉及权限管理、开关机时间设置、报警方式设置等等, 这里就不一一例举了。

6 实施步骤和注意事项

6.1 关键步骤

在系统的目标和架构连接等确定之后, 具体编写运行在各个PLC和计算机上的软件代码之前, 有两个关键步骤需要完成。

6.1.1 发射机通信协议的获取和测试

PLC对发射机实现状态信息获取和控制命令的产生, 只有通过发射机的计算机接口所提供的通信协议来进行, 因此首先要通过发射机生产厂家取得所需要的通信协议。然后对通信协议进行实际连接和逐一的测试和验证, 以保证对协议内容的正确理解和掌握, 同时发射机对指令 (查询指令和控制指令) 的反应极限速度也应该进行实际测试, 也就是在保证正确响应的情况下发射机对指令进行反应的最短时间到底是多少应该要测试出来, 这样才能在PLC上编写出最优程序。厦门203台电视发射机房共有四种不同型号的发射机, 因此需要收集测试四种不同的通信协议, 这一步骤是后续所有步骤的前提和保证。

6.1.2 关键算法的讨论定型

对主、备机的自动切换和自动开、关机操作, 必须有个无漏洞的严密逻辑, 以及顺序和时间间隔严格的操作, 以防误操作和冲突性操作。

例如主机在什么条件下应该自动切换到备机?应该综合考虑到输入信号、输出功率大小以及是否在正常播出时间段、备机通信是否正常, 等等;如果自动切换条件满足, 应该以什么样的顺序和时间间隔来完成一系列切换操作?在什么情况下可以再切回主机工作?如果在上述逻辑判断过程中出现任何的异常情况, 该如何做出最适当的处理, 是先报警然后等待还是先输出动作再报警等待?这些问题的答案可能因不同的机型有不同的处理方式, 都是需要事先考虑清楚的。

同样, 自动开关机的条件也需要充分考虑到各种情况, 如当前时间段、有无输入信号、主备机是否正常、是否正在维修状态、是否能保证维修人员的人身安全等等。

以上关键算法确定之后, 才能进一步画出软件流程图, 进而编制具体执行代码。

6.2 注意事项

在工程实施过程中的协议测试、模块测试和系统测试时, 要时刻注意人身安全、播出安全和设备安全, 应该把复杂测试分解为简单分步骤的测试并在安全时间段完成, 同时保证开关机等实质性操作不影响到测试人员的人身安全。把复杂步骤进行分解, 更容易对操作结果进行预期和控制, 即使出现不当和失误, 也能把损失控制在较小范围。

7 结束语

在本中心技术人员的努力下, 经过一年多的反复论证、测试和细节修改, 解决了一系列实际难题和障碍后, 目前该系统已经投入实际运行, 并完成了项目之初设定的系统目标, 实现了网络化的计算机总控方式, 使机房的自动化进程跨进了一大步, 为今后进一步实现智能化打下了基础。

摘要：本文从一线电视发射机房的实际需求出发, 详细分析了监测控制系统的构建原则和关键细节, 以及软硬件平台的选型思路。该系统含有多种国内普遍使用的电视发射机型号, 因此具有普遍的参考价值。

发射机播音监测系统 篇6

近些年, 我国的广播电视事业得到了飞速发展, 广播电视发射机的数量与日俱增。如何对这些发射设备进行有效、经济、科学的监测与管理, 成为广播电视技术管理部门的当务之急。但是, 由于各发射台站分布范围广、数量多、距离远、地形复杂, 架设光缆、铺设电缆难度较大, 测控线路难以到达;采用专用微波监测线路方式建设周期长、工作难度大、运行费用高, 不便于大规模使用。

采用GPRS（通用分组无线业务）通信技术方式实现发射机无线数据采集, 则显得非常灵活, 它具有投资少、建设周期短、运行维护简单、性价比高等优点。终端数据采集系统以单片机控制技术为核心, 可以大量地安装在现有发射机上。按照安全播出的要求, 方便地将发射机检测数据和各种报警信号传送到监测中心服务器, 通过扩展传感器, 可以对设备环境温度、灰尘浓度等参数进行实时动态监测, 确保发射机的稳定工作及运行指标。

2 系统方案设计

整个数据监控系统由一个主站系统和若干个终端数据采集点组成, 而终端数据采集点一般包含有前端传感器和中央控制器（单片机）如图1所示。主站系统主要工作是监视和记录各终端数据采集点的工作状态, 从而达到远程监控终端数据采集点的目的。终端数据采集点主要对发射机检测数据、环境温度、灰尘浓度、报警信号进行采集与传送, 主站系统可对各终端数据采集点的历史记录进行查询, 从而达到对发射机设备运行过程进行科学管理、预防事故发生的目的。主站系统和各终端数据采集点之间GPRS相连, 由主站系统主动建立链接, 终端数据采集点接到呼叫后应答进行数据传输。这样做的好处是可以避免多个终端数据采集点同时呼叫, 防止出现网络阻塞。

通过G P R S服务, 设备可采用互联网Internet的标准方式与在互联网上的服务器交换数据。GPRS的基础是以IP包的形式进行数据的传输, GPRS无线终端接入GPRS网络的方法与普通有线MODEM类似, 都采用建立PPP (Point-toPoint Protocol) 连接方式。PPP协议是一种被广泛采用的串行点对点链路上传输数据包的方法, 包括LCP、PAP、IPCP、NCP等。GPRS MODEM通过PPP协议获得动态分配的IP地址。连接建立后, 在PPP协议的基础上通过数据传输协议, 如TCP、UDP等实现与互联网上其它计算机的数据通讯。

在终端数据采集点, 采集数据通过UART串行接口送入GSM/GPRS无线通信控制终端, GSM/GPRS无线通信控制终端首先将数据打包成TCP/IP数据包, 再转换成GPRS数据包, 通过无线链路传送到无线数据交换中心（MDEC）。MDEC再剥离GPRS数据包并通过GGSN网关将TCP/IP数据包传送到Internet, 再由Internet传送到通信控制计算机, 通信控制计算机通过Scoket套接字接收TCP/IP数据包, 并把它还原成原始数据。当数据由主站监控中心传送到终端数据采集点时, 情况是一样的, 只是数据方向发生变化。

3 终端数据采集点的设计与实现

终端数据采集点分为三大模块, 如图2所示:对发射机检测数据、环境温度、灰尘浓度、报警信号进行采集与传送的数据采集模块, 以单片机W77E58为核心的控制与计算模块, 以及Motorola G20模块构成的GPRS收发模块。数据采集模块对发射机检测端口进行读取, 采集发射机基本运行数据, 同时将环境温度、灰尘浓度、报警信号等非电物理量转换为相应的电压值, 通过A/D转换器转换为数字信号后, 由控制与计算模块进行处理与存储。控制与计算模块对数据进行计算与处理, 对GPRS收发模块进行控制。

3.1 控制与计算模块

控制与计算模块以华邦公司的W77E58单片机为核心。W77E58是一个快速8051兼容微控制器, 它的内核经过重新设计, 提高了时钟速度和存储器访问周期速度, 在相同的时钟频率下, W77E58的速度比标准的8051快2.5倍。在相同的吞吐量及低频时钟的情况下, 电源消耗也降低。采用全静态CMOS设计, W77E58能够在低时钟频率下运行, 内含32kB Flash EPROM, 工作电压为4.5V-5.5V, 具有1kB片上外部数据存储器, 两个增强型全双工串行通信端口（普通的51系列机只有一个）, 这样我们可以同时通过串行端口对发射机数据进行采集, 并与GPRS收发模块进行通讯。

时钟芯片采用D S1302, 可以提供年、月、日、时、分、秒等日历时钟数字, 并提供了31B的RAM, 配有纽扣电池, 停电后不影响时钟运行。外部存储器采用一片AT24C512, 串行存取, 容量为64kB, 用来存放检测数据。

3.2 数据采集模块

数据采集模块对发射机检测数据、环境温度、灰尘浓度、报警信号进行采集与传送。包括发射机数据采集端口, 环境温度传感电路, 灰尘检测电路, 同时通过光线感应电路对安装设备机柜的打开状态进行监测。

近些年生产的广播电视发射机, 其显示单元配有一串口输出电路, 可向外界传输发射机的各项工作状态数据, 因此, 使用单片机配置MAX232芯片可以组成数据采集端口, 直接利用发射机串口, 对发射机工作状态数据进行读取。

环境温度和光线检测电路如图3所示, 电源电压经稳压管TL431稳压到2.5V, 提供给由电阻R2和热敏电阻R3组成的分压电路、R4和光敏电阻R5组成的分压电路, 热敏电阻R3分得的电压由T0输出, 光敏电阻R5分得的电压由L0输出, 两路输出分别接到M A X 1 2 4 6的两路ADC接口实现A/D转换。以热敏电阻为例, 选用额定功率小于0.25W, 测温范围在0℃～150℃的PTC热敏电阻器, 通过参数表查到温度系数, 为了估算电阻值方便, 将此系数取为中间整数值。实验中, 为保证温度与对应阻值的精确度, 可用电烙铁改变热敏电阻温度, 利用测出的实际电阻值进行参数校正。根据分压公式VR3= (R3×VCC) / (R2+R3) , 得到相应电压值。利用MAX1246进行A/D转换后, 计算出对应的温度。

灰尘检测电路如图4所示, 主要由面对面装在检测槽两侧的光发射管和光接收管组成, 并且槽的中间放置有光阻挡层。在驱动电路的作用下, 可使发射管得到十多毫安的电流, 发出具有一定强度的光, 在空气较清晰的环境中, 由于阻挡层的存在, 光接收管接收不到光;当探头处于含有灰尘的环境中, 由于灰尘粒子的光反射作用, 光接收管可接收到光, 则产生反向电流, 经I/V转换电路变为电压信号, 再经信号放大, 通过M A X124 6进行A/D转换, 得到粉尘浓度信号。发射电路由电阻R6、三极管Q2、电阻R7与光发射二极管D1组成。接收电路由光接收管和放大电路组成, Q4接收到光信号后, 经过三极管Q1进行第一级放大, 放大后的信号送入三极管Q3进行第二级放大, 放大后的接收信号由Rx端输出。为了进一步提高煤尘浓度检测的准确性, 应保持发射管发射出的光强恒定。

3.3 GPRS收发模块

由Motorola G20构成了终端数据采集点的GPRS收发模块。G20外表尺寸小巧, 能提供先进的无线数据传输服务和很高的话音质量。G20非常容易使用, 在本测控系统中仅仅只需要将它连接到M AX232串口通讯芯片, 然后通过相关的AT (Attention Command）指令就可以控制G20的各种操作, 如:拨号上网、建立连接、发送数据等等。

G20有UART和USB两个通信接口, 这个特性扩大了主控制器的选择范围, 但是两者不能同时使用。由于本系统仅仅需要数据传输的功能, 故在本系统中该串口仅仅连接串口发送（TXD）、串口接收（RXD）、GND（地信号）引脚, 而不使用数据载波监测（DCD）、终端准备（DTR）等硬件握手引脚, 也未使用USB接口。并且, G20自身已经集成了TCP/IP协议栈, 可直接使用其内置的TCP/IP有关指令, 用户使用时不需要提供专门的协议栈了, 大大减少了用户的代码量, 减轻了用户的开发难度。

G20在内部是一个状态机的形式如图5所示, 在初始化（Init-General）态, G20向网络提供其基本状态信息, 以保证其正常工作。紧接着使SIM卡, 并向网络注册该SIM卡, 以确保能无线通讯。当完成了这几个过程之后, G20就可以接/打电话、发送/接收CSD数据（circuit switched data, 电路交换数据）和GPRS了。

4 系统的软件设计

整个数据监控系统工作过程包括两个部分:一部分为终端数据采集点对发射机检测数据、环境温度、灰尘浓度、报警信号进行采集, 并初步处理、存储;另一部分是主站系统对数据的收集处理。监控中心的主站系统采用“轮询”的方式依次拨通各终端数据采集点进行通讯, 终端数据采集点采集到的参数经过通讯部分送至主站系统进行数据的处理, 从而获得各部发射机的相关数据。一旦出现参数异常的特殊情况, 自动发出“报警”或提示信号。

4.1 主站系统软件设计

主站系统由计算机、操作系统、应用软件和数据库组成。数据库采用Accesss数据库, 将不同终端数据采集点的状态参数以及现场信息存储在不同的表格内。简单来说, 这部分的软件设计主要以下几部分工作:

(1）设置动态数据库, 在管理监控中心计算机中要设置动态数据库, 用以存放各现场采集的数据、上下限告警值、参数整定值等。

(2）提供与操作者交互的人机界面, 使用Windows操作界面, 操作简单、快捷。

(3）与终端数据采集点建立通讯并交换数据, 工作框图如图6所示。

(4）各站点数据的显示、存储及检索查询, 存储大量的历史数据, 并根据需要生成运行状态统计表。

(5）对终端数据采集点单片机实现远程控制的功能。

(6）添加、删除终端数据采集点等系统维护功能。

4.2 终端数据采集点软件设计

终端数据采集点的软件编程主要包括对传感器模块的控制以及GPRS收发模块的编程。对传感器模块的编程主要是定时采集、A/D转换、数据发送和定时休眠。本系统中, 为确保测量结果准确, 在10ms内对温度和灰尘浓度采集10次, 然后取平均值。由于篇幅所限, 只给出温度测量程序流程如图7所示。AT命令是目前GPRS通信最普遍使用的方式之一, 用户可以通过AT命令进行呼叫、短信、电话本、数据业务、传真等方面的控制。详细的AT命令说明可参考Motorola公司官方资料手册《Developer’s Guide Motorola g20AT Commands》。

5 实验与结果分析

为更好地验证此系统的可行性, 我们搭建了简单的试验系统, 实现基本数据采集及传输功能, 但由于发射机串口采集系统的配置, 需要对发射机工作状态进行调整, 为保证正常播出, 我们尚未对此功能进行试验, 采集的基本数据包括环境温度、灰尘浓度、及报警信号, 以此验证无线传输系统数据的采集、回传功能。

试验中对一台工作中的发射机温度、灰尘、报警数据进行了采集, 由监控中心主站系统向终端数据采集点发出数据采集回传命令, 终端数据采集点对数据进行了采集并通过GPRS模块回传监控中心, 随机选取了10个工作状态, 试验数据见表1。

从表1看出, 温度测量的最大绝对误差在1.3℃, 这主要有两个方面的原因:一是热敏电阻元件本身的差异, 二是传感器的安装位置。但是, 灰尘传感器的采集测试误差较大, 对灰尘采集电路仍需改进, 可考虑购买开发成熟的数据采集终端。以上实验数据仍很好证明了采用GPRS（通用分组无线业务）通信技术实现发射机无线数据的可行性。

6 研究展望

随着广播电视事业的飞速发展, 广播电视监控手段日趋多样, 结合GSM/GPRS数据通信技术的发展, 利用GPRS网络的无线性、与IP技术的无缝连接, 将串口采集到的现场数据传输到远程监控中心, 将是未来广播电视监控技术的一个发展方向。

从整个设计来看, 基于GPRS网络通信的远程监控系统己基本满足许多场合的需要。考虑到设备的专业性和数据传输的精确性, 我们需要进一步完善传输层协议的功能, 以保证数据的可靠性和利用率。同时, 随着GPRS网络技术的不断完善, 我们也可以增加传输图像信号的功能和模块, 这样就更加适合大多数场合的需求。同时, 在后续的研究方向上, 可以从以下几点去完善:

1、建立大型数据库规范保存运行状态数据;

2、数据传输可靠性及安全性;

3、完善服务器终端软件;

4、建立总线型数据采集系统;

5、图像化显示被测量的变化。

摘要：为了对广播电视发射机的运行状态远程监控, 设计了一种基于GPRS技术的远程监测系统, 可以对发射机数据、温度、灰尘等信息进行实时采集和监测。采集系统以单片机为控制核心, 利用GPRS模块实现数据的远程传输。根据目前现状, 验证了利用GPRS进行数据远程传输的可行与优势。

关键词：通用分组无线业务,远程监测,终端数据采集点,单片机

参考文献

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发射台中控监测系统的开发与利用 篇7

近几年来, 综合大型广播发射台迅速发展, 中控机房相继成立, 为有人值守无人值班开辟了新天地, 但对中控的监测要求也更高了。监测任务较大的台站自台监测系统不稳定问题日益突出, 特别是现有监测系统为单地点收测, 收测误差大。不同地点收测越来越重要, 如何有效利用现有网络资源, 实现异地开路收测、本地监听分析处理, 减少自台监测误差成为日益突出的矛盾。本着做好监测工作的原则, 我们开创了一些新的思路与尝试, 收到了不错的效果。

2 自台监测系统的现状

长期以来作为发射台的中控机房监测设备和手段单一, 监测效果已不能满足日益发展的要求。我台中控机房使用的监测设备、系统有JRC-HRD-545 DSP RECTIVER专业收音机、全局质量保证系统, 分别采取的监听形式为开路监听和闭路监听, 但两种监听形式各有优缺点, 是相互依存相互补充的两套独立体系。

闭路质量保证监听系统, 取样探头安装在发射机输出端或天线交换闸至天线端, 由于天线的互易性和发射频率、天线的转换, 导致质保功能时常出现延迟, 存在接收误报、错报问题。

开路监听系统, 采用专业收音机接收, 我台有五个中、短波发射机房, 频率多、功率大、谐波多、各频率场强差异较大, 相互串扰问题严重, 以及发射机天线的定向性, 使得使用专业收音机也会因为接收场强大小的变化和串扰的问题造成接收质量差、杂音大、交流声大、串音强、干扰大, 甚至造成接收不到, 只有不断询问播出机房确定接收效果和质量。这大大制约了中控机房作为发射台的最后一道关卡的作用, 也使得守门员的职位形同虚设。

对于存在的监听、监测问题, 我们积极采取了一些应对办法, 例如调整收音机的接收天线方向, 架高天线, 在天线接收前端加装频谱感应滤波装置, 虽然采取的措施有一些收效, 但依然不能彻底解决监听收测效果不好的现状。

借鉴质量保证系统闭路收测的原理, 尝试开发一套开路监听监测系统。首先在丙、丁机房选择合适位置各安装一台JRC-HRD-545 DSP RECTI-VER专业收音机, 并与开发的遥控监测系统相连接。用收音机将现场监听、监测的发射机质量数据通过开发的系统软件将数据压缩, 通过光缆传输到远程的中控机房的遥控采集端, 再经过系统的比对恢复到再现现场监听、监测的场景, 这样可以通过中控机房实施单一频率和全台所有在播频率的监听、监测, 经过一年多反复的实验和改进, 一举解决了长期困扰我们的收测质量无法保证的问题。

发射台中控机房重要职责之一是监听、监测, 这里强调的不是闭路监听, 而是开路监听, 因为我们所面向的是所有听众, 他们也许是在移动中, 也许是在静止状态收听节目, 唯有开路监听才可以更好地反应听众的收听感受, 下面就具体的开发细节做一个介绍。

3 远程监测采集的设计

为实现远程监测的目的, 我们把整体远程监测项目分为硬件和软件两部分, 分别由两组人员设计开发。

硬件方面, 采用目前较新的微处理器架构, 一是可以减少遥控监测系统的体积, 二是可以为日后的硬件安装和维护提供足够的空间。

软件方面, 遥控监测系统按照有人留守无人值班的形式进行总体设计配套开发。

3.1 物理架构

一部分为远程遥控采集终端, 二为本地控制管理软件系统, 两个系统通过内部专网实现连接。系统框架图如图1所示。

在硬件开发中首先遇到的问题是选择合适的地理位置安装硬件设备, 在丙、丁机房选择位置上, 我们首先分东西南北中五个方向, 分别测试场强, 并安装设备实地收测比对。其次是自己动手制作一些硬件框架结构。

3.2 监测软件

我们在录音文件语音评估系统之下, 对各频次语音数据进行自动比对评估, 输出判断我们需要的结果, 提高系统智能化程度。

建立数据管控终端, 将丙、丁机房两个站点监测数据回传至中控室采集服务器进行集中存储, 通过宽带网络实现大数据汇聚并进行综合分析, 深入挖掘信号数据的特性, 增强整个系统的数据管控能力。

在软件开发方面遇到的主要问题是:软件与硬件的有机结合与运行自如;各分站点采集数据的集合与分析比对系统的统一组合与检出;实现中控远程遥控监测的准确性、时效性、可靠性。这方面我们做了如下工作。

3.2.1 系统硬件的集合

采集终端的硬件集合如图2所示。基于改造成本昂贵等因素, 采集终端沿用了台内已有的天馈线及接收机系统, 同时采用了控制及测量工控机处理器。

整个方案通过宽带网络进行数据通讯, 为分散的大数据的采集、监测、数据汇聚、分析比对等提供了物理支持。

3.2.2 系统软件的集合

在软件方面, 我们采用了C/S和B/S混合架构, 分为采集服务软件和用户操作软件两部分。两者的服务器分别部署在丙、丁机房发射点, 这样做使得系统响应更快, 有效地再现了听众收听效果的体验。

(1) 采集服务软件实现

采集服务软件是基于C/S架构的业务处理应用软件, 使用TCP、UDP协议通过专网与采集终端通信, 可以控制多个采集终端, 主要实现数据采集回传与任务管理。

采集服务软件开发的关键点如下:

①采集服务软件与采集工控机的通讯机制、采集服务软件与用户操作软件的通信。采集服务软件与采集工控机主要是通过UDP、TCP协议来进行通讯的, UDP协议传输具有实时性、大数据性。比如音频码流、指标数据等都是这一类。TCP协议主要用于遥控工控机设备的远程操作。在采集工控机远程数据中, 指标数据和操作数据是较短的, 这类数据使用SOAP将其封装成HTTP服务, 供用户操作软件调用。

②采集工控机的音频数据是大数据, 基于SOAP的HTTP服务不适合用于传输这类大数据流。因此, 系统在每个采集服务软件端同时实现了音频服务器的功能。该音频服务器实现了优先级请求处理, 在确认有连接需求时向用户客户端直接转发音频数据包。客户端采用Direct Show Filter技术实现了音频接收插件, 该插件嵌入windows media player, 通过COM注册的方式, 易于集成到网页中。

③在同一时间, 不同的远程主机或任务有可能并发访问同一个采集终端, 造成设备占用冲突。为解决任务执行调度问题, 我们引入了优先级队列循环执行调度机制, 设计了一个主体任务框架来实现。其基本框架包含Task Main、Task Offset、Task Quality、Task Spectrum、Task Voice Record等, 其中Task-Main为任务总调度线程, 负责启动并协调各任务线程。总线程可调度并执行可以同时进行的任务, 并更新当前时段运行图, 其余线程从总线程中得到任务参数后, 执行各自任务并将结果入库。图3为采集服务软件的任务调度流程。

(2) 用户操作软件实现

软件系统B/S部分即用户操作软件, 其系统架构如图4所示。它采用Flex+Fluorine Fx+C#+Database框架的多层架构模型实现, 共分为表示层、业务层及数据层。各层软件模块采用不同语言开发, 通过标准化的松耦合管理, 系统可维护性大幅提高。

系统架构各层的主要内容如下:

①表示层

采用Flex作为前端表示层开发语言, 提供采集终端状态显示、数据图形化统计和分析、在线监听及各类功能界面。Flex提供了丰富的GUI控件, 能够创建高交互性富客户端, 并显著提高Web客户端的响应速度, 同时具有平衡计算负载的能力。这种特点能够减轻界面绘制工作量, 专注于功能实现。

②业务层

系统后端业务层采用C#语言开发。开源项目Fluorine Fx是专门针对.NET平台与Flex通信提供的AMF协议通信网关, 它提供了一种在.NET框架下对Flex的远程数据服务和实时数据调用的技术。引入Fluorine Fx架构后, 用户操作软件Web服务器前台能够以广播方式与多个客户端建立连接, 同时发送多组并行数据, 并将结果返回给客户端展示;后台能够与各节点采集服务软件建立通讯连接, 实时接收回传数据。

语音评估服务器接受.NET服务器调度, 响应基于Flex客户端的请求并自动评估各频次录音文件, 评估结果入库后返回给客户端。

③数据层

用于建立不同的存取机制实现对业务数据的存储和管理, 录音文件采用无压缩的PCM方式编码, 存储为wav文件, 满足语音评估的要求。每个录音文件时长在1分钟左右, 文件大小约1300k B, 一个采集前端每天的录音存储约1.5GB, 默认保存30天。系统调用语音评估引擎为每个文件自动打分, 并将评估结果写入数据库表中。

4 数据采集的可视化

遥控监测系统中, 所有监测业务数据全部集中在本地服务器, 这些数据的实时获取为系统的智能化分析提供了前提。运用图形化技术, 将海量数据绘制成高精度、高交互性的直观图表, 并允许实时改变查询参数, 对数据进行定性观察及定量分析, 表1为数据分析的步骤说明。

监测业务数据分为3类:

(1) 监测网基础数据, 如运行图及音频录音文件等;

(2) 信号指标数据, 如信号电平、调幅度值等;

(3) 报警类数据, 包括指标报警及设备报警。

用户操作软件自动轮询各采集前端, 将监测业务数据汇总后, 统一显示在主界面, 包括设备状态显示、指标数据显示及异态报警指示灯等。

业务层, 系统后端业务层采用C#语言开发。开源项目Fluorine Fx是专门针对.NET平台与Flex通信提供的AMF协议通信网关, 它提供了一种在.NET框架下对Flex的远程数据服务和实时数据调用的技术。引入Fluorine Fx架构后, 用户操作软件Web服务器前台能够以广播方式与多个客户端建立连接, 同时发送多组并行数据, 并将结果返回给客户端展示;后台能够与各节点采集服务软件建立通讯连接, 实时接收回传数据。

语音评估服务器接受.NET服务器调度, 响应基于Flex客户端的请求并自动评估各频次录音文件, 评估结果入库后返回给客户端。

数据层, 用于建立不同的存取机制实现对业务数据的存储和管理。录音文件采用无压缩的PCM方式编码, 存储为wav文件, 满足语音评估的要求。每个录音文件时长在1分钟左右, 文件大小约1300k B, 一个采集前端每天的录音存储约1.5GB, 默认保存30天。系统调用语音评估引擎为每个文件自动打分, 并将评估结果写入数据库表中。

为保证监控系统的稳定性、可靠性, 以及在极端恶劣天气情况下保证收测质量。我们为采集端的JRC-HRD-545 DSP RECTIVER专业收音机天线安装避雷设施, 分别对收测的高频段和中频段分别加装滤波抗干扰小盒, 以及天线自动加热除雪装置。通过一年多的实践、摸索、总结、改造、开发, 较好地解决了这一问题。

5 结束语

本系统使用当前流行的互联网开发语言Flex和中间件开源库Flourine Fx进行开发, 解决了我台现有监测系统界面表现力差、实时监测响应速度慢等问题, 通过引入智能语音评估系统, 在信号指标判断的基础上进行综合评判, 提高了在线远程监管能力, 将监测提升到一个新的层次, 同时系统预留了相关的接口及协议, 具有高度的可扩展性, 方便后续进行维护升级。本套系统已在我台投入使用, 目前系统运行稳定、故障率低、可靠性高, 为广播监测提供了有力的技术保障。

摘要：本文通过分析自台监测系统的现状, 介绍了发射台中控监测系统的开发与利用, 重点分析了远程监测采集的设计以及数据采集的可视化, 保证了监测工作的运转。

发射机播音监测系统 篇8

关键词：广播发射机,自台监测系统,实现,研究

广播可以带给人们来自四面八方的消息,让人们获取实时的消息。但是,在广播传递信息时,以往会耗费大量的人力资源去完成,去监测信息的准确性,工作人员任务负担加重,可能会出现一些错误,这无疑会影响广播信息的传递质量。在先进的科学技术的基础上,广播发射机播出实现自台监测系统可以说正好解决了这一问题,由机器代替繁琐的人为的操作,节省人力成本,这标志着广播发射机的智能化发展,也说明了现代计算机技术对于人们的巨大意义[1]。1广播发射机播出自台监测系统的重要性

这方面主要体现在两个方面,首先,广播发射机的建设位置决定着其工作的难度。因为广播发射机一般都会建在海拔位置较高的地区,那么工作人员在对广播发射机进行维护或者是监测都需要在海拔较高的地区进行,工作人员工作的难度加大,而且如果长时间在这种环境下工作,无疑也会产生工作疲劳,那么工作人员在进行相关工作时所记录的数据的准确性也受到影响。其次,广播发射机在监测工作方面有着其自身的复杂性。广播发射机的监测工作主要是包括对监测系统运行过程中的查看以及对系统的操作,然后还会对所得出的数据进行的记录和整理。这些工作都是具有一定的难度的,而且属于在一定时期内重复性的工作,如果是采取人为的操作,那么错误会时有发生,对广播发射机产生很大的影响。从这两点看出,广播发射机播出自台监测系统非常重要。

2 广播发射机播出自台监测系统的实现与设计

对自台监测系统的设计与探究主要表现在三个方面,而且这三部分内容都是需要通过连接计算机才可以完成的。

2.1 自台监测系统的定时开关机的设计

广播发射机这个设备本身是带有开关机的设置的,但是缺少定时开关机这一技术。而自台监测系统就是实现让计算机来控制发射机自带的开关机设置,来实现自动化的定时开关机。这个设计主要是对开关机设置的电路图进行分析,然后让计算机连入开关机的电路图中,然后再对计算机编写相应的程序,实现用计算机来控制广播发射机的开关机系统[2],来达到定时开机和关机这一目的。

2.2 广播发射机在运行时的监测和故障报警设计

广播发射机在运行时的监测和故障报警是自台监测系统的第二个功能,也是一项重要的功能。这一项设计首先计算机需要提取发射机在正常工作状态下的工作参数,然后存储在计算机系统里,这时计算机对发射数据就会有了记忆功能。然后使计算机在发射机工作时收集发射机发射的数据,然后就会对此进行分析,当发射机出现不正常的数据时,计算机就会显示非正常的信号,然后连接的报警器就会发出报警信号。这些都可以通过计算机的软件设备来进行,而且同时需要计算机的硬件设备把这些数据转变成计算机可以接受的信号和数字,这样计算机才可以对发射机发射的数据形成连续性的分析功能。

2.3 对监测的数据进行记录和保存

自台监测系统可以对监测的数据进行记录和保存,这也是一项重要的功能,这一点主要是要对数据进行实时性记录,在这一设计上主要是采取的是间断的记录法,比如:间隔一分钟的记录法,主要是通过设置计算机的程序,让自台监测系统形成这种记录功能,同时对这些数据进行保存。这样监测系统出现故障的时候也会有所显示,这样也就可以跟进记录的数据进行分析[3]。

3 结语

广播发射机播出自台监测系统是科学技术发展的必然趋势,而且自台监测系统的设计与实现与计算机技术密不可分,其很好地运用了计算机的软件和硬件技术,实现了监测系统的定时开关机、数据保存等功能,有着深远的意义。

参考文献

[1]包春济,黄晓燕,郝洁.基于广播发射机自动监测系统的设计与实现探究[J].科技传播,2014(24).

[2]江燕.基于广播发射机自动监测系统的设计与实现探究[J].中国新通信,2015(10).