聶強元

近年來，隨著自動控制技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等新興科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也帶動了自動化控制系統(tǒng)在我國廣播電視發(fā)射臺中的快速應(yīng)用與普及。無論是節(jié)目的自動播出、設(shè)備的遠(yuǎn)程控制，以及“無人值班、有人留守、定期維護(hù)”的實現(xiàn)都離不開自動化控制系統(tǒng)的有效應(yīng)用。本文結(jié)合工作實際，從我國廣播電視發(fā)射臺自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r出發(fā)，并就系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)和具體應(yīng)用進(jìn)行了分析與探討。

【關(guān)鍵詞】廣播電視發(fā)射臺 自動化 控制系統(tǒng) 設(shè)計 應(yīng)用

廣播電視發(fā)射臺普遍裝設(shè)有多部發(fā)射機，不僅信號發(fā)送設(shè)備較多，而且換頻、換節(jié)目、換天線等操作頻繁，如采用人工操作很容易發(fā)生一些人為事故，導(dǎo)致停播、錯播等事故問題。而且隨著近年來，廣播電臺逐漸向著頻率專業(yè)化方向發(fā)展，播出頻率日益增多，發(fā)射臺的管理難度也正不斷加大，這都對發(fā)射臺自動化控制系統(tǒng)的需求非常迫切。因此，有必要加強廣播電視發(fā)射臺自動化控制系統(tǒng)的建設(shè)工作，以保障廣播電視的優(yōu)質(zhì)、安全播出，促進(jìn)整個廣播電視行業(yè)更加健康、有序的發(fā)展。

1 我國廣播電視發(fā)射臺自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展概況

在2000年以前，我國廣播電視的控制業(yè)務(wù)，主要是停留在監(jiān)控本地區(qū)的中短波、調(diào)頻、開路電視和部分衛(wèi)星電視廣播的播出質(zhì)量和效果方面，且多數(shù)是采用人工監(jiān)控和主觀評價的方法。隨著近年來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、音頻視頻數(shù)字壓縮技術(shù)、遠(yuǎn)程遙控遙測等技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，都給廣播電視控制的自動化、網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展提供了可靠的技術(shù)保障。

在2001年，國家廣電總局頒布了《廣播影視科技“十五”計劃和2010年遠(yuǎn)景規(guī)劃》，在規(guī)劃中要求建立以總局發(fā)射臺為主體，地方發(fā)射臺為補充，本地與遠(yuǎn)程遙控相結(jié)合的廣播電視監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。在2004年，國家廣電總局科技委七屆一次會議中，也明確提出了要加大自動化監(jiān)控程序的研發(fā)，以自動化控制代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“人管機器”的管理模式。為貫徹落實遠(yuǎn)景規(guī)劃目標(biāo)和會議精神，我國各地方廣電部門近年來，都在逐年更新監(jiān)控設(shè)備，并加強了自動化控制系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用。

近年來，各地方廣播電視發(fā)射臺的控制技術(shù)，已逐步從單一的播出效果控制，向著節(jié)目制作控制、播出控制、傳輸控制，以及信息安全、播出安全等多方面發(fā)展。提高廣播電視節(jié)目的制作播出水平，保證播出的安全性與可靠性，將是廣播電視自動化控制系統(tǒng)未來主要的研究與發(fā)展方向。

2 自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計原則

2.1 實時性

實時性反映了控制系統(tǒng)在出現(xiàn)事件時的響應(yīng)能力，也是衡量控制系統(tǒng)性能的一個重要指標(biāo)。要求自動控制系統(tǒng)應(yīng)能實時采集發(fā)射機的工況參數(shù)，并能準(zhǔn)確控制。

2.2 可靠性

可靠性是指自動控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行和無故障運行的能力。如控制系統(tǒng)本身出現(xiàn)可靠性問題，將會帶來嚴(yán)重的后果，如系統(tǒng)誤判、錯誤報警、錯誤動作等。為了提高系統(tǒng)的可靠性，可采用多種設(shè)計措施，如：提高系統(tǒng)的可靠性級別、采用抗干擾措施、在關(guān)鍵控制部件冗余配置、軟件采用容錯設(shè)計技術(shù)等等。

2.3 通用性

是指在設(shè)計時應(yīng)考慮到不同設(shè)備的控制特點，使設(shè)計出的自動化控制系統(tǒng)具有通用性，可以適應(yīng)不同發(fā)射機的監(jiān)控要求。即使設(shè)備在更新?lián)Q代后，系統(tǒng)經(jīng)過適當(dāng)調(diào)整后仍能滿足要求。

2.4 擴展性

是指自動控制系統(tǒng)能滿足不同規(guī)模的發(fā)射臺控制的需要，在設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)更新后，系統(tǒng)也能順利過渡，而不會造成浪費。

2.5 智能化

是指所采用的智能技術(shù)，能使系統(tǒng)具備較高的自動化水平，能智能化的處理系統(tǒng)中的故障問題。

3 自動化控制系統(tǒng)硬件的設(shè)計實現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

自動化控制系統(tǒng)的硬件部分是由工業(yè)控制計算機、數(shù)據(jù)采集控制器、服務(wù)器、電力監(jiān)測儀、調(diào)幅儀以及傳感器等所構(gòu)成。根據(jù)系統(tǒng)功能的不同，可將整個系統(tǒng)分為發(fā)射機監(jiān)控子系統(tǒng)、信源處理子系統(tǒng)、監(jiān)聽和監(jiān)視子系統(tǒng)、故障報警子系統(tǒng)、指標(biāo)監(jiān)測子系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)這六大功能模塊。系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖，見下圖1所示。

3.2 發(fā)射機監(jiān)控子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集控制器（稱為下位機）構(gòu)成，主要是對發(fā)射機的相應(yīng)參數(shù)值進(jìn)行采集與監(jiān)控。

發(fā)射機監(jiān)控子系統(tǒng)具體功能的實現(xiàn)，是根據(jù)發(fā)射機的通訊接口協(xié)議，完成對發(fā)射機模擬量、天線位置、發(fā)射機遙控開關(guān)機總量、升降功率量、復(fù)位控制輸出量等方面數(shù)據(jù)信息的采集，并將采集結(jié)果匯總到服務(wù)器中，然后由數(shù)據(jù)處理服務(wù)器對匯總的參數(shù)進(jìn)行逐一的評估，對于超過設(shè)定閥值的參數(shù)值采取報警處理。同時，該子系統(tǒng)還具有自動開關(guān)機控制、自動主備機倒換控制以及天饋線倒換控制的功能。

3.3 信源處理子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要是由多個音頻切換報警器所組成，其結(jié)構(gòu)原理圖見下圖2所示。信源子系統(tǒng)的功能，主要是對每臺發(fā)射機的音頻信源的輸入實施統(tǒng)一化的管理，使每套廣播電視節(jié)目都能有4個音頻信源的輸入通道，并具有手動音頻切換和自動音頻切換這兩種模式。

其中，在手動音頻切換模式下，工作人員可采取設(shè)備的按鍵切換，也可在網(wǎng)絡(luò)授權(quán)允許的條件下采取設(shè)備的數(shù)字切換；在自動音頻切換模式下，子系統(tǒng)首先對每一路音頻信號進(jìn)行評估，以監(jiān)測信號幅值是否發(fā)生變化，若發(fā)現(xiàn)信號丟失，則自動切換到正常信號的輸入通道上，并進(jìn)行衰減控制處理，最后將處理后的信號輸出到主備發(fā)射機中。

3.4 監(jiān)聽和監(jiān)視子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要是由循環(huán)監(jiān)聽設(shè)備和音頻動態(tài)指示報警器所構(gòu)成，并包括了監(jiān)聽和監(jiān)視兩部分功能。

（1）監(jiān)聽功能。監(jiān)聽功能包括了信源監(jiān)聽和無線監(jiān)聽。其中，信源監(jiān)聽是指對廣播電視所有信源實施切換監(jiān)聽；無線監(jiān)聽則是對無線電信號實施循環(huán)監(jiān)聽或定頻監(jiān)聽。

（2）監(jiān)視功能。監(jiān)視功能主要是指對每一臺發(fā)射機的音頻輸入信號，實施逐一的監(jiān)測和比對，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某路音頻信號丟失時，則采取報警處理。而且通過信號比對，還可有效避免受到非法信號的干擾，提高信號輸入的可靠性。endprint

3.5 指標(biāo)監(jiān)控子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要是調(diào)幅測試儀構(gòu)成，以實現(xiàn)對每臺發(fā)射機的載波值、調(diào)幅度值這兩項重要指標(biāo)的動態(tài)監(jiān)控，并將監(jiān)控數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)處理服務(wù)器中，實現(xiàn)對這兩項指標(biāo)的評估、報警和顯示。

3.6 環(huán)境監(jiān)控子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要由監(jiān)測儀、傳感器所組成，以實現(xiàn)對溫度、濕度、煙霧、浸水等環(huán)境參數(shù)的監(jiān)控。同時，還可監(jiān)控發(fā)射機的電壓值、電流值的變化情況。

3.7 故障報警子系統(tǒng)

該子系統(tǒng)主要由聲音報警、聲光報警、傳呼機報警以及短信報警這四部分功能所組成。

4 自動化控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

4.1 系統(tǒng)軟件選用

本文所設(shè)計自動化控制系統(tǒng)的軟件，操作系統(tǒng)選用的是Windows系列產(chǎn)品，開發(fā)軟件為SQL、VC++和VB，服務(wù)器數(shù)據(jù)庫采用的是access中文版。

4.2日常管理界面功能設(shè)計

軟件管理界面主要具有的功能有：權(quán)限認(rèn)證、設(shè)備校時、崗位管理、狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)采集、報表生成和短信報警等等。

（1）狀態(tài)顯示。能夠?qū)⑺邪l(fā)射機的監(jiān)控數(shù)據(jù)集中到一個頁面顯示，從而使值班人員可以迅速觀測到多臺發(fā)射機的數(shù)據(jù)，以全面、實時的掌握所有發(fā)射機的工作狀態(tài)。除發(fā)射機工作數(shù)據(jù)以外，還提供了溫濕度、煙感、供電電壓等參數(shù)的監(jiān)控。

（2）崗位管理。能查看到員工簽到、班次、交接班等情況，并能進(jìn)行接班意見、交班囑語和故障現(xiàn)象的記錄。

（3）報表生成?？蓪蟊砀袷竭M(jìn)行規(guī)范，對報表內(nèi)容進(jìn)行自動組態(tài)；可查詢和打印所有報表文件。

（4）短信報警。當(dāng)發(fā)射機出現(xiàn)故障時，報警系統(tǒng)能夠向維護(hù)檢修小組的所有成員群發(fā)短信，告知大家進(jìn)行搶修。

5 自動化控制系統(tǒng)的具體應(yīng)用

5.1 實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集和設(shè)備遠(yuǎn)程控制

通過自動化控制系統(tǒng)，能監(jiān)控與廣播電視發(fā)射臺相關(guān)設(shè)備的工況，如：發(fā)射機、機房、天饋系統(tǒng)、柴油發(fā)電機等設(shè)備的實時工作情況，并實現(xiàn)對信號數(shù)據(jù)迅速采集和處理，其數(shù)據(jù)采集效率甚至能精確到微秒級，能充分滿足各系統(tǒng)對信號采集和處理速度的要求。

同時，自動化控制系統(tǒng)能實現(xiàn)發(fā)射臺與系統(tǒng)之間的信息傳輸，以及設(shè)備之間的信息交換。并判斷被監(jiān)控設(shè)備的參數(shù)閥值是否超過，當(dāng)超過閥值時，自動控制系統(tǒng)會自動進(jìn)行報警，并根據(jù)設(shè)定發(fā)出控制指令，從而實現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程遙測遙控。

5.2 實現(xiàn)快速的故障檢測與錯誤診斷

廣播電視系統(tǒng)在運行過程中難免會出現(xiàn)各類錯誤，尤其是發(fā)射機的故障率，是廣播電視系統(tǒng)中各種設(shè)備中故障率最高的。從系統(tǒng)維護(hù)的準(zhǔn)確性、快速性和方便性的角度而言，如何及時排除設(shè)備故障、減少修復(fù)時間，對提高系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性具有非常重要的意義。而自動控制系統(tǒng)中所具有的故障檢測和錯誤診斷功能，能有效的對系統(tǒng)各關(guān)鍵部位進(jìn)行監(jiān)測，并準(zhǔn)確的對故障進(jìn)行定位和提供維護(hù)指南，以幫助技術(shù)人員迅速、準(zhǔn)確的排除故障。

5.3 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的人機交互手段

當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已然成為了影響我們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)的高新技術(shù)，而且廣播電視行業(yè)的工作方式也越來越受到它的影響。基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的自動化控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對全局信息的實時掌握，以及時做出決策；實現(xiàn)了采集的數(shù)據(jù)、設(shè)備資源的跨空間共享；實現(xiàn)了預(yù)防性的故障分析、維護(hù)以及遠(yuǎn)距離的診斷和維修，提高了系統(tǒng)運行的安全性與可靠性等等。

基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅提供了良好的人機交互手段，而且正在逐步影響廣播電視工作者的作業(yè)方式和思維方式。逐步向著網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展的自動化控制系統(tǒng)，也將是未來廣播電視行業(yè)發(fā)展的主要技術(shù)趨勢。

6 總結(jié)

本文從我國廣播電視發(fā)射臺自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r出發(fā)，并就系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)與具體應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討。系統(tǒng)自投入使用以后，一直能安全可靠的運行，且故障率較低。不僅明顯減輕了工作人員的勞動強度，為設(shè)備的維護(hù)檢修提供了全面、可靠的監(jiān)控數(shù)據(jù)，而且了提升廣播電視安全播出的保障能力，為實現(xiàn)“無人值班、有人留守、定期維護(hù)”的管理目標(biāo)打下了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張隸軍.揚州中波臺計算機實時監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與構(gòu)建[J].廣播與電視技術(shù)，2013（9）.

[2] 聶廣才.發(fā)射機遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J].廣播與電視技術(shù)，2011（38）.

[3] 李廣海.數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.

作者單位

內(nèi)蒙古阿拉善盟廣播電視傳輸發(fā)射中心臺 內(nèi)蒙古自治區(qū)阿拉善盟 750300endprint