杜鵬

摘要：DX200KW中波發(fā)射機具有設計線路復雜、器件安裝位置緊湊、控制板卡繁多的特點，在故障發(fā)生時，故障點難以查找，器件更換復雜，對安全播出工作造成極大的影響，而現有的技術和檢修手段，無法實現故障位置的提前發(fā)現、提前處理，只能在故障發(fā)生時，才能發(fā)現器件的老化及損壞的問題。中波發(fā)射機故障預警系統的投入使用，實現了發(fā)射機故障點的提前預判與告警，為設備的及時、有效的維護提供了技術支持，極大的保障了發(fā)射機的穩(wěn)定播出。

關鍵詞：故障預警發(fā)射機無線溫度傳感器數據分析

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）14-0202-05

1概述

DX200KW中波發(fā)射機已投入使用十年有余，發(fā)射機器件老化程度日益加重，故障發(fā)生的概率隨之上升。為避免出現長時間的停播，預防性維護和快速處理故障顯得尤為重要。在傳統的檢修維護中，主要依靠檢修人員的工作經驗來判斷器件的品質，采用“望、聞、問、切”四種方法。即觀察器件表面有無變色、裂痕；聞線路是否因為異常升高出現外殼燒灼的刺激性氣味；測試真空電容及電子器件是否偏離正常測試數值；觸摸真空電容及視線無法觀測到的器件表面有無凸起、裂紋，以此為判斷器件是否老化、是否需要予以更換的依據。存在受檢修時長、檢修人員技能水平、工作經驗等不可控因素影響的情況，容易發(fā)生漏巡、漏檢。尋求一種實時、可靠、高效、自動的巡檢方法、并實現故障預警是本系統建設的背景。

發(fā)射機大部分故障時由于器件老化，受過流、過壓導致品質下降，一般表現為：在故障發(fā)生之前，元器件的產熱量會遠高于其正常工作狀態(tài)的產熱量，表面溫度異常升高。通過對器件的溫度實時、在線監(jiān)測，可在故障發(fā)生前準確的獲取器件的溫度變化情況，通過數據分析、比對，提前告警、提醒值班人員及時處理，同時也可幫助檢修人員快速定位故障發(fā)生位置，有效的提升了安全播出保障能力。

2 DX200KW中波發(fā)射機故障預警系統設計

2.1系統構架

發(fā)射機故障預警系統由三部分構成，即：無線溫度傳感器（接觸式無線溫度傳感器和紅外無線溫度傳感器）、無線溫度采集器、人機交互單元。系統構架如圖1所示。

無線溫度傳感器采用數字測溫芯片，實時測量發(fā)射機關鍵部件的溫度，通過2.4G收發(fā)模塊實時傳遞至無線溫度采集器。無線溫度傳感器通過2.4G無線模式組網測溫節(jié)點，無線溫度采集器完成溫度數據的顯示與越限判斷，顯示各個測溫節(jié)點的工作狀態(tài)，采用以太網有線模式接人到人機接口單元中，實現測溫數據與應用程序交互。人機接口單元應用程序完成數據采集包接收、命令下達、溫度數據匯總和分析、并上傳設備預警信息至機房運行監(jiān)控系統。

2.2系統功能設計

2.2.1系統功能概述

故障預警系統的主要目標是實時監(jiān)控發(fā)射機設備工作狀態(tài)，發(fā)生故障及時報警，保證發(fā)射機平穩(wěn)正常運行；對接機房運行監(jiān)控系統，作為子系統，彌補其故障預警方面的不足；通過對發(fā)射機關鍵部件溫度的數據分析，對發(fā)射機進行前瞻性維護，提升檢修質量和工作效率。

2.2.2無線溫度傳感器的功能實現

1）發(fā)射機整流柜內采用貼合式溫度探頭配合使用單通道信號發(fā)射模塊的無線溫度傳感器。

2）發(fā)射機功放機柜內的驅動級、功放級調諧電容上使用帶屏蔽的溫度探頭配合四通道信號發(fā)射模塊的無線溫度傳感器，達到抑制電磁干擾帶來的傳感器離線、采樣溫度數據越變的問題。

3）發(fā)射機輸出柜內電磁環(huán)境最為復雜，同時柜內電感、電容處于高電壓、大電流的運行狀態(tài)下，貼合式溫度探頭不可固定在器件表面。因此，在輸出柜內采用紅外設備取樣器件溫度數據的方式。

4）利用對單通道信號發(fā)射模塊及四通道信號發(fā)射模塊的使用，實現了采樣溫度信息的數字化（IP）。

2.2.3數據采集器的功能實現

1）數據采集器通過內置無線接收模塊，接收無線溫度傳感器上傳的實時溫度取樣數據，并予以顯示，監(jiān)測溫度傳感器的功能狀態(tài)，數據采集器可根據預設的溫度越線值對采集的溫度進行判定，超限溫度將在屏上被標示，同時，以蜂鳴聲的形式告警。

2）采用Socket通信方式實現實時溫度數據及無線溫度傳感器狀態(tài)的上傳。

2.3發(fā)射機故障預警系統軟件功能

故障預警系統軟件功能模塊如圖2所示，由設備總況、告警管理、配置管理、查詢中心、數據處理、系統日志，共六個功能模塊組成。

1）系統主界面

發(fā)射機故障預警系統界面如圖3所示，上傳至發(fā)射機故障預警系統軟件的數據，按照器件所屬的發(fā)射機單元進行分類。分為整流柜、功放柜、輸出柜、饋筒、變壓器，共計五個取樣單元。當單元內溫度數據均處于設定的警戒閾值內，此時界面上各個單元顯示為綠色，如果出現一個或多個溫度超過設定的閾值時，單元實時顯示為此時最高告警等級相對應的顏色。預警為黃色，越限為橙色，告警為紅色，隨著顏色的變化，告警級別依次上升。

2）告警管理

告警管理界面如圖4所示，在告警管理功能模塊中，可按照各個器件對應的節(jié)點、某一歷史時間段等條件查巡故障預警系統所發(fā)出的歷史告警數據（包含預警、越限、告警），支持設置告警重發(fā)時間和導出excel表格功能。

節(jié)點告警配置界面如圖5所示，根據故障預警系統的長時間運行所得到的數據，在節(jié)點告警配置界面中可增加或設定對應節(jié)點的預警閾值、越限閾值以及告警閾值，以確保閾值設定的準確性和合理性。

3）系統配置

網關配置界面如圖6所示，故障預警系統具有較強的可擴容性，如在用的網關通道均已使用時，可在配置界面中增加網關，從而增加無線溫度傳感器數量，達到系統擴容的目的。

節(jié)點配置界面如圖7所示。在網關配置界面中，選擇對應網關，進入節(jié)點配置界面，在此界面中，可增加、刪除、修改網關內的無線溫度傳感器節(jié)點。

4）查詢中心

查詢中心功能模塊提供數據查詢、統計分析、歷史比對分析、柜內比對分析、趨勢分析，五種查詢模式。

數據查詢界面如圖8所示，在此界面中可依據需要查詢的節(jié)點所屬發(fā)射機、機柜單元、節(jié)點名稱，快速確定節(jié)點位置。按需選擇歷史數據的開始時間、結束時間，溫度范圍，篩選數據范圍。

當發(fā)射機工作時，隨著發(fā)射機工作時長的增加，環(huán)境溫度升高，器件溫度也會隨之升高，并呈現以24小時為周期的周期性變化。結合器件溫度變化的特點，數據查詢功能模塊支持對同一監(jiān)測點數據的折線圖展示，用戶可快速的查找確定節(jié)點溫度異常所處時間段，查看、分析器件運行溫度的趨勢。節(jié)點溫度折線圖如圖9所示。

針對發(fā)射機器件在故障前溫度會明顯升高，故障預警系統發(fā)出的告警信息數量也會增多的特性。在統計分析功能中，支持用戶按照節(jié)點所屬發(fā)射機、告警級別、告警時間段等篩選條件，查看任意器件的告警頻率，查詢結果以折線圖的形式直觀展示，如圖10所示。

歷史比對分析、柜內比對分析，均是基于節(jié)點的歷史溫度數據，不區(qū)分正常溫度數據及告警溫度數據。歷史比對分析，支持節(jié)點當天溫度走勢與一天前溫度走勢及一年前的溫度走勢，三項數據對比。柜內比對分析界面如圖11所示，在此界面下，可按照需求選擇任意一個或多個節(jié)點進行溫度走勢比對，方便用戶比對相鄰器件的溫度變化情況。

故障預警系統可自行根據所采集到的歷史溫度數據分析發(fā)射機器件的溫度變化趨勢，同時自動分析并篩除錯誤數據，提供直接的分析結果，為發(fā)射機器件的維護提供依據。如圖12所示。

5）數據處理與日志

數據處理模塊支持用戶按照設備從屬結構、告警等級、開始時間、結束時間等條件，查詢、導出、導入、釋放數據。用戶對故障預警系統的操作行為均可在日志中查看，包括具體的操作時間、登錄用戶名、操作行為。

2.4故障預警系統特點

目前市面上針對電磁環(huán)境惡劣，直接取樣其溫度數據的解決方案較少，且造價較高、外設設備復雜，不易在Dx200kw發(fā)射機狹窄的內部空間安裝，無法滿足發(fā)射機輸出柜內電感、電容的溫度取樣需求。部分臺站使用的溫度傳感器受高頻串擾、電磁干擾只能選擇性的監(jiān)測部分設備、無法做到對任意器件的監(jiān)測。同時，其取樣到的數據僅能作為一般性指示數據，無法實現系統的預警和設備狀態(tài)的判斷。

相比之下，DX200KW中波發(fā)射機故障預警系統具有以下優(yōu)勢和特點：

1）故障預警系統采用2.4G無線收發(fā)模塊，具有布線方便、組網自由、可擴展性強的特點。

2）解決發(fā)射機電感、電容溫度取樣數據的電磁干擾問題。

3）數據處理及分析能力強大，可對設備的運行狀態(tài)做出分析和判斷，對運行狀態(tài)降低的器件，做到提前預警，提示維護人員進行針對性檢修。

4）實現對發(fā)射機關鍵器件的自動巡檢，與現有的人工維護模式相結合，確保發(fā)射機的穩(wěn)定播出。

3結束語

DX200kW中波發(fā)射機故障預警系統投入使用以來，有效降低了因發(fā)射機器件老化而造成停播事故的發(fā)生，實現了對關鍵器件實時、長期的監(jiān)測，為器件的檢修維護提供依據，規(guī)避了傳統檢修中，檢修人員主觀決定對發(fā)射機維護工作的影響，提升了檢修工作質量，達到了系統預定的設計目標。