关于广播电视发射台自动化控制系统的实现和应用

聂强元

近年来，随着自动控制技术、微电子技术、通信技术、网络技术等新兴科学技术的发展，也带动了自动化控制系统在我国广播电视发射台中的快速应用与普及。无论是节目的自动播出、设备的远程控制，以及“无人值班、有人留守、定期维护”的实现都离不开自动化控制系统的有效应用。本文结合工作实际，从我国广播电视发射台自动化控制系统的发展状况出发，并就系统的设计实现和具体应用进行了分析与探讨。

【关键词】广播电视发射台 自动化 控制系统 设计 应用

广播电视发射台普遍装设有多部发射机，不仅信号发送设备较多，而且换频、换节目、换天线等操作频繁，如采用人工操作很容易发生一些人为事故，导致停播、错播等事故问题。而且随着近年来，广播电台逐渐向着频率专业化方向发展，播出频率日益增多，发射台的管理难度也正不断加大，这都对发射台自动化控制系统的需求非常迫切。因此，有必要加强广播电视发射台自动化控制系统的建设工作，以保障广播电视的优质、安全播出，促进整个广播电视行业更加健康、有序的发展。

1 我国广播电视发射台自动化控制系统的发展概况

在2000年以前，我国广播电视的控制业务，主要是停留在监控本地区的中短波、调频、开路电视和部分卫星电视广播的播出质量和效果方面，且多数是采用人工监控和主观评价的方法。随着近年来网络技术、通信技术、音频视频数字压缩技术、远程遥控遥测等技术的不断发展和成熟，都给广播电视控制的自动化、网络化发展提供了可靠的技术保障。

在2001年，国家广电总局颁布了《广播影视科技“十五”计划和2010年远景规划》，在规划中要求建立以总局发射台为主体，地方发射台为补充，本地与远程遥控相结合的广播电视监控网络。在2004年，国家广电总局科技委七届一次会议中，也明确提出了要加大自动化监控程序的研发，以自动化控制代替传统的“人管机器”的管理模式。为贯彻落实远景规划目标和会议精神，我国各地方广电部门近年来，都在逐年更新监控设备，并加强了自动化控制系统的建设与应用。

近年来，各地方广播电视发射台的控制技术，已逐步从单一的播出效果控制，向着节目制作控制、播出控制、传输控制，以及信息安全、播出安全等多方面发展。提高广播电视节目的制作播出水平，保证播出的安全性与可靠性，将是广播电视自动化控制系统未来主要的研究与发展方向。

2 自动化控制系统的设计原则

2.1 实时性

实时性反映了控制系统在出现事件时的响应能力，也是衡量控制系统性能的一个重要指标。要求自动控制系统应能实时采集发射机的工况参数，并能准确控制。

2.2 可靠性

可靠性是指自动控制系统稳定运行和无故障运行的能力。如控制系统本身出现可靠性问题，将会带来严重的后果，如系统误判、错误报警、错误动作等。为了提高系统的可靠性，可采用多种设计措施，如：提高系统的可靠性级别、采用抗干扰措施、在关键控制部件冗余配置、软件采用容错设计技术等等。

2.3 通用性

是指在设计时应考虑到不同设备的控制特点，使设计出的自动化控制系统具有通用性，可以适应不同发射机的监控要求。即使设备在更新换代后，系统经过适当调整后仍能满足要求。

2.4 扩展性

是指自动控制系统能满足不同规模的发射台控制的需要，在设备或网络更新后，系统也能顺利过渡，而不会造成浪费。

2.5 智能化

是指所采用的智能技术，能使系统具备较高的自动化水平，能智能化的处理系统中的故障问题。

3 自动化控制系统硬件的设计实现

3.1 系统总体结构

自动化控制系统的硬件部分是由工业控制计算机、数据采集控制器、服务器、电力监测仪、调幅仪以及传感器等所构成。根据系统功能的不同，可将整个系统分为发射机监控子系统、信源处理子系统、监听和监视子系统、故障报警子系统、指标监测子系统、环境监控子系统这六大功能模块。系统的总体结构框图，见下图1所示。

3.2 发射机监控子系统

该子系统由数据采集控制器（称为下位机）构成，主要是对发射机的相应参数值进行采集与监控。

发射机监控子系统具体功能的实现，是根据发射机的通讯接口协议，完成对发射机模拟量、天线位置、发射机遥控开关机总量、升降功率量、复位控制输出量等方面数据信息的采集，并将采集结果汇总到服务器中，然后由数据处理服务器对汇总的参数进行逐一的评估，对于超过设定阀值的参数值采取报警处理。同时，该子系统还具有自动开关机控制、自动主备机倒换控制以及天馈线倒换控制的功能。

3.3 信源处理子系统

该子系统主要是由多个音频切换报警器所组成，其结构原理图见下图2所示。信源子系统的功能，主要是对每台发射机的音频信源的输入实施统一化的管理，使每套广播电视节目都能有4个音频信源的输入通道，并具有手动音频切换和自动音频切换这两种模式。

其中，在手动音频切换模式下，工作人员可采取设备的按键切换，也可在网络授权允许的条件下采取设备的数字切换；在自动音频切换模式下，子系统首先对每一路音频信号进行评估，以监测信号幅值是否发生变化，若发现信号丢失，则自动切换到正常信号的输入通道上，并进行衰减控制处理，最后将处理后的信号输出到主备发射机中。

3.4 监听和监视子系统

该子系统主要是由循环监听设备和音频动态指示报警器所构成，并包括了监听和监视两部分功能。

（1）监听功能。监听功能包括了信源监听和无线监听。其中，信源监听是指对广播电视所有信源实施切换监听；无线监听则是对无线电信号实施循环监听或定频监听。

（2）监视功能。监视功能主要是指对每一台发射机的音频输入信号，实施逐一的监测和比对，当发现某路音频信号丢失时，则采取报警处理。而且通过信号比对，还可有效避免受到非法信号的干扰，提高信号输入的可靠性。endprint

3.5 指标监控子系统

该子系统主要是调幅测试仪构成，以实现对每台发射机的载波值、调幅度值这两项重要指标的动态监控，并将监控数据发送到数据处理服务器中，实现对这两项指标的评估、报警和显示。

3.6 环境监控子系统

该子系统主要由监测仪、传感器所组成，以实现对温度、湿度、烟雾、浸水等环境参数的监控。同时，还可监控发射机的电压值、电流值的变化情况。

3.7 故障报警子系统

该子系统主要由声音报警、声光报警、传呼机报警以及短信报警这四部分功能所组成。

4 自动化控制系统的软件设计

4.1 系统软件选用

本文所设计自动化控制系统的软件，操作系统选用的是Windows系列产品，开发软件为SQL、VC++和VB，服务器数据库采用的是access中文版。

4.2日常管理界面功能设计

软件管理界面主要具有的功能有：权限认证、设备校时、岗位管理、状态显示、数据管理、数据采集、报表生成和短信报警等等。

（1）状态显示。能够将所有发射机的监控数据集中到一个页面显示，从而使值班人员可以迅速观测到多台发射机的数据，以全面、实时的掌握所有发射机的工作状态。除发射机工作数据以外，还提供了温湿度、烟感、供电电压等参数的监控。

（2）岗位管理。能查看到员工签到、班次、交接班等情况，并能进行接班意见、交班嘱语和故障现象的记录。

（3）报表生成。可对报表格式进行规范，对报表内容进行自动组态；可查询和打印所有报表文件。

（4）短信报警。当发射机出现故障时，报警系统能够向维护检修小组的所有成员群发短信，告知大家进行抢修。

5 自动化控制系统的具体应用

5.1 实现数据的实时采集和设备远程控制

通过自动化控制系统，能监控与广播电视发射台相关设备的工况，如：发射机、机房、天馈系统、柴油发电机等设备的实时工作情况，并实现对信号数据迅速采集和处理，其数据采集效率甚至能精确到微秒级，能充分满足各系统对信号采集和处理速度的要求。

同时，自动化控制系统能实现发射台与系统之间的信息传输，以及设备之间的信息交换。并判断被监控设备的参数阀值是否超过，当超过阀值时，自动控制系统会自动进行报警，并根据设定发出控制指令，从而实现对设备的远程遥测遥控。

5.2 实现快速的故障检测与错误诊断

广播电视系统在运行过程中难免会出现各类错误，尤其是发射机的故障率，是广播电视系统中各种设备中故障率最高的。从系统维护的准确性、快速性和方便性的角度而言，如何及时排除设备故障、减少修复时间，对提高系统运行的安全性和稳定性具有非常重要的意义。而自动控制系统中所具有的故障检测和错误诊断功能，能有效的对系统各关键部位进行监测，并准确的对故障进行定位和提供维护指南，以帮助技术人员迅速、准确的排除故障。

5.3 实现网络化的人机交互手段

当前，网络技术已然成为了影响我们日常生活、生产的高新技术，而且广播电视行业的工作方式也越来越受到它的影响。基于网络技术的自动化控制系统，可以实现对全局信息的实时掌握，以及时做出决策；实现了采集的数据、设备资源的跨空间共享；实现了预防性的故障分析、维护以及远距离的诊断和维修，提高了系统运行的安全性与可靠性等等。

基于网络技术的自动化控制系统的应用，不仅提供了良好的人机交互手段，而且正在逐步影响广播电视工作者的作业方式和思维方式。逐步向着网络化、智能化方向发展的自动化控制系统，也将是未来广播电视行业发展的主要技术趋势。

6 总结

本文从我国广播电视发射台自动化控制系统的发展状况出发，并就系统的设计实现与具体应用进行了分析和探讨。系统自投入使用以后，一直能安全可靠的运行，且故障率较低。不仅明显减轻了工作人员的劳动强度，为设备的维护检修提供了全面、可靠的监控数据，而且了提升广播电视安全播出的保障能力，为实现“无人值班、有人留守、定期维护”的管理目标打下了良好的基础。

参考文献

[1] 张隶军.扬州中波台计算机实时监控系统的设计与构建[J].广播与电视技术，2013（9）.

[2] 聂广才.发射机远程监控技术的应用与发展[J].广播与电视技术，2011（38）.

[3] 李广海.数据通信与网络[M].北京：电子工业出版社，2006.

作者单位

内蒙古阿拉善盟广播电视传输发射中心台 内蒙古自治区阿拉善盟 750300endprint