全固态数字中波发射机主备切换系统

摘要： 文章分析了全固态数字中波发射机在安全播音过程中主备机切换系统的应用，介绍了主备机自动切换系统的设计方案和工作流程，阐述了系统的创新点和应用前景。

关键词： 中波发射机；主备机切换；自动化系统；天线交换开关

中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）16-3885-04

根据国家广电总局62号令，中波发射机按1+1方式配置备用播音系统，确保安全播音。传统的运行模式是主用设备发生故障后，由人工切换到备用设备，实现备机替代主机工作。

下面以美国哈里斯（Harris Broadcast Division）公司生产的DX型200KW全固态数字调幅中波发射机为例，阐述全固态数字中波发射机主备切换系统的设计方法，这种方法既稳定可靠，又方便维护，对配置备用发射机的全固态中波发射机机房很有价值，不但可减少停播时间，也可减少运行维护人员的劳动强度，同时也为“无人值班、有人留守”运行维护模式提供可靠的技术保障。

1 主备机自动切换系统的设计

1.1 系统结构

1.2 发射机自动化系统

1）手动/自动切换功能

发射机自动化子系统包括手动、自动和检修三种模式。在手动控制下，保留发射机原有的手动操作功能，完全脱离自动化子系统由人工进行控制；在自动控制下，发射机由自动化子系统控制运行；在检修状态下，完全脱离自动化子系统由人工进行控制。发射机自动化子系统运行模式采用硬件直接切换的方式，在发射机上人工通过模式开关来完成切换。手动模式时，自动化子系统不再按带周期的运行时间表进行自动控制，监测并上传数据；在模式的切换过程中，保证发射机及附属设备的安全；手动与自动模式之间进行切换后，保持发射机原有运行状态不变；检修状态下，自动化子系统不接收带周期信息的运行时间表，监测但不上传数据；在自动模式下，发射机自动化子系统检测到运行时间表中执行日期为当前日期、执行时间没有结束任务时，则立即执行。

2）自动控制功能

自动工作模式是发射机自动化子系统默认的工作模式，发射机自动化子系统按照带周期的运行时间表实现对发射机的自动控制，并对发射机运行状态进行监测；当发射机出现故障时，按照预定的设置进行故障报警、故障诊断和自动切换。在任何工作模式下，发射机自动化子系统通过人机接口单元接收机房运行监控系统下发的带周期的运行时间表，可以选择人工干预或自动完成对带周期的运行时间表接收和确认。

3）实时监测及故障报警功能

发射机自动化子系统处于带电工作状态时，对频率、模拟量、输入开关量、输出开关量进行实时监测。一旦监测到异常，立即提供声音报警和人机接口单元操作画面报警，并实时记录到自动化子系统日志中。

4）校时功能

校时指通过人机接口单元接收标准时码，进行判断，确认无误后同步PLC时间和人机接口单元系统时间，作为自动控制和检测的基准时间。校时可分为自动校时和手动校时，自动校时，通过接收上一级平台，或GPS接收机的标准时码，由人机接口单元统一校准PLC时间，若在时间校准过程中发现标准时码与PLC时间相差超过一定的阀值，则不再进行时间同步，并发出警告提示，同时要求人工进行干预；手动校时，则由机房运行维护人员通过身份验证后进行手动操作。

5）日志管理功能

发射机自动化子系统的日志包括：操作日志、故障记录、告警和表值记录。

发射机自动化子系统采用现场总线技术，独立控制，综合布线，从各采样点获取信号，以点对点的形式，将经过处理的信号送至PLC，利用DH+通讯适配器完成人机接口单元与PLC之间数据交换，实现播出设备运行状态数据的数据统一管理，实时监测和控制。开关量取样点和下位机的输入模块之间采用光电隔离，而模拟量和下位机的输入模块之间则采用变送器，将不同等级不同差异的电压转换成0～5v的标准电压。为了匹配和隔离发射机与PLC的信号，采用HI11A光电管进行电压变换和隔离。电路分两种，一种由开关电源供电，经降压后进行控制；另一种由发射机提供信号来控制。

1.3 天线交换开关系统

天线交换开关子系统运行模式可分为手动操作和自动控制，机房运行维护人员可通过本地操作按钮或在人机接口单元界面进行手动、自动运行模式设置。改变天线交换开关子系统的运行模式不会改变天线交换开关的状态。自动控制是天线交换开关子系统默认工作模式，天线交换开关子系统按周期运行时间表实现对天线交换开关的自动控制。手动操作天线交换开关子系统有两种方式：直接点击人机接口单元主界面上的天线交换开关，或在本地操作面板转动旋钮，进行天线交换开关的切换操作。当人机接口单元出现异常，出现无法正常切换天线交换开关时，可以通过手动控制方式进行发射机主备切换。另外，当同轴开关的机械触点出现故障时，人机接口单元与手动控制方式均无法控制主备机正常切换的情况下，通过机械控制方式也可以实现对发射机主备的正常切换。这样就形成了发射机主备切换的双重备份，提升安全播音的可靠性。

2 发射机主备自动切换的实现

2.1 主备机自动切换流程

在安全播音过程中，当主用发射机因故障无法正常播音时，系统首先判断备用发射机是否准备就绪，确认备用发射机能正常播音后关闭主用发射机，发送天线交换开关转向指令。如果天线交换开关不在高压状态，即和发射天线构成通路的发射机处于关机状态，则天线交换开关立即动作。如果天线交换开关处于高压状态，则等待和发射机关机，天线交换开关不在高压状态才会进行天线交换开关的转向，确保处于高压状态的天线交换开关不会动作。天线交换开关到位，即备用发射机和发射天线构成通路后，才允许开启备用发射机。经过上述发射机主备自动切换流程的逻辑判断，在周期运行图时间内，系统确保发射机主备切换的有序、准确，避免误动作，或在发射机主备切换过程中造成新的故障点。

2.2 人机接口单元

人机接口单元具有完善的数据备份功能，包括自动定时和手动数据备份，当发生数据丢失等故障后，能进行数据回复；提供完善的身份认证机制管理功能，确保应用系统的操作安全性；采用数据驱动而非硬编码的方式，方便策略变更和维护；以Socket方式与上一级平台交换数据，有很强的灵活性、扩展性、兼容性；充分考虑了屏蔽措施和过滤功能，能在强电磁环境干扰下，稳定、可靠运行。

3 结束语

全固态数字中波发射机主备切换系统是为解决备机自动代播而设计的，系统的应用不但可减少停播时间，也能减少机房运行维护人员的劳动强度，为安全优质播音提供了可靠保障。经过多年运行实践，不仅实现了发射机主备切换的自动化，提升了安全播音的可靠性，也为发射台“有人留守、无人值班”的运行维护模式提供了可靠的技术保障。

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