发射机故障预警系统的设计与实现

钟明

摘要：针对DX200kW中波发射机关键部件在设备运行中工作过程中，过流、过压、老化等原因出现温升，温升过高后直接影响发射机正常工作，造成播出设备故障。而现有手段无法直观测量温升情况，无法提前进行干预。系统通过无线温度传感器，建立温度在线监测自动预警管理平台与温度数据分析系统，快速准确定位故障点，使值班人员能够及时采取有效处理措施，最大限度地保障安全播出工作。

关键词：播出设备；无线传感；实时监控；故障预警

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2015）14-0252-03

DX200kW中波发射机效率高、指标优、运行稳定，但控制线路复杂，由成千上万只部件组成，一只元件损坏或是一根线接触不良，都可能造成整部发射机停播。器件长期在大电流、高电压下工作，即使是优良的器件也会出现不可预期的问题。而查找、确定故障点的时间很长，更换元器件困难，极易造成停播事故。我台DX200kW中波发射机每天近24小时播出，日常检修维护工作只能在每周3小时的停机时间内完成，因没有代播设备，为避免出现长时间停播，预防性维护和快速处理故障显得异常重要。传统的播出设备检修维护手段主要是： 目检，检修人员用眼睛目测各器件在形状、颜色、裂纹等方面的状态是否发生异常来确定器件是否已变质变坏；触摸，断电后，检修人员触摸各器件的温度以判断器件是否异常，是否需要更换；测试，针对大器件，如大电容、大电感，检修人员依靠测量仪器测试器件的参数，根据参数是否偏离正常范围而确定器件的好坏。人工检修受停机时间、人员责任心、工作经验、技能技术水平的影响较大，存在漏巡，漏检的可能性。另外，对于设备内部的缺陷，通过简单的检修是不能发现问题的，比如发射机构造紧凑，某些器件处于肉眼看不见的地方且不能每次进行拆卸测试和触摸，使得设备检修维护的有效性大打折扣。寻求一种实时、可靠、高效、自动的巡检、并实现故障预警是本系统建设的背景。播出设备绝大部分故障原因是器件老化、过流、过压产生的，其状态表现为：在故障出现之前温度会比正常工作时升高许多。通过温度传感器实现关键部件的长期在线监测，在事故前准确获取关键部件的温度变化情况，掌控播出设备器件的工作状态，一旦某一器件温度异常，在机器不播音时段就可以进行快速的处理与更换，同时故障发生时也能快速找到故障点，恢复播出，能有效提升安全播出保障能力。

1 发射机故障预警系统设计

1.1 系统架构设计

系统主要由三部分组成：无线温度传感器、 无线温度监测网关、人机接口单元构成。系统总体结构如图1所示。

无线温度传感器采用数字测温芯片，实时测量发射机房关键部件的温度，通过2.4G收发模块实时传递至无线温度采集器。无线温度采集器通过2.4G无线模式组网测温节点，无线温度采集器关完成温度数据的显示与超限判断，显示各个测温节点的工作状态，以太网有线模式接入到人机接口单元中，实现测温数据与应用程序交互。人机接口单元应用程序完成数据采集包接收、命令下达、温度数据汇总和分析、并上传关键信息到机房运行监控系统。

1.2 系统功能设计

1.2.1 系统功能概述

系统的主要目标是实时监控发射机设备工作状态，发生故障及时报警，保证发射机平稳正常运行；对接机房运行监控系统，作为子系统，弥补其故障预警方面的不足；通过对发射机关键部件温度的数据分析，对发射机进行前瞻性维护，提升检修质量和工作效率。系统功能模块按图2所示设计。

1.2.2 无线温度传感器实现功能

1）在线测温，温度信息实时回传；2）温度信息数字化（IP）。

1.2.3 数据采集器实现功能

1）显示下辖的温度传感器的状态（信号强度与电池电压）。并针对信号较弱或电压电量不足的温度传感器进行标示；

对于该无线温度传感器，在内部电池将要耗尽时，在对应的数据采集器的对应通道前显示电池符号，表示对应的温度传感器将很快不能工作（提前半年预警）。在这种情况下，机房运行维护人员可通过更换传感器中的电池来使传感器恢复工作。

2）显示前端温度传感器的温度数据，并根据预设的温度超限值对采集的温度进行判定，超限的温度将在屏上被标示和报警；

3）采用Socket通信方式实现测量数据的上传。

1.2.4 监控中心系统软件实现功能

系统软件功能从温度数据智能分析功能、温度趋势图显示功能、温度数据自动储存和释放功能、自动报警功能和安全管理功能5方面设计。

1）温度数据智能分析功能

（1）对温度数据进行计算，如历史温度最大值，历史平均温度值；

（2）将在线数据同历史记录数据以及器件正常工作时参数进行比较以发现异常温度值；

（3）支持器件温度数据检索功能；

（4）支持异常数据单独显示功能。

2）温度趋势图显示功能

（1）系统具备近期温度趋势显示功能，显示时间段可以人工设置；

（2）某一设备或接口温度趋势异常时，系统自动优先显示或突出显示该温度趋势，以提显值班人员。

3）温度数据自动储存和释放功能

（1）对于记录下来的所有数据的信息，都自动存储在数据库中；

（2）在需要的情况下，可以根据查询条件，释放温度数据；

（3）可以根据温度数据类型和存储时间自动释放数据；

4）自动报警功能

（1）触发超温自动报警时，报警信号、内容等可在监控画面自动显示；

（2）报警可根据需要进行分级，报警信号、报警内容可在任何画面自动显示；

（3）报警信息储存管理，可以通过多种方式查询报警信息；

（4）报警信息可以区分该报警信息是否已被用户检查确认；如用户未确认，则在设定时间内重发报警。

（5）重发报警时间间隔可人工设定；

（6）设备检测温度报警阈值可智能设置和人工设置。

（7）所有报警信息报告自动保存，所有报警信息均可查询，有需要时可打印输出。

5）安全管理功能

（1）系统保存自动生成的重要数据，包括用户信息、报警信息、操作记录、日志等。

（2）对自动生成的系统运行日志、运行曲线报告、超温报警报告，可查询及打印输出。

（3）系统具有较强的容错性，不会因误操作等原因而导致系统出错和崩溃。

1.3 人机接口单元设计

1） 主界面

人机接口单元主界面如图3所示，工具栏有设备总况、告警管理、配置、查询中心、数据处理、系统日志和退出系统等七个功能导航菜单，可根据实际需要选择进入相应子菜单界面。监测数据主要展现发射机房2部发射机5个部位设备的实时工作状态。状态方框各种颜色分别代表的意义如下：

（1）绿色—设备所属的节点上传温度数据无异常，设备正常工作

（2）灰色—设备所属的节点中有无法正常上传数据的情况，可能掉线。

（3）红色—设备所属的节点上传温度数据超过告警阀值，产生告警信号。

（4）黄色—设备所属的节点上传温度数据超过预警阈值，产生预警信号。

（5）橙色—设备所属的节点上传温度数据超过越界阈值，产生越界信号。

信息提示栏包括无线温度传感器通信状态、无线温度传感器的运行状态以及用户登录信息。

2）设备总况

该模块用简单直观的界面呈现发射机关键部件测温点的运行状态，点击发射机各个部位的状态方框，可进入对应的设备实时数据页面展示页面，

3） 告警管理

告警管理界面如图6所示，该模块的功能是查看及处理节点产生的报警记录（包含告警、预警、越界），设置节点告警阀值。设置重发报警的时间。支持搜索和导出excel表格配置。

4）配置

配置设置界面如图7所示，该模块的功能是查看和编辑所有网关设备和节点信息，支持导出excel表格。

5）查询中心

查询中心界面如图8所示，该模块的功能是根据设置的对象选择、时间段、温度范围，查询对应的数据。其中统计对象是下拉列表，下拉列表的形式可以将所有节点按照所属部位以2级从属结构显示。支持导出excel表格。支持列表或折线图形式展现数据。

6）数据处理

数据处理界面如图9所示，该模块的功能是根据设置的统计对象、统计类型、时间段、时间间隔条件，统计出对应的数据。这其中统计对象是下拉列表，下拉列表的形式可以将所有节点按照所属部位以2级从属结构显示。统计类型支持平均值和最大值统计。时间间隔支持时、日、月统计。支持导出excel表格。支持列表或折线图形式展现数据。

7）系统日志

系统日志界面如图10所示，该模块的功能是显示用户操作记录。可根据关键字（范围是事件、用户名、工号字段）搜索对应的操作记录，支持导出excel表格。

2 结束语

系统通过无线温度传感器实时采集发射机关键部件温度，由人机接口单元的应用程序对发射机关键部件的运行状态信息、温度信息进行整合和集成，对目标器件温度的实时测量与分析，降低播出设备长期满负荷运行，维护时间和维护手段单一引发的事故，取代人工巡检，弥补现有发射机运行维护模式在故障预警方面的不足，智能化管理发射机设备，提升发射机维护效率。

参考文献：

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