中波发射机监控系统通讯网络的设计与实现

张树彬

中波发射机自动化的监控系统是在计算机技术、软件数据库技术以及网络通信技术的基础之上结合而成的发射台管理体系，能够完成实时监控与采集数据的工作，同时还能够完成信息存储工作，具有较大的实用意义。为此，中心台工作人员应该结合当前中波发射机的使用现状，积极地构建中波发射机自动化的监控系统，强化通信网络的功能，提升内蒙古新闻出版广电局整体的发展水平。

1 目前主要应用的通信方式

从近些年国内的应用情况来看，应用的串行通信方式主要有RS-232通信方式和RS-485通信方式两种。目前，RS-232通信方式成为了计算机的标配，无论是在工业领域还是日常的工作领域中，其应用的范围较广。

1.1 RS-232通信方式

一般来说，RS-232比较适用于数据传输速度介于0～20 000 b/s的通信当中，具有传输速度快、易操作的特点，在工业领域中得到了较好的应用。然而其在工业领域里实际使用的过程中，外界的电气因素很容易对RS-232数据传输信号进行大面积的干扰，容易导致传输数据出现错误。为了有效避免这一情况的发生，研究人员在对RS-232研究的基础上，研制出了RS-485通信方式，并开始得到了应用[1]。

1.2 RS-485通信方式

RS-485通信方式与RS-232通信方式最大的区别在于接口情况有所不同。RS-485一般选择采用平衡驱动器以及差分接收器，使其具有较强的抗噪性，能够有效地抵消线路产生的磁场干扰信号。最重要的是，RS-485具有较低的布线成本以及超远传输距离的特性，使得RS-485串行接口被广泛地应用于电子通信领域当中。在本系统中，发射机的距离较远，相对的分布点缺乏均匀性，较容易受到周围电磁信号的干扰，因此笔者建议工作人员最好采取RS-485主从式串行通信，能够保证分布点的均匀性，同时还能够有效地实现监控系统远程监控的需求。

2 对中波发射机通信协议的相关分析

在本系统中，中波发射机一般采用串行通信协议，且中波发射机监控系统的上位机需要通过RS-485网络与发射机主控单元进行实时的数据传输与通信工作，按照约定的通信协议对系统中的数据进行相关的采集与输送，执行系统发布的指令，能够对远程控制发射机实行多机位的监控工作[2]。一般来说，中波发射机完成一次通信工作需要分为两个具体的步骤：其一，工控机按照协议的要求发送指定的命令；其二，发射机接收工控机发射的指令，并对其进行接收和处理的工作。系统由于受到电气条件和物理条件等因素的限制，工作人员必须给发射机预设一定的响应时间，最好控制在100～200 ms。

当发射机主控单元接收到命令码时，工作人员应该让主控单元迅速返回到“ACK00，Command”状态当中，以便确保下位机能够成功接收到系统的指令；如果返回数据出现“NAK00”的提示，则表明系统数据在接收的过程中出现了错误，需要工作人员结合具体的情况，进行改正确保通信数据的安全。本系统应该严格地遵循上述的要求，通过事先拟定的协议去控制中波发射机的一系列指令动作，不断地采集和处理中波发射机当前存在的数据，进而可以有效实现对发射机进行实时监控的控制要求。

3 中波发射机监控系统通讯网络的设计和实现

一般来说，中波发射机的监控系统通信网络主要是由硬件部分合格上位机软件部分组成。

3.1 系统通讯网络的硬件结构设计

主控单元基本上都是由上位机和下位机两部分组成。其中，下位机主要是由核心芯片STM32进行实际的调度工作，能够有效地对主控单元乃至整个系统实行运行、监测以及控制的要求。内蒙古新闻出版广电局使用的STM32芯片是基于ARM V7架构的芯片结构，其具有外设丰富以及实时性能优异的特性，最重要的是它的开发成本较低，不会给内蒙古新闻出版广电局带来较大的经济负担。下位机主要采用STM32芯片的AD采集口，对外部模拟数量进行有效的数据采集，并且可以通过其他的通用口完成数字量的输入与输出工作，进而能够有效实现对发射机进行实时监控与控制的要求。

3.2 上位机的监控软件设计

Delphi是Windows平台下应用发展最快的一种程序开发工具。中波发射机监控软件在实际开发的过程中可以通过利用Delphi中的工具与编译器，实现数据库的监测功能。除此之外，Microsoft SQL Server2005也是一个功能较多的数据库管理平台，其可以通过集成BI工具的方式，为数据库管理平台提供有效的数据管理功能。从具体的应用情况来看，上位机软件主要应用于对用户信息进行采集、数据采集以及存储数据的工作当中，可以设定用户的参数，同时也可以查询历史的使用数据，因此内蒙古新闻出版广电局若想实现中波发射机监控系统通讯网络的功能，必须提高上位机监控软件的设计水平，进而实现实时监测的要求，提高广播电视的播出质量。

3.3 监控系统的功能设计

监控系统的功能主要是对发射机工作系统进行全方位的把控，并对发射机系统下达各种控制指令，以便完成有效地监测工作。对它的功能设计具体如下。

其一，实现数据采集与监控的功能。通过发送指令让上位机进行传输数据的工作，便于更好地监测中波发射机的实时工作状态，同时还可以存储中波发射机工作中产生的实时参数数据，如入射功率、反射功率等参数数据。一旦监测数据超出限定值，系统会自动弹出红色或者黄色的指示条，用以提示用户。

其二，实现开关量监测功能。这个功能的实现可以有效解决对功放等开关量的检测问题，并且它的状态变化可以通过声光或者屏幕弹窗等方式，对用户施以警告，极大程度上可以有效保证运行系统的安全性。

其三，实现对历史数据进行读取和打印的功能。一般来说，它还具有自动或手动记录发射机参数记录以及故障的功能，可以将运行中产生的参数数据存储在SQL Server 2005数据库当中，兼备打印的功能以及分析数据的功能。

其四，实现远程控制功能。该系统可以通过预先约定的通信协议发送指定的命令代码，进而实现远程控制的要求，如自动控制开关机、升降功率以及设定系统时间等要求。

4 结论

中波发射机监控系统正式投入运行之后，可以充分地发挥计算机技术的优势，实现从“人控”到“机控”的转变，能够实时地对运行系统产生的数据进行监控和采集。最重要的是，通过设计与实现中波发射机的监控系统，能够有效地避免多机通信出现总线冲突的情况，进一步对通讯网络进行优化，防备出现节点故障，实现监控系统通讯网络的设计要求。

[1]闫保中,谢睿达.中波发射机监控系统通讯网络设计与实现[J].应用科技,2015.

[2]高秀华.基于ARM的中波发射机实时监控系统的设计与实现[D].济南:山东大学,2013.