天塔机房外电检测报警系统设计研究

沈 晨

（天津广播电视发展有限公司，天津 300193）

1 外电检测报警系统的功能需求分析

当外电闪落时，控制室会有多种设备报警。因此，只需在控制室的醒目位置安装两块167和875的LED灯直观闪烁提示，就无需发出报警音。灯的颜色与发射机外电标识一致，值班员确认后即可复位解除闪烁提示。此外，为使身处机房任何位置的值班员都能第一时间知道是哪路外电发生故障，并直接检查对应外电的发射机，需要充分利用机房已有的博汇轮巡广播系统，通过音频合成软件叠加调频轮巡音频与外电语音播报，并以高出50%的音量确保外电语音播出声音可被清晰听到。

2 解决方案分析

采用电压检测继电器实时检测电视23频道互投柜的167#和875#两路外电，并利用其输出的两组开关量设计电气控制电路。一组用于控制控室内的外电检测报警显示，另一组用于控制外电检测语音播报系统。外电检测电路应设计自锁电路，确保可以保持外电瞬间闪落故障以便显示。

控室内的外电检测报警采用数字167和875的LED灯显示，灯的颜色与发射机外电标识一致。为达到报警醒目的目的，应基于集成电路NE555搭建爆闪控制电路来控制LED灯的供电回路，并且灯闪频次可控。

外电检测语音播报系统是基于机房现有的调频广播（88.5M、101.4M）博汇轮巡监听系统。选择两路模拟音频1 kHz信号代表两路外电167#和875#，通过音频合成软件叠加调频轮巡音频和外电语音播报，并采用延时继电器控制语音播报时间持续1 min，以确保身处机房任何位置的值班员均可清晰听到。

3 天塔机房外电检测报警系统设计

3.1 天塔机房外电检测报警系统电路设计

采用电压检测继电器实时检测电视23频道互投柜的167#和875#两路外电，利用输出的两组开关量设计电气控制电路。一组用于控制控室内的外电检测报警显示，另一组用于控制外电检测语音播报系统[1]。

RM4TR32型相序检测继电器可用于检测三相电源，具有缺相检测、相序检测、过压检测以及欠压检测功能。将被检测的167#或875#外电的三相电源连接于RM4TR32继电器的L1、L2和L3端子上，无须另外单独提供电源。当外电正常工作时，端子通电，继电器吸合，黄色LED灯亮。如果外电发生缺相或过压欠压等故障，那么继电器断电，并带动两路辅助接点动作。RM4TR32型相序检测继电器管脚功能如图1所示。

整个系统使用两个RM4TR32分别检测167#外电和875#外电。该外电检测模块输出的两路开关量，一个用来控制报警标志自锁电路的启动，另一个通过控制进入博汇语音报警系统的音频的通断实现语音轮训播报功能。

图1 RM4TR32型相序检测继电器管脚功能

3.2 自锁电路

以167#外电灯光报警为例。当167#外电正常时，RM4TR32模块的常闭触点（NC）断开。此时，继电器KA1线圈回路断开，KA1的两个常开点断开，“167”灯不亮。

当167#供电故障时，RM4TR32断电，其常闭触点（NC）瞬间闭合。此时，继电器KA1的线圈通过RM4TR32的NC触点通电，继而KA1的两个常开辅助接点动作闭合，使得KA1线圈回路保持接通状态，达到自锁功能。KA1的另一常开辅助接点接通167#报警灯及其闪烁控制回路，使其达到断电后持续闪烁的功能。如需复位，可按下“RESET”动断开关使KA1断电，实现灯光报警消除。自锁电路原理如图2所示。

图2 自锁电路原理图

3.3 延时电路

考虑到天塔机房由167#与875#两路外电互投供电，当其中一路产生故障时会造成短时间断电，但另一路马上会互投使用，并不会出现该供电回路中长时间无供电的现象，故控制进入博汇系统音频的通断开关延迟电路无须设计断电自锁功能，仅利用RM4TR32的常开触点（NO）控制时间继电器的通断，实现“断电瞬时断开，通电延时接通”的功能即可。这里必须选用通电型时间继电器，才能便捷地实现目标功能。

以875#外电的延迟控制电路为例。当875#外电正常时，RM4TR32的常开触点（NO）闭合，使得时间继电器KT2线圈通电。经设定时间后，KT2的延时闭合、瞬时断开的动合触点接通中间继电器KA4回路，使KA4线圈吸合，带动进入博汇轮巡系统后的音频开关闭合。当875#外电发生闪落时，RM4T32的常开触点（NO）瞬间断开，KT2随之失电，时间继电器的辅助接点瞬间断开KA4线圈回路，由中间继电器KA4断开进入博汇系统的音频信号，瞬时实现语音报警功能。短暂断电后，该路外电由另一路互投补充，RM4TR32模块回到外电正常状态，即实现延时接通和在此过程中的持续语音报警。延时电路原理如图3所示。

图3 延时电路原理图

3.4 博汇语音播报

天塔机房外电检测报警系统直观且实用。通过大屏上LED的闪烁提示以及24层和25层机房的1 min语音持续播报，使身处机房任何位置的值班员无需判断就知道所对应外电的发射机，并对其进行查看，从而有效缩短因外电故障需要恢复播出的处置时间[2]。

外电检测语音播报系统基于机房现有的调频广播（88.5M、101.4M）博汇轮巡监听系统，选择两路模拟音频1 kHz信号代表两路外电167#和875#，通过音频合成软件叠加调频轮巡音频与外电语音播报，并以高出50%的音量确保外电语音播出声音可被清晰听到。

3.5 闪烁控制

为缩短值班员在外电闪落时的判断和处置时间，采用可爆闪的LED数字铭牌置于控制室屏幕墙上方，第一时间给出直观闪烁提示，直至值班员确认后复位解除。

LED爆闪指示灯选用2835型灯珠软灯带。为方便控制与集成，每个灯珠采用12 V直流电压供电，工作电流为15 mA。10个灯珠并联使用可满足指示灯的亮度要求。数字167和875分别使用绿色和红色灯珠，报警闪烁时与天塔机房发射机外电标牌颜色保持一致。此外，为使外电检测显示更加直观，采用爆闪控制电路控制两个LED指示灯。爆闪控制电路核心器件采用双极型的时基集成器件NE555，供电电压12 V，输出电流200 mA。以集成器件NE555搭建的占空比可调的方波振荡电路，可以满足爆闪指示灯的需求。

4 结 论

经功能实验，本系统在相应外电闪落时，可以按照设计初衷实现醒目清晰的灯光闪烁提示，并在机房和走廊内实现1 min的语音报警功能，以缩短值班人员在发生外电闪落时的判断时间，提高判断准确性，现已投入日常的测试使用阶段。该系统的建立充分利用了机房现有设备，极大地节约了经费成本，同时极其贴合值班同志的日常工作，省去了人员直接跑到对应设备前查看和判断故障的时间，为广播电视的安全播出提供了有力支持。