中波广播发射机自动化控制系统的开发与应用

马伟强

（广东省九〇九广播电台 广东省珠海市 519000）

中波台的自动化控制水平将直接关系到其实际运作，必须充分适应目前的工作需要，不断地改进自动控制，以达到科学的运行管理和运行目的。中波广播是我国的一种重要的通信手段，传输的主要形式是地波，而天波则是辅助。为了更好地满足收听人的需要，提高收听的质量，需不断改善和优化管理方式，使发送设备的自动监测工作得到有效的发挥。

1 中波自动控制的应用价值

1.1 中波传输的概念

中波是目前最常用的音频广播形式，其收听方法相对简单，而且可以形成较大的覆盖范围，是公众获取信息和新闻的重要载体。中波广播在边远地区和边境地区的应用，可以充分利用其抗干扰能力强、电磁波覆盖面积大和低磁场污染等优点，为当地人民提供最新的资讯和信息。

1.2 功能特点分析

中波发射台的自动监测系统具有四大功能特征：

（1）具有遥控功能，即在无人值守时，对整个系统进行安全、可靠的遥控，是目前中波发射台自动监测改造的一个重点。

（2）要实现中波发射台的自动监测系统，必须将其与监测功能结合起来。目前，比较常用的广播监测功能有两大类：视频监测和数据监测。前者能让使用者更直观地了解被监视的目标，但在准确率等方面尚需改进，而后者则是与其优点和不足有关。在中波发射台的自动监测改造中一定要确保两个监控是同步的，这样才能让值班人员对目前的工作状况有更好的了解。

（3）系统的维修，在自动化监测系统中必须进行系统的维护，使各设备的工作状态得到极大的提高，使整个系统的安全运行得到保障。

（4）数据采集。要对中波发射设备进行有效的自动监测，就必须对外部环境和广播进行实时的采集，以便对目前中波发射设备的工作状态进行全面的了解，并对其进行历史记录和报警等功能的实现。在整个自动监测系统的改造和优化过程中数据的收集是必不可少的。

1.3 自动监测体系结构

该系统主要由传感器，工业控制计算机，数据服务器，数据采集控制器，以及环境功率检测装置组成[1]。其系统架构主要包括：周期监听、音频监控、源处理、发射机监控、故障报警、计算机集中管理、重要指标检测、环境电力系统等。该系统采用了积木式结构，当各组件出现故障时，其组件的工作不会受到影响。如图1 所示。

图1：中波广播发射机自动化控制系统构成

1.4 系统运行机制的解析

从狭义上讲，中波发射台的自动监测系统，其核心功能是以 DCS 为核心，以管理为核心，使其工作稳定性得到了很大的提高。本系统架构主要基于现代超高资讯传输通讯网路，并将最新的电子监测技术融入到其各项具体工程中，起到了很好的辅助预警功能。

为满足市场和客户的需要，自动化厂商一直在努力研发PLC。新一代系统的出现是由于性能的提高。PAC 的基础是开放的工业标准，多功能，通用的开放平台，并具有很好的性能。集中控制引擎包括客户的各种需求和生产厂家的信息，包含了 PLC 的基本功能和扩展的控制功能，并结合了基于对象的、开放的数据格式和联网的PC‐based 控制。PAC 能够实现各种复杂的功能，同时还可以实现软硬件的有机结合，从而使整个控制系统的性能得到进一步的改善。为了实现上述功能， PLC 还需附加一个附加的插件板。PAC 采用开放的架构，将市场上的现有产品整合到 PAC 平台上，这样做有以下优点：

（1）兼容性好；

（2）技术成熟，可以让使用者和组装者更容易上手；

（3）市场上的成熟产品在价格上已是相当便宜，对成本的控制作用非常显著；

（4）在市场上已经有的产品可以更方便地进行以后的升级；

（5）现有的市场上现有的各种规格和标准都比较完善，使用者可以根据自身的需要，迅速地做出自己的产品。

1.5 自动控制的重要性

在传统的广播事业发展中为了确保向公众传达正确、高效的广播资讯，在经营管理上会耗费大量人力物力，同时也会使技术维护人员面临高强度的工作强度，使其工作效率低下，容易出现差错，严重影响广播事业的健康发展。随着现代信息技术的不断更新与发展，自动控制技术的不断发展，将这种技术应用于广播电视领域，可以针对现有的各种弊端进行有效的改善和优化，使其运行、管理费用得到合理的降低，同时也可以降低员工的工作压力，提高工作效率，推动广播电视产业的长期、平稳发展。随着时间的推移，电脑技术也越来越发达，随着固态数字发射技术的进步，控制系统的应用也越来越接近于自动化。在控制系统的发展过程中最关键的问题就是如何将远程控制与实时控制相结合，保证控制系统的运行范围和工作效率。让整个系统在同样的工作条件下，得到更多更准确的信息和资料，以便更好地进行分析和处理。一般来说，在系统完成了任务以后，所有的信息都会集中在发射机的控制器上，这样才能够得到最完整的信息，而且还能够得到更多的信息。在整个系统中控制传送器的关键，就是要给传送器控制器更多的控制权，然后再用相应的硬件来控制传送器。除此之外，还可以使用更高级的权限。其次，采用控制器进行迂回控制。

2 中波广播电台自动化监控系统的主要模块

2.1 发射机

中波广播发射机自动监测系统可以细分为多个功能模块，这些模块相互关联，协同工作，实现各自的监测任务，具有明显的系统性。在中波广播发射系统中发射机的地位不可忽略，采用自动化监测系统，可以同时协调两个以上的发射机，并在某个发射机发生故障时，自动切换备份发射机。整个自动监测系统由四大模块组成，四大模块协同工作，确保监测系统的正常工作。中波台在日常运行维护过程中，当一台发射机在工作中出现了故障，为确保安全播出就会将主备两台发射机进行互换，这样就可以保证不间断播出。中波广播发射机的设计，从实际应用的数据来看，要想有效地控制中波发射机，就需要模块化、分批式的自动控制，其中网络检测、发射控制、状态反馈等等都是必不可少的。要实现中波广播发射机的自动控制，就需要达到以下几个关键的目的：一是发现发射机故障的原因，并根据实际情况进行分析，确定问题的原因，并采用有针对性的方法来解决问题；二是为了避免再发生这种情况，就需要在装置里面安装各种报警装置，若是中波台在运行过程中发生了什么问题，或者发生了什么偏差，都可以在第一时间做出相应的处理。

2.2 数据收集系统

CYK‐800 型数据采集机是一种自动监测型采集机，性能十分的出色，可以记录模拟量，也可以记录开关量，还可以保存发射台的参数，并且可以通过管理器进行接口的切换，让所有的数据都可以共享[2]。而一旦采集到了其的信息，那么在这种情况下，监控系统就可以通过共享的方式，将这些信息进行综合分析，达到更好的效果。CYK‐800 的采集装置可以采集到大量的数据，而CYK‐800 则是一种可以兼容多种模式的采集装置，可以将采集到的各种参数全部记录在数据库中。RS422 接口可以容纳更多的设备，可以兼容更多的设备，形成一个共享系统，监控系统通过监控系统的运行，可以收集到相应的设施的信息。而且，监控系统还可以显示出其设备的运转状况，并对其进行监控，达到最终的目标。当接收到计算机监测软件的信息和指令时，该设备就会进入自动识别状态，通过媒体将相应的指令传输到发送机控制装置，在该装置中该介质是切换量，实现打开和不受限制地切换。

2.3 警报系统

报警系统的工作主要是由一个采集器完成，可以对发送装置的信息进行收集，当探测到某些发送装置的异常信息时会发出警报。常用的报警方式是在监视器上面做一些警示。在监视器上，可以显示出故障的部位和类型，这是维修人员很有必要的参考资料。现在的自动监测系统，有很多种报警方式，根据不同的故障类型，警报的级别可以根据故障的级别来匹配，也可以根据声音的大小来判断。针对各种故障问题，可以通过不同的声音进行识别，使维修人员更快地发现故障，判断出故障的级别，快速地进行维修，提高工作效率。循环监视系统采用了采用前端开路、终端采样等接收方法，以便在节目播出过程中监控中波广播电台的无线电频率信号的质量。采用循环监听报警系统，可以实时监控中波广播发射台的发射功率和反射功率，并能准确判断其反射效果和工作效率，再人工设定广播电台的播出监控时段，并轮流监控各个播出频率，以确保及时发现突发情况[3]。比如，当一个播出频率的音频系统某个环节出现了问题，那么音频信号就会被暂时停止，而一旦暂停的时间超过了循环监控系统设定的时限，那么系统就会发出警告。该系统可以通过对发送信号进行控制，并通过动态图像来实时地反映节目的播出状况，如果出现异常，可以按照事先设定的程序进行预警。

2.4 电磁屏蔽的应用

在实际工作中由于电磁场地干扰，设置在发射机房的自动化监控系统设备就容易受电磁感应而发生故障，造成该系统的误报警或工作失灵，因此必须将电磁场的影响降到最低，保证数据的有效传递。在这一点上，除了要注重软件之外，还要注重硬件的建设，要有足够的抗干扰能力和优秀的软件，才能将电磁场的影响降到最低。尽可能地减少电缆的使用，所有的设备都要用光纤。

2.5 音频系统

中波台发射的每一套中波节目一般有3 个信号源，其中一个是主用信号，另两个是备用信号。当自动监测系统工作正常时，可以设定适当的参数，并能选取最适合系统需要的语音信号进行处理。中波台的音频处理器作为音频系统的重要工作装置，不但可以利用智能转换器对声音信号进行有效的处理，而且可以将处理后的处理结果传递给中波发射系统，实现音频处理器的功能。在自动监控系统中监控系统不仅具有对数据信息的访问和监控，而且还具有诸如数字音频监听和远程监听等多种监控功能。在监控的时候，系统要对两个不相关的音频进行压缩，并对36 路的音频进行压缩，然后将接收的信号传输给音频处理器。

2.6 信源切换监控

中波广播传输的信源是影响广播传输品质的重要因素，如果没有合理地分配信源，很可能会造成发射信号的损失，影响广播发射机的高质量传输。采用自动监测技术，对信号源进行了有效的监测，使信号的质量得到了充分的保障，同时也为中波的广播和传输提供了可靠的信号来源，使信号的幅度保持在一个合理的幅度范围之内。在实际应用中要准确识别出声源状态，对声源信道进行实时监控。

3 中波广播发射机自动化控制系统实际应用

3.1 网络流畅程度的检测

在自动控制系统中要保证网络的畅通，才能保证数据的传递速度。在进行自动控制系统的设计过程中可以将相应的网络控制模块加入系统中以此来对广播发射机运行过程中的网络进行实时的监测和监测，一旦发现有什么问题，就需要通知相关的技术人员进行解决，保证系统的正常运行。在发送端处于工作状态时，若网络中断，将会直接妨碍相关设备的正常工作，影响到整个系统的正常工作。因此，在设计自动监测系统时，应注重网络状态的设定，适当增加网络嗅探模块，并采取被动的方法对网络的实时状况进行监测。在研制自动化监控系统时，重点关注网络状态，及时发现网络运行中出现的问题，主要包括网络流量超限、网络瘫痪等。提前进行系统的开发和设计，以更好地处理各种突发情况，并及时发布预警，以便有针对性地进行故障诊断，保证设备的正常运转。

3.2 检测设备的运行状况

一旦建立了自动控制系统，那么中波台的播出安全将变得更加有保障，可以实时的监测到所有的信号，一旦有什么问题，值班员就会第一时间发现，而且还会给技术维护人员提供一些直接有用的信息。在自动控制系统运行过程中可以对各发射设备的运行状况进行监测，并通过实时的数据，全面地分析各发射设备的运行状况[4]。整个系统的主要任务就是命令控制系统下达特殊的命令，然后对网络设备进行精确的分析，以保证网络设备能够正常工作。而在进行信号传送的过程中由于某些特殊问题，或是硬件故障，无法进行有效的传输，则由监测模块将信号发送给技术维护人员，由技术部门进行检测，找到问题所在，并采取相应的应对措施。

3.3 对设备进行控制

在中波广播发射机的控制工作中一般采用人工控制与自动控制相结合的方式。人工控制通常都是由值班人员来控制，以发射机的实时数据为基础，通过控制台的显示面板来显示这些数据，一旦有什么问题，他们就会立刻对发射设备进行调整，以确保发射机的稳定运行。自动控制系统就是通过对系统本身的数据进行分析和调试。

3.4 自动测试装置操作环境

要让自动控制系统正常工作，就需要一个很好的环境。从上述情况可以清楚地看到，由于自动控制系统依靠的是网络技术和电脑设备。相关的传送器硬件设备都是集中在一个地方，一旦外界环境发生了什么问题，比如温度、湿度等方面发生了巨大的变化，就会造成设备的故障，甚至会造成设备的短路。因此，在日常运行的时候，要考虑到各种不利的因素，需要对这些问题进行及时的解决，这样才能减少今后的工作。目前，各台的中波广播发射机房都设置标准很高，可以保证机房稳定处于一个恒温、清洁、干燥的工作环境，这对减少设备的故障很有意义。必须对发射机房的工作环境进行全面的监控，并将其与监控数据、参数信息相结合，以实现对机房的操作环境的监控，使机房的正常工作得以顺利进行。中波广播发射机采用了自动控制系统，其中传感模块是建立环境监控系统的基础，能全面监控环境中的湿度、温度等数据，在设备运行状态与周边环境不相适应时，会发出报警，对各种设备的故障进行有效的控制。在监控系统的帮助下，可以对当前的环境数据和信息进行实时的记录和分析，并且在后续的操作过程中工作人员还可以精确地找到设备的故障，这些都是以系统为基础的。

3.5 监测雷电防护

由于地理环境的不同，有些监控设备很容易被雷电冲击，造成严重的损坏，造成工作效率下降，造成财产的损失。因此，各发射台站应加强防雷工作的开展，采用各种不同的防雷措施。比如一座发射台在安装调试阶段，为了保证发射设备的安全，发射塔采用了接地装置，可以防止雷击。专业的技术人员定期进行阻抗测试，准确的测量出了相关设备的接地电阻，这样才能保证发射设备的正常工作，减少雷击的发生概率，保证监测系统的正常工作，保证发射塔的安全稳定。

4 信号干扰处理对策分析

4.1 信号排除

一般情况下，同一台站发射多个中波频率，由于接头不牢固而造成互相串扰这类问题时有发生，需要连接监控设备，焊接智能开关、音频输入和输出接头，全面解决中波广播易出现干扰的问题。在更换智能开关时，一定要小心避免各种故障。在接收器与开关接通之后，一定要把控制台支架固定好，讯号输入输出接头必须用铜导线将其连接，消除该位置的信号干扰。除了要检测到以上信号，还要充分掌握所有能接收到的其他信号的各种传输路径。比如，当出现串音之后，自动化播控系统就会显示发射天线故障、音频接入端口故障等问题，若不显示，则必须研究并分析连接到音频接入线的中波频率信号。在未获得该计划的情况下是很有可能的。确定信号源出现问题以后，当电源输入与输出相匹配时，若没有各种声音信号就得不到相应的声音，因而在广播中出现中波兼容串扰的情况下，源智能开关在输入和输出上有相应问题的可能性很大[5]。

4.2 抗干扰方法

必须采用电阻型金属材料，参照屏蔽信号原理。通过金属内部电流的作用，避免了磁力线产生干扰，因此可选用具有较好屏蔽性能的保护环对设备进行屏蔽。尽量减小中波发射机与发射天线之间的距离，室内地面与钢条接合起来，设置大屏的屏蔽层，以便各个装置保持正常。

4.3 增加中波广播台站与计算机机房总距离

在设置中波台站与计算机机房总距离时，应注意各项设定要求并加以隔离。举例来说，该装置可配有相应音频装置的屏蔽膜，增强信号屏蔽能力，使装置能够抵抗额外的干扰，并防止信号干扰。

5 中波广播发射天线射频干扰故障处理

5.1 馈线和天线扩展网的维修方法

根据射频干扰故障分析，仅当馈线经过天线调配网络与天线阻抗完全一致时，发射机输出的射频信号才能送至发射天线有效发射，如果没有反射，说明馈线和天线扩展网络是匹配的。高能中波发射机馈线，基本上是负载不平衡性的，通常由内、外两层导线构成双笼。在外部导线接地，起到屏蔽作用。减少沿着内线传输的高频电流的放射能量，采用硬度高的铜包钢线，内线供电，外线用铁棒支撑绝缘。为降低损耗，中波馈线采用接地电流构成回路，将地线埋设在地下，地线沿每个馈线杆向上与外部导体连接。定期巡查天馈线，以确认笼型馈线内是否有异物。馈线用铜包线材有热胀冷缩性能，冬季来临前，中波馈线的气密程度需适当调整。夏季绝热体积时，内侧馈线与外侧屏蔽线太近，馈线容易汲火，阻抗会随之改变。在调节馈线气密性之后，对天线阻抗进行测试和记录。定期检查调配室调配网络的真空电容与天线配置间的感应器是否牢固连接、元件有无异常，并定期对真空电容器进行压力测试。定期检测天线馈线的阻抗率和天线馈线的驻波比，并列入维修项目。

5.2 合理分析发送器故障

对中波广播发射机进行故障分析，必须详尽、全面，为良好的维护提供依据。首先要通过肉眼观察发射机外观有没有损坏，检查仪器仪表各部件是否运转正常，确认监测仪器的工作状况，判断和分析故障。当设备组件运行不正常，监测设备发生异常时，即使发射机无异常，也要先调查故障，分析原因。首先，认真倾听中波广播发射机内部是否有异响，判断发射信号质量，并进行内部故障分析。变送器内部故障比较隐秘，通常需要有经验的技术员来查找故障原因。其次，闻到设备内散发出的气味，并根据异常情况判断发射系统内部有无燃烧问题。当遇到焦味燃烧时，应立即切断电源，断电中波广播发射机，更换受损部件，进行内部维修。内部故障多采用专业设备及仪器，以有效地排除潜在故障。在日常的工作中中波无线发射设备在正常运行时需进行检查、监控等[6]。尽管是常规维修，但是中波无线发射设备的维修也要贯穿于整个生产过程。为保证变送器工作的效率与质量，需要定期维修保养。月检的主要工作是检查中波广播发射机匹配室的运行状况，确保无火灾泄漏。检验放电球团的性能，避免使用强力集尘器。避免过多的室内风。确定变压器性能。为确定变送器的动作，确认辅助器，确认变送器工作正常。最后是每周检查，每日检查。周而复始地检查主要是对发射机内的尘埃进行有效处理，以确定中波广播发射装置和功放模组件的清洁。检查各个部件的连接情况，测量高电流温度、螺母紧、熔断器接触特性。常规检查主要是对广播发射机的故障及问题点进行检查，如工具箱、部件不完善，日常检查发现问题要及时处理，对不能解决的问题要及时向有关领导汇报。针对中波无线电故障，需要制定有效的使用与维修对策。分析和处理射频干扰故障后发现，在使用多个中波发射机的工作台站上，相邻天线会产生射频干扰。在天线展开网阻抗不一致时，射频干扰信号会进入发射端，严重影响了发射端的稳定，所以为保证正常运行，需加强馈线及天线展开网的维护。

6 中波广播发射机自动监控系统的优势

中波广播发射机在传统的操作方式下，由于其信息量大、内容复杂，操作困难，给传统的监测系统带来了一定的挑战，在信息化时代，自动监控系统出现比较符合中波广播发射机的要求，既可以提高监测的质量和效率，又可以减少人力劳动强度。由于中波广播发射机电台的集中监视，使电台的工作效率得到了极大的提高，也满足了现代化的要求，所以中波广播发射机也在不断的进行着自动化和智能化的创新和发展。

7 结语

自动监测系统在中波广播发射机中的应用是十分普遍，使用效率也是水涨船高，但是我国的自动监测技术还不完善，还需要不断地研究，才能将其应用到中波广播发射机中。随着时间的推移，各行各业都在朝着更高的方向发展，中波广播发射机也在不停地进行着研究，不断地完善自己的系统。要想跟上时代的步伐，提高工作的整体水平和工作效率，这是一个不可避免的趋势，但在做相应的工作时，也要从多方面考虑问题，并根据实际需要，设计出适合于实际的自动控制系统。