中波发射台自动化播控系统研究

2023-03-23石确次仁

中国科技纵横 2023年24期

石确次仁

（西藏自治区广播电视局日土中波转播台，西藏阿里 859700）

0 引言

中波发射台自动化播控系统涉及较为复杂的软硬件设施，根据其控制结构以及功能划分，可具体归类于集中控制管理、分散控制管理以及分散集中管理模式，主要是将机房设备、遥控平台以及各个播报平台的功率、开关、功能进行整合和组合管控，结合发射机的主设备、备用设备，以及频率发射机主设备、备用设备，做好集中控制、精细化管理。

1 中波发射台自动化播控模式

1.1 集中控制管理

集中控制管理模式较为常见，其整体结构较为简单，在对整体架构打造过程中投入的资金相对较少，主要由播控平台采取集中管理控制，实现对发射设备的体系化、精细化把控。现阶段，在生产管理过程中，中波发射机还未实现自动化运作，中波发射台自动化改造大多采取集中管理控制的方式，高度依赖机房监控管理系统，一旦监控平台出现相应的故障隐患，如服务器崩塌等，则会导致机房所有播控设备的运作受到影响，以至于整个播控系统无法发挥出实际的价值和作用，出现停播、停机的情况。集中控制管理模式具备独特的优势和劣势，须对症下药，完成对整个控制系统的精细化管控[1]。

1.2 分散控制管理

分散控制管理结构相对复杂，但是其安全性、可靠性、稳定性相对较高，主要是将各频率发射机在同一播控平台上协同、互动使用，不同频率发射机在运行过程中不会相互关联。因此，在发射机设备出现故障问题后不会相互影响，可保证整个系统结构的稳定性、牢固性，前期会投入大量的资源完成对不同频率发射机设备的采购、布控。整个监控平台较为宽广，后续的维护工作量也相对较大，很难在分散控制管理模式下开展标准化的设备管控工作。因此，针对部分实力相对较为强劲的中波发射台，可以采取分散控制的策略，保证整个系统的运行水平得到有效提升，但是也需要在该环节制定更加科学合理的运维管理计划和方案，发挥整个系统的自动化价值。

1.3 分散控制，集中管理

“分散控制、集中管理”是当前大部分中波广播发射台使用的核心模式，主要是采取对机房设施的集中管理、集中控制，并且结合不同频率的主备机，完成基础运作管理。此类管理控制模式具备较高的可控性和稳定性，管理灵活，能够有效规避以上两种模式的弊端。同时，在当前人工智能技术快速发展的背景下，中波台的改造也实现了自动化、智能化发展，在分散管理控制过程中，能够更好应对不同设备、不同频率主备机的管理维护需求，提高控制管理水平。因此，分散控制集中管理的模式结合人工智能系统、大数据系统、自动化系统，对设备进行管理运维期间，能够做到精细化的数据分析、数据调研，在设备维护管理过程中可做到对症下药，提高整体管控水平[2]。

2 中波发射机自动化系统构建

2.1 自动化系统的构建结构

中波台自动化改造要充分结合集中分散管理控制模式，完成对各项设备结构的体系化、精细化控制。在此期间，对播控系统进行智能化、数据化、信息化改造，也需要注入机房监控系统、下位机以及监测平台、发射机，对各频率的数字化、信息化设备进行一体化控制，完成综合、全面的自动化管控。另外，可结合单机自动化管理控制模式，采用自动化运维管理程序，做好对信息资源的集中处理、储存管控，按照既定程序，全方位执行相关操作步骤，使整个发射机的自动化控制水平得到提升。同时，充分利用标准化的控制软件、控制结构，将各类设备系统的接口进行有效连接，保证信息资源能够实现互动传递。

结合PLC 工业控制器，整合各类软硬件系统，做到灵活编程、灵活控制，但是在操作管理过程中容易受到系统以及软硬件设施的标准化水平影响，其整体运行稳定性相对较差。PLC 控制单元控制结构具备相应的局限性，但是其实际价值和作用也较为明显，由于发射机自动化播控系统对整个智能运维水平要求较高，数据处理难度较大，可采取可编程逻辑器FPGA，实现高阶段、高层次的管理控制，最大限度地提升整个系统的独立性、完整性。

2.2 功能结构划分

现阶段，在对中波发射台自动化FPGA 系统进行开发、建设、打造的过程中，需对其功能模式、结构进行科学合理的设计，构建完善的控制网络结构。在设定相关工作管理模式过程中，制定更加完整、全面的工作时间表和计划表。比如，对系统播出的时间进行合理设计，优化现有的开关工作程序，实现对发射机自动播出功能的有效管控，对开关机的功率以及自动升降输出功率进行自主高效调整。

2.2.1 数据处理

对数据处理功能进行优化、完善，整个数据处理功能包含前期的数据采集、中后期的对比分析以及数据使用处理，可实现对发射器工作状态的实时调整，结合相应的微处理监控单元，可将相关数据资料进行有效收集、采集，再通过互联网工具，将相关信息资源上传到监控管理平台，实现对数据信息的线性计算以及结构化分析，再将处理得到的数据资源进行有效整合，参照各种发射机的工作状态、工作参数以及数据信息，做好功能调整以及相应的参数修正。整个数据处理单元具备自动抄表以及数据归档、整理、统计、储存、分析的基本功能[3]。

2.2.2 信息流通

结合标准化接口，将以太网、发射机、播控系统与各大监控平台进行有效连接，实现标准化数据信息的传递，在不借助人工干预的情况下，可保证数据资源的流通更加及时、高效。因此，整个系统的连接需具备较高的标准化水平，相关单位应联系整个生产商、设备供应商、系统设计方，完成相应的联动设计，科学合理打造标准化结构以及各类系统软硬件设施的标准化指标。

2.2.3 独立运行

整个系统也应具备独立运行的系统功能，在独立运行管理过程中，保证自动化操作更加完善、可靠，对其中的保护功能、监控功能、报警功能等进行科学合理设计，做好对相关信息资源以及相关设备状态的实时监督管控，及时对其中异常的数据信息以及异常的运行工况给予相应的警报控制，知会相关运维人员，采取更加科学、有效的运维控制手段，实现对整个系统的综合管控。

2.2.4 故障处理

现阶段，在中波发射机自动化系统构建环节，最主要的是对故障进行处理管控，在分散管理、集中控制等相关模块，应对各类机械设备、机电设备以及频率发射机的工况参数进行有效分析，做好对系统故障问题的自动识别分类，采取科学有效的沟通处理方法，完成信息控制，对其中过载、自动复位以及故障恢复功能、显示功能、警报功能进行科学高效管控，结合FPGA 芯片，采用可编程软件，完成科学、有效的信息搜集和整合，实现对相关数据信息的有效整理，也可以结合CMOS 工艺降低整个系统的能耗，使整个系统的集成化水平以及节能环保水平得到有效提升。

在整个中波发射机自动化系统控制管理环节，要对故障处理、运行管理、独立性系统、数据处理模式进行科学有效的控制，结合自动化管理单元以及单片机，对各项资源进行有效协调、整理，提高整个系统结构的综合运行管理水平。

2.3 自动化系统的运行功能达成

在整个中波发射台自动化播控系统运行过程中，要有效协调处理器、储存器、控制器、显示器等多个单元，做好对各项信息资源的统一协调控制。整个发射机的开关控制程序较为简单，处理的数据信息相对较多，结合多方面的信息资源，完成非线性、非结构化以及模糊控制管理。可采用“FPGA+DSP+ARM”的架构，在数据管理、搜集、控制、执行、处理等方面做好一体化控制。在整个结构中，需以机房监督管理为基础，在播放机控制平台、下位机、以太网以及相关信息传输体系的帮助下，借助相应的TCP 协议以及微处理器核心单元，完成对信息资源的快速交换、处理、控制，实现对整个机房发射系统信息资料的全自动管控。以发射机的工况参数收集整理为基础，对其中的音频信号、工作状态、工作程序以及数据调整控制进行全时段、全方位管控，在控制器单元的协同管理下完成微调，实现全方位的状态监管、状态控制[4]。

整个系统结构需整合丰富多元的开关控制逻辑器，做好对功率的实时高效管控，可利用逻辑开关控制器对高压电源实施定向化管控。同时，需要对发射机各部位进行开关控制，对其中存在的故障问题进行有效隔绝处理，保证在出现故障问题后，各个结构单元不会相互影响。因此，需结合相应的开关逻辑控制器，在管理控制过程中做好全方位的逻辑分析。另外，整个系统结构也应具备故障自动化处理的基本功能，实时对数据信息进行高效判断。在主机出现故障问题时，快速调动备机，做到快速切换处理，采取热备份以及冷备份两种管理控制模式，保证播出的连续性和可靠性。

在整个自动化系统功能达成领域，主要利用各种各样的开关逻辑控制器、功率逻辑控制器以及故障处理单元，结合完整、全面的控制结构，做好全方位细节管控，将各项数据信息进行有效整合、分析、使用、控制，提高整个结构的综合运行水平。

3 自动化系统的难点

3.1 技术指标的在线实时监测

中波台无人机房的自动化运行，需保证其监测功能满足机房设施的运行需求，对输入发射机的各类音频信号进行实时采样分析，再将采集到的数字信息进行有效转换、切换处理，结合无线电调节，将各类音频信号进行数字转变，将其放入音频比对分析模块，对其中的异常情况进行监管。在此过程中，主要是对信号的噪声失真度、响应时间、调幅以及各项音频指标进行评估和衡量，对播音质量进行科学、有效的评定。因此，工作人员需要结合行业规范标准，对发射机在线信息噪声的计算标准进行严格管控，整个计算量较大，需做好多方位评估分析。

3.2 输出网络的阻抗设施监测

在运行过程中，如果发射机网络阻抗的变化存在超出预设限定数值的情况，则会导致整个结构的安全性和可靠性受到影响，在中波发射台自动化播控过程中，对网络阻抗的实时监测管理涉及较为复杂的工作流程、工作事项，需做好网络阻抗的计算以及软件、无线电解调，对各类射频信号、基带信号进行有效整理、整合，参照历史数据信息，做好评估衡量，同时，需要结合相应的波形图、频谱图，开展体系化、高效化控制。因此，工作人员、技术人员需完成多方面的数据信息收集整理，对其中的标准件以及网络阻抗、矩阵切换器以及各类信号单元进行有效检测，但是整个数据分析的工作量相对较大，很难在短时间内出具更加完整、全面的结果，其监测管理水平还有待进一步提升[5]。

3.3 自动功率的调整控制

自动功率调整控制包含较为复杂的结构，需做好对微处理器、采集器、控制器的实时高效管控。由中波发射机与采集器、控制器进行有效连接，对其中的输出功率、模拟量、反射功率、开机开关量、关机开关量、升功率进行精细化监管控制，包含模拟监控接口、状态量接口以及各类信息信号连接单元。在管理控制过程中，整个结构体系的信息流通、信息采集控制较为复杂，如果缺少丰富的工作经验[6]，则很难对各类异常数据做出更加科学、高效的判断。因此，相关运维人员、管理人员在对相关功率问题进行判断、识别、控制的过程中，还存在较大欠缺，需加大人员教育培训力度，使其在信息整理过程中能够对自动功率调整控制结构做出更加科学高效的把控[7]。