地市级中波发射台智慧运维建设方案

2023-04-17洪正辉

电视技术 2023年12期

洪正辉

（铜陵市转播台，安徽铜陵 244000）

1 改造背景

中波发射台的智慧化建设，是智慧广电的重要组成部分。在国家广播电视总局高度重视广电行业智慧化发展的背景下，安徽省对智慧运维建设做出了明确的要求，对台站智慧化建设做出明细的规定。

铜陵市转播台担负本地中波实验工作。截至2021 年底，铜陵市转播台中工作的中波发射机均为小功率脉冲持续时间调制（Pulse Duration Modulation，PDM）发射机，且均已超过报废工作年限，存在故障率高、无故障自动监测系统等安全播出隐患[1]。为更好地保障安全播出，保障本地中波领域意识形态工作，转播台争取到专项资金对台站进行智慧运维升级改造。本次升级改造主要分为两个方面，一是对台站硬件方面的改造，二是智慧化监测升级改造。

本文就智慧运维改造情况进行总结。尽管受到项目经费不足限制，智慧化监测改造工作只针对重要部分进行升级改造，但已预留下一步升级空间。希望台站改造经验能为其他台站提供参考。

2 台站智慧化运维改造要求

铜陵市转播台有4 部中波发射机（2 主2 备）和1 座中波自立塔。根据安徽省广播电视局《广播电视无线发射台站智慧运维建设的指导意见（试行）》文件，铜陵市转播台按照数字化、标准化、智慧化要求，依托物联网、大数据、云计算和人工智能技术，构建运维数据标准化采集汇聚、故障智能发现定位、问题智能诊断分析、事件智能处置修复、风险智能预测预警的“一云+多端”智慧运维体系，实现广播电视无线发射台站“有人留守、无人值班”的工作目标。

2.1 硬件升级改造要求

根据台站实际，硬件升级主要从两个方面进行。一是高频接地改造，原有高频接地电阻为2.1 Ω，已超过规定要求，必须进行改造；二是中波发射机系统升级改造，将原有2 台拟报废PDM 发射机换成数字幅度调制（Digital Amplitude Modulation，DAM）发射机，相关馈线和匹配网络同步更换[2]。

2.1.1 高频接地改造要求

根据《广播电视工程工艺接地技术规范》（GY/T 5084—2011）标准规定，中、短波广播发射台、广播电视卫星上行地球站的发射机需要设置高频接地体，接地电阻应小于1 Ω。

2.1.2 中波发射机系统升级改造要求

铜陵市转播台拟采购2 台10 kW 全固态数字调幅中波发射机，发射方式为A3E，调制方式为数字幅度调制（DAM）。因发射机功率增大，原有发射机配套系统已不能满足新购发射机需求，为此主备切换开关、馈线及匹配网络均需更换，其中匹配网络需要重新设计安装。

2.2 智慧化监测改造要求

发射机监控和电力监测系统具有两个主要功能。一是对2 个频点共4 台发射机进行智能化监控、实时工况监测、越界报警、根据运行图自动开关机、自动抄表、自动主备倒换以及发射机运行数据管理等。系统应预留在发射机数量增加时可扩容功能，预留天馈线系统监测和钢塔桅监测等功能。二是对4 处关键供配电设备的电力参数进行实时监测、越限报警等。

2.2.1 发射机自动化监测监控要求

发射机自动化监测监控是在监控室实现对机房2 个频点共4 台发射机的运行状态、工作参数、开关机（手动/自动）、“1+1”主备机倒换等进行监测、监控、数据记录、抄表、报表以及故障报警与处理等[3]。

2.2.2 台站的供配电监测监控要求

台站的供配电监测监控主要是对台供配电系统的4 处关键设备进行监测[4]，可根据需要进行门限设置，一旦监测指标超过门限，则启动报警。

2.2.3 台站监控管理平台要求

台站监控管理平台采用浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）基础架构设计，结合Web 实时通信技术与其他分布式客户端/服务器（Client/Server，C/S）子系统客户端组成统一的综合信息访问平台；处理各采集设备上传的发射机数据、供配电监测数据及告警等数据，并进行统计、分析、汇总以及存储，为客户端插件提供实时数据推送服务，可实时监看各发射机、供配电设备的工作状态、运行参数。

3 台站智慧化运维建设实现与调试

2022 年5 月，铜陵市转播台开始进行台站智慧化升级改造方案招标采购。2022 年8 月，开始进行硬件升级和智慧化监测两个方面的升级改造。

3.1 硬件升级改造情况

3.1.1 高频接地改造情况

根据《中、短波广播发射台设计规范》（GY/T 5034—2015）规定，高频接地体可采用如下两种方式。

一种是采用2 000 mm×1 000 mm×2 mm 紫铜板垂直埋入地下，其顶部距地表面不小于800 mm，或水平埋入地下，埋深不小于2 000 mm；接地体四周做土质处理改善接地效果。接地体应与发射机以最短距离连接。

另一种由多组接地体组成，每组接地体采用3 根Φ50 mm×5 mm、长5 m 的铜管以2 m 间距垂直敷设，铜管之间用300 mm×1 mm 铜带连接成等边三角形，所有接地体应均匀对称排布；铜管顶部距地表面不小于1 000 mm；接地体四周做土质处理改善接地效果。每组接地体之间采用300 mm×1 mm铜带围绕建筑物四周，距散水坡2 m 外连接组成环形，其埋设深度距地表面不小于600 mm。当接地电阻不符合要求时，可适当增加接地网面积。

根据台站实际，高频接地采用第2 种方案。具体操作是：先挖5 m 长、2 m 深、不小于0.6 m 宽的接地基坑，在基坑内用洛阳铲打2 个间距为4 m 的Φ80 mm×1 500 mm 孔洞；孔洞内垂直放入Φ50 mm×1 500 mm 的电解离子接地棒（纯铜）；基坑外用洛阳铲打2 个Φ80 mm×（1 500+500） mm 孔洞（分别距基坑内2 个孔洞4 m），孔洞内同样垂直放入Φ50 mm×1 500 mm 的电解离子接地棒，4 个离子棒之间用40 mm×4 mm 铜包钢扁钢进行连接，铜包钢连接线距离地面不低于500 mm。接地基坑到室内机房接地引线采用100 mm×2 mm 铜带连接，所有连接点均要求铜焊工艺牢固焊接并做必要防腐处理。接地基坑内需要进行土质改良以进一步降低接地电阻阻值，改善接地效果，主要添加降阻剂、碎木炭。综合考虑台机房各发射机的功率，机房地槽内的高频接地铜带间采用200 mm×0.4 mm 铜带连接。所有设备安装调试完成后，测得高频接地电阻为0.01 Ω，符合设计要求。

3.1.2 发射机系统升级情况

2022 年7 月，铜陵市转播台经公开招标，采购2 台无锡华康10 kW DAM 中波发射机及配套的自动转化开关、馈线及匹配网络并完成安装调试。发射机、自动转化开关和馈线架设比较简单，这里不再详述。匹配网络设计具有一定技术难度，本次采用的是双频共塔网络，其设计安装调试如下。

安装调试前，测得两个频点对天线的阻值分别为Z1=54+j4.51 Ω 和Z2=290-j31.5 Ω，为实现2 个频点的阻抗均为Z1=Z2=50+j0 Ω，整个匹配网络由预调网络、阻塞网络、匹配网络及吸收网络组成，两个频点网络互相独立，放置于两个网架。吸收网络由1 个电感对地并联，独立于两个频点的网络，其阻值L0=33.5 μH。

考虑设计由易到难，频点1 的网络较为简单，由匹配网络、阻塞网络组成。经过计算，阻塞网络由并联谐振电路组成，其阻值分别为C11=750 pF，L11=13.93 μH；匹配网络由串联谐振电路组成，其阻值分别为C12=450 pF，L12=16.7 μH。

频点2 的网络较为复杂，无法简单用阻塞和匹配两个网络调试完成，增加了由两个电感组成的预调网络。经过计算，阻塞网络由并联谐振电路组成，其阻值分别为C21=1 000 pF、L21=19.1 μH；匹配网络由串联谐振电路组成，其阻值分别为C22=750 pF，L24=7.62 μH；预调网络由两个电感组成，其中一个电感串联在电路上，L22=14.4 μH，一个电感对地并联，L23=9.14 μH。

除满足基本设计要求外，还考虑以下几个方面。

（1）加装石墨放电球、高频放电磁环和通地闸刀，充分考虑防雷功能。

（2）充分考虑到大功率天线调配网络的热耗问题，设计两个独立的网络架，确保所有元器件温度不会过高，保证天线调配网络的稳定性，最大可能地提高天线的辐射效率。

（3）在中心频率±10 kHz 带宽内，网络驻波比均要小于1.2。

（4）设计时考虑阻塞网络、陷波网络要有足够的衰减量，以保证本频不受他频的影响。

（5）设计时还充分考虑元器件的选择。电感线圈自身损耗要小，线径要按发射机功率1.2 倍原则选取，电感量要有30%的富余量以便调试。电容Q值要高，精度要高，电压、电流及视在功率按发射机功率1.2 倍原则选取。

3.2 智慧化监测改造情况

2022 年8 月，铜陵市转播台硬件升级完成后，开始智慧化监测改造，实现对机房2 个频点共4 台发射机和台供配电的智慧化监测，主要由发射机监控系统、供配电监控系统、台站智慧化平台及监测报警等模块组成。

3.2.1 智慧化平台硬件

铜陵市转播台硬件升级完成后，4 台发射机中有3 台拥有数据管理系统，只要发射机厂家提供协议，数据管理系统即可直接读取发射机相关数据。另有1 台发射机无数据管理系统，只能进行硬采集，本方案采用的是汇鑫MD9931 采集器，对该发射机各项数据进行采集。4 台发射机数据采集后，通过交换机将数据传输到服务器进行处理。

3.2.2 智慧化平台软件功能

铜陵市转播台智慧化平台软件采用多层C/S+B/S 混合结构设计，发射机监控系统软件和供配电监测系统软件采用C/S+B/S 混合结构[5]，实现各项数据采集、发射机控制及多客户端监测，并将采集的数据及其他工作数据上传到服务器。