中波发射机远程控制系统设计与典型故障应急处置

2024-01-09陈志军

电视技术 2023年11期

陈志军

（贵州省广播电视局八二七台，贵州毕节 551700）

0 引言

随着广播电视台站现代化建设步伐的不断推进，建设时间较长的中波发射台站机房位置相对偏远，机房发射机等设备存在技术滞后、线路老化等问题，无法满足中波广播建设发展的要求[1]。为推进中波广播电视无线发射（转播）台“规范化、标准化”台站建设，本文通过设计中波发射机远程控制系统，并同步实现典型故障应急处置，全面提升中波广播安全播出能力和公共服务能力。

1 中波发射机远程控制系统设计思路

中波发射机远程控制系统的基本设计思路是，针对中波发射机正常运行、应急干预、故障处置等实施远程控制和实时监管，最大限度地保证中波广播的安全播出，主要包括以下内容。第一，灵活性。远程控制系统采用浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）架构进行设计，完成基于嵌入式Web 服务器的远程控制系统实现。控制端通过浏览器输入正确的网际互连协议（Internet Protocol，IP）地址后即可访问该服务器，实现对中波发射机的远程控制。第二，准入平台同时支持软件和纯硬件旁路部署，具备“不改变用户网络结构配置，灵活选择有无客户端部署”的特性[2]，可以根据具体环境混合部署，能够实时保障业务的高可用性。第三，为技术人员提供统一的协同工作平台，帮助其提高工作效率，为管理人员建立独立的管控体系以及管控工具，为管理人员对机房控制系统的监控提供决策支持，满足多层多级的权限需求。

2 远程控制系统的架构及实现方法

中波发射机远程控制系统主要由远程控制对象、数据采集分析中心、系统网络监管平台以及终端监测平台等部分组成，系统组织架构如图1 所示。远程控制对象是发射台机房内的多部中波发射机及其相关设备。数据采集分析中心主要利用采集控制模块实时调取发射机工作数据和状态信息，通过植入的控制与分析模块进行综合分析和判断，为远程控制与自动管理提供数据基础[3]。系统网络监管平台通过基于通信模块构建的交互网络（发射台局域网）将发射机的全部信息传输至终端监测平台。终端监测平台中的监测终端在得到信息的同时将控制指令通过网络回传至控制模块，同时利用数据库存储并记录重要数据。

图1 中波发射机远程控制系统的组织架构

2.1 数据采集分析中心

数据采集分析中心分为高速数据采集子系统和嵌入式人机交互子系统两部分，如图2 所示。高速数据采集子系统负责实时采集发射机工作数据。嵌入式人机交互作为主控中心，协调管理各个模块和资源调度，并接收现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）端数据，将结果可视化并实现人机交互。主控中心还可以利用通信模块将获取的数据传输到工业制造执行系统（Manufacturing Execution System，MES）和企业资源计划（Enterprise Resource Planning，ERP）系统，对工业数据进行云存储，既降低人工录入数据的风险，又减少人力资源的浪费。

图2 数据采集分析中心的功能组成

其中，主控设备可采用启扬IAC-IMX8MM-CM核心板实现，采用四核Cortex-A53和单核Cortex-M4架构，能够提供出色的数据处理能力和人机交互体验，并且可以实时操控电机驱动模块，满足实时操控系统的数据处理、任务调度和人机交互要求。核心板支持1 080p@60 Hz、H.265 和VP9 解码、移动产业处理器接口（Mobile Industry Processor Interface，MIPI）高清显示，具备丰富的接口资源，可实现工业数据采集和控制各种信号和数据，实现对生产过程的监测和控制。

2.2 系统网络监管平台

系统网络监管平台主要由通用分组无线业务（General Packet Radio Service，GPRS）模块、InRouter 900 路由器、云平台以及相关配置的服务器等组成。发射机通过采集控制模块中的以太网接口连接到InRouter 900 路由器，将实时数据传输至基于GPRS移动网络的云平台，如图3 所示，使得终端监测平台能够实时调取发射机各类信息和传达控制指令。

图3 GPRS 移动网络模块

通过将需要联网的远程控制对象、采集控制模块等设备进行连接，通过快速动态建链组网，各节点之间实现信息共享、现场态势感知，将不同设备通过网线与路由器的局域网（Local Area Network，LAN）口连接，终端直连局域网设备，即可通过路由器进行远程访问。管理人员可以通过多跳中继回传的信息做出准确判断，实现任务快速分配，协调技术人员紧密配合。

2.3 终端监测平台

终端监测平台主要由Web 服务器、管理软件等组成。Web 服务器采用的是2 U 工控服务器，多网口的设计使得ARES-2911F 升级到了16 个千兆网口和2 个小型可插拔（Small Form Pluggable，SFP）光口，可以根据具体应用场景自由扩展和配置网络接口，以满足各种不同需求。根据中波发射机的工作模式，这里以本地化的方式进行部署，使用管理软件进行全面维护管理[4]。管理软件采用B/S 架构和Windows 通信开发平台（Windows Communication Foundation，WCF）方式，在Silverlight 4 Launch Home 环境完成Web 终端开发，能够实现对各个外围模块的初始化配置，读取/存储数据，根据指令或程序自动、远程控制发射机的工作状态，并依据状态控制指示灯的亮/灭。

3 中波发射机远程控制系统的典型故障应急处置

3.1 中波发射机开关机异常

对于中波发射机而言，开关机异常可能诱发重大的安全事故，直接导致发射机出现不同程度的损坏。常见的故障现象是：开机时，远程控制系统的终端监测显示发射机的主用电源出现异常，通过断电/复电操作后异常显示并没有消失。

通过观察，检测到电源接点吸附后没有及时弹出，通过按压强制弹出后恢复正常，因此判断是电源接触器老旧导致开关机异常。

根据中波发射机电源供电电路的逻辑分析，电源电路主要是通过驱动电路K1、K2 的断开/闭合，加载/释放驱动电压完成开关机操作，如图4 所示。当发射机正常工作后需要关机时，出现不断上压、降压，导致驱动电路K1、K2 重复断开、闭合，此时主要是由于+30 V 高压驱动电源供电异常，触发开/关机逻辑电路故障。