发射台机房智能管理一体化系统

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发射台机房智能管理一体化系统发射台机房智能管理一体化系统
张清  汪龙景  陈竹成  李慎旭  吕召田  赵健
山东电视台发射台担负着五套电视节目在济南地区的无线覆盖任务，位于济南市燕子山顶，海拔274米，至今没通公路和索道，工作人员每天要爬638级台阶上山，给值班和维修带来不便。
为落实国家广电总局“十五规划”，进一步提高安全播出的可靠性，减少设备对人的依赖，改善技术人员的工作环境，减轻劳动强度，达到防火、防盗、防破坏的目的，为实现发射台“无人值班、有人留守”创造技术条件，2002年山东电视台与省广播电视科研所合作，自主研发了发射台机房智能管理一体化系统。经过一年的试运行，整个系统稳定可靠，状态良好。
一、总体结构
该系统设计原则是：运行稳定可靠、自动化程度高、使用方便、易于维护；硬件设备的选用性价比高、技术先进、经济实用，并具有可扩展性。
该系统运用计算机、数据库、自动控制等技术对发射机实施了远程遥控，对机房内外环境进行了安全监测，并且提高了电视信号的监视质量；山上、山下采用光缆通讯，支持局域网，GPS实现网络自动校时，故障自动报警；采取了有效的防雷、防电磁干扰等措施，实现了高山发射台机房智能管理一体化。一体化系统由发射机实时监控、安全防范及信号监视三个子系统组成，图一为系统框图。

  

二、发射机实时监控系统：
该系统分本地（山上）和远程（山下）两部分。
1、燕子山发射台共有9部不同类型的电视发射机。其中8部10KW，1部2KW。主机为进口的全固态发射机，备机为国产的电子管、速调管发射机。根据发射台机房现场实际条件，实时监控子系统采用集散型多级网络化结构。31频道采用发射机直接与服务器串行通讯的方式，其他4个频道采用可编程控制器（PLC）和监控程序相结合的方案，完成数据采集和控制，并将数据送往本地服务器，实现远程实时控制及数据共享。各级可独立工作，本地服务器出现故障不影响控制的正常运行。系统分为设备层、现场总线层和网络层结构。
远程采用光缆通讯。在山下的远程客户终端也可以象在本地服务器上一样对播出的现场设备实施准确的控制。此系统具有自动开关机、倒机、过荷恢复、数据处理、值班管理、报表打印、自动声光及短信报警、人机交互、网络通讯等功能。其优点为：通讯速率高、可靠性高、性价比高、抗干扰能力强、技术先进等。
2、 主备两台发射机的控制部分由PLC、功率检测单元、视音频检测单元及发射机接口电路等构成。
对各发射机的总电源电压值采样是通过智能型电量变送模块实现的。通信采用RS485总线，应用组态软件可直接支持与其通信，并可与监控程序在同一进程内运行，且接口简单，而且预留了功能扩展的接口。
网络层与现场总线层的接口，采用欧姆龙提供的Controller link的PCI支持卡。
3、 根据发射台实际情况及需要，取样接口电路确定为:
（1）增加手动/自动开关，保留原来所有的手动功能，手动时屏蔽掉所有的PLC命令。
（2）加强抗干扰措施，输入/输出（I/O）信号线远离电力电源线并采取屏蔽措施。
（3）控制系统与发射机原有的电路必须是隔离的，控制动作必须符合发射机的操作规程。取样电路力求简化。
4、 PLC软件编程采用模块化设计，梯形图模式编写。其中播出时段程序流程图如图二所示。
5、选择了性价比较高的MCGS网络版工业组态软件，作为服务器监控程序的开发平台。
（1）完成了几个主要设备驱动软件的开发：
对智能型电量变送模块的驱动、对31CH发射机串口通信的驱动及对Controller
Link卡等设备的驱动。时实监控系统将MCGS网络版组态软件、PLC和Controller
Link有机的组合应用，完成了数据采集及远程发射机的开机、关机、倒激励器、复位、报警复位等操作。
（2）服务器监控程序的设计编程
监控程序的主要功能有：采集各个设备的数据并在监控界面中显示，供值班人员判断发射机的工作状态；提供软件按钮来执行控制发射机的各种命令；满足以太网客户的监控要求；将采集的数据存入数据库，形成各种报表，并可显示、打印；驱动声光报警功能。
监控界面的设计采用分层技术，各相关界面显示了关键性信息，清晰明了。  
三、安全防范系统：
该系统也分本地和远程两部分，采用光缆进行远程通讯。发射机房楼上楼下及外部周围共用12只数字彩色摄像头进行摄像，由一台电脑完成信息存储及画面分割。值班人员在总控室的屏幕即可观察到配电室、机房内外的现场实况，我们还将这些实时图像信息压缩后存放于本地硬盘中，以便以后查询。硬盘容量为240G，可连续录像72～100小时。并通过光缆传输至山下控制室，实现远程监测。
此系统采用了数字硬盘录像技术，视频为MPEG4压缩标准，3块视频采集卡，12路视音频信号同时采集，也可扩展为16路，具有完善的事件日志记载、多硬盘自动盘满循环录像、方便的检索回放功能，能进行网络实时监测，而且为将来的功能扩展留有多种接口。
四、信号监视系统：
原5个频道分散在5个控制室值班，不利于统一监看和处理。在本系统规划设计中，我们利用两间小仓库打通改装成一个总控室，进行集中监控。考虑对以后数字化播出平台提供支持，选用了数字多画面显示控制器，并配备高亮度50英寸16：9等离子显示屏。
开路接收的高频信号通过解调器变为视频信号与5套电视节目的输入信号一起送至多画面控制器，同时在大屏幕上显示。利用多画面显示控制系统，可以使用一套设备实现对16路的节目进行监看、监听。显示画面可任意分割组合，每一路信号能用中文标识，同时声音信号能在画面中以VU表（棒条）的方式显示，无信号自动报警，监视质量得到明显提高。