未来中、短波发射机自动化发展的延伸探讨

池钟填 杨菁 郑秀枝

（国家新闻出版广电总局七三一台）

[摘要] 为了应对即将到来的三网融合时代，发射电台应在技术层面上有相关准备，以达到更具市场化、更具多变性、更有竞争力等目的。本文通过对中、短波发射机自身运行原理的理解，结合技术因素、市场需要、更改可行性难度进行了合理化分析，对未来中、短波发射机自动化发展进行探讨，提出了未来发射机运行方式走向的新思路。[关键词]线束检测网络 数字算法判定 数据分析法 语音识别 仿真检测实验系统前言随着现代科技的普及与发展，中、短波发射机的自动化程度愈来愈高。如何将高科技元素融入到中、短波发射机工作中去，使之成为拥有更强生命力的媒体形式，现在已成为无线人迫在眉睫亟待解决的问题。发射机的未来控制模式，不仅是无人值班的全自动化，更应朝着智能化和集成化的方向发展：智能化应该从提倡自动化出发，能够智能分析发射机故障，具有个性化的设置、丰富的外设接口、数据存储与分析、经验累积与自学习判断等功能；集成化则是利用电子工艺水平与计算机软件设计技术的不断发展，使用超高集成度与高稳定性的电子芯片取代发射机原有的复杂繁琐的电路控制系统。1整体硬件连接检测系统的发展趋势1.1 现有流行检测系统技术平台现有大型设备的检测平台，渐渐地转向线束检测网络，大到飞机，小到汽车等，都是运用该检测平台。其主干由线束检测台架、可编程控制器PLC、夹具模块、24V直流电源、打印机组成。线束检测网络整体呈枝蔓型，可以形象地称为根端与叶端，如同人体的神经。线束检测网络的设计是该系统主要的组成部分。全过程的自诊断控制，是以传感器、执行器、控制单元三者为结合对象。诊断网络是用于诊断仪器和相应控制单元之间的信息交换，对于总体的信息化交流起着关键性作用。线束检测系统的夹具模块负责夹紧和弹出受检线束，并使得检测系统的触点和线束对应端子接通。检测开始后，检测信号通过线束根端发出，传递到线束叶端，然后返回夹具模块，再反馈给工控机。工控机再将反馈结果发送到便携式计算机，通过计算机中的监控系统可以最终判断受检线束状况，将检测结果存储并显示于计算机屏幕上。随着科学技术的发展，近年来国外公司研制出新的线束测试仪，除可测试线束的短路、断路和错接外，还可以进行耐高压测试、低压和高压绝缘测试、瞬间短路和断路测试。1.2结合发射机优点展望基于线束检测系统的自动化平台，其组成形式都由系统处理器、存储设备和外围接口电路等组成。以汽车全智能检测系统为代表的检测运行方式，可以为新型发射机检测系统所借鉴采用，其技术优势如下：1)能够检测可能出现的所有故障类型，例如：器件短路、断路、电源不良、驱动不对等故障，或者更为复杂的情况。2)能使发射机处理故障成本降低。直接指示出检测到的故障点，就避免了处理人员走弯路，提高了故障处理效率，既极大节约了器件的更换成本，又节省了人力，减轻故障处理人员负担。更为简单的处理流程也将使检测平台更具人性化。3)能够实时显示打印发射机检测结果。对存在故障的地方做出具体的故障原因判断，自动生成报表显示并打印。报表可以对错误类型、故障出现的具体位置进行记录。同时在显示端与报表提供良好的人机交互与数据图表化，这样让检修人员准确迅速地解决问题。每次全机检测结束后，对于故障处理结果，工作台上会有指示与报警，确保故障已被解决。4)能够实现对整机系统的全记录，并将这些信息存储在数据库里，并加以整理，进行图形化与表格化的总结，以方便随时的查阅，为日常的维护提供实时更新的信息。1．3结合发射机可行性探讨1）系统可行性分析结合发射机原有检测系统，要转换为新的检测系统必须具备两个因素：一个是从现场总线入手，建立一个实时的检测平台；另一个是建立相互关联的设计理论，将采样部分，清晰分布成不同数据流形式，结合高性能的计算机算法来综合处理，这样将更高效、准确地分析相关数据，以区分不同的故障类别。外围的检测设备将所测得的发射机各节点物理量，以开关量或数据量的形式，由枝叶型线束现场总线逐点顺序采集，图1为基于发射机系统的线束检测数据网络：

图1线束检测数据网络

2）系统面临困境分析该类型系统的整体的安装，需要在发射机内部的各个高压工作点上，安装不同的检测设备：比如，高前6KV一路的阳压供电，原来的检测就是对高前6KV电源板输出端上，建立电压与电流取样，而后面的一路供电至高前电子管，没有任何的检测设备。这种情况就需要在电子管接点端加上检测器，还有自检测端子。但是在安装的时候，和其他器件一样面临的问题，是空间的安排。原始设计的检测端口是十分有限的，特别在高压供电的紧凑结构下，各端子的绝缘保护更是对安装提出了很高的技术要求。同时，在周边大电压大电流的影响下，是否会对检测因子造成影响，都是不可避免的问题。另外本系统需要采集的模拟量有：电压信号、电流信号、水流信号，温控信号、到位信号、光感信号等，由于发射机现场环境噪音大、电磁干扰极强、大功率设备多、电网中也存在着尖峰脉冲和复杂的高次谐波，都对采样系统造成了相当程度的干扰。为了避免这些干扰因素对采样信号的影响，导致计算机误判，因此在软硬件设计上更为严谨。在硬件上：如传感器、数字芯片选择上，应选取抗干扰强的芯片与器件；检测系统电源与发射机供电电路保持独立；同时要做好检测系统的绝缘与屏蔽措施，从源头上杜绝各种形式的干扰。在软件设计上：也要做好对干扰的识别与防护，如采取简单的延时程序去抖动；用数学算法对取样信号进行加权计算，对被干扰的取样结果进行甄别与舍弃；对于具体的检测系统与具体的发射机房环境，需要采取针对性的抗干扰解决方案。这需要时间在实际操作中试验探索。2 硬件控制系统的革新趋势现有的发射机系统已经进行了音频和控制调谐系统的数字化改造。通过改造减少了机上的电子元件数量、增强了系统抗干扰性。不断提升的计算机性能以及更高效、精准的算法设计将为发射机控制系统的升级改造提供更强的动力。2.1数字化芯片的未来结合点在发射机工作过程中，很多情况不是简单的断路、开路故障，还有一些涉及到设备的耐压性能，设备的绝缘度等等，这需要通过数据检测输入到计算机上。新型监控系统的故障判断算法必然是全方位的。以下是结合发射机运行维护过程与经验对其故障界定给出相应的判定方法：1) 值域判定法当收到输入信号超出规定的数值范围时，自诊断系统就确认该输入信号故障，比如：水导传感器，输入量太少时，正常信号电压为0.6-0.8V，低于该规定值就判断为水导故障。2) 时域判定法当输入信号在一定时间内没有发生变化或没有达到预先规定的次数的数值范围内时，自诊断系统就确认该输入信号故障，比如：光传感器在规定时间内的打火次数。3) 功能判定法当控制部分给执行器发出驱动指令后，检测相应传感器或反馈信号的输出参数变化，若输出信号没有按规定的趋势变化，就确定执行器或电路出现故障，比如：步进驱动上，每个步进电机都装有一个光电随动传感器，传感器能传递实时的输出电机运行位置参数到控制上，一旦没显示参数变化了，就能确定电机问题或传感电路故障。4) 逻辑判定法处理器对两个或两个以上具有相互联系的传感器进行比较，当发现两个传感器信号间的逻辑关系违反设定条件时，就判定其一或两者有故障。比如：空气流量计和温度传感器，二者涉及到相关共同设备时，就可以彼此做比较界定。2.2数据分析流的彻底改革对所采集数据进行分析是智能检测监控系统最关键的处理部分，它集成了不同的故障状态所产生的结果，电脑不是人脑，只能将这些现象在上述的方法判定后转变为数据流来分析，在这里的数据分析参数有两种形式，数值参数与状态参数：数值参数即电压、压力、温度、时间等；状态参数即开或关、闭合或断开、高或低、是或否等。1） 数值分析法，对数据的变化规律和变化范围的分析，即对当前系统实际数值状态与数据库里典型值进行比较，从而得出当前的运行状态。2） 时间分析法，对数据变化的频率和变化周期的分析，如传感器的信号，不仅要有信号电压和电流的变化，而且还要有一定的变化频率。3） 因果分析方法，对相互联系的数据间响应情况和相应速度的分析，如计算机收到输入信号并作为依据发出指令信号，在这个过程中拿输入信号和输出信号及另外的相关参数连贯起来观察，以判断故障。4） 并联分析法，对互为关联的数据间存在的比例关系和对应关系的分析，如计算机对故障的判断是根据几个相关信号的比较，判别逻辑关系、比例关系是否合理，最后再给出故障判断。以多维的并联分析提高故障判断的命中率。5） 比较分析法，对相同机型及系统在相同状况下不同数据的对比分析。通过结合上述各个分析法，可以设定出标定值，把检测结果的数字量数据精确地变换成工程量数据。由于传感器输出特性和信号调理电路存在一些非线性因数，因此测量出的数字量跟实际物理量并非成正比例关系，需要重新标定即通过采集N个己知物理量的数据，然后通过数学插值算法拟合出传感器的特性曲线。这样，在测量过程中计算机就可以根据检测结果的数字量通过查表或加权计算的方法求得物理量的实际工程值。2．3更为智能的人性化操作在操作上，目前的监控系统还依赖人工手动，无论是无人值班形式还是有人值班形式，在执行指令时，都需要人工的介入操控。未来的发展趋势，将是全方位地解决手工问题。可以由语音直接输入控制信息，通过语音识别系统识别，进行相关的设定与操作。犹如目前的移动手机的嵌入式系统，直接语音控制输入指令（如图2），让发射机具有“听”的能力。

图2语音控制结构

3发射机性能仿真检测实验系统的建立仿真检测是模拟发射机的控制与保护过程，整个过程是可以控制和预期的，并通过设置不同的检测参数对整机的检测进行综合测试。为了证明本系统的正确可靠，验证其对发射机实时结果检测的正确性，将采用与实际工作一样的参数进行仿真检测实验，并将该结果与实际运行结果进行比对，得出实验数据并形成图表，用数据对发射机分析，该实验分析基础可以从下面两点入手：3.1定性分析定性研究分为三个过程：1、分析综合2、比较3、抽象和概括。在整体检测中，将所有脉络故障节点综合起来，依次进行分拣式分析，其次作可能出现的结果分析，再联系常规故障界定方法分析，通过两者的定性分析比较，得出更加可靠的结论，最后给出概述并保留备用。3.2定量分析定量分析的实验在于计算出事件发生的概率，以评价系统的安全可靠性和实际的推测能力，其实是可以从测试真实的检测故障入手，比如说：腔体的到位问题。隔直电容的检测电压异动，运用算法来测试出。见表1为假定各个故障的发生概率。

表1 假定故障事件发生概率

根据以上分析结果，可知每个模拟测试的结果说明在系统中所起的作用是重要明显的，设计人员只要在具体设计过程中根据实际情况，采取必要的检测手段和加强保护措施就能达到整体的故障检测效果，通过模拟检测系统的仿真性从而提高发射机实际工作中的可靠性，这是未来值得去科研的地方。发射机实际达到的问题性与模拟分析结果基本一致，绝对具有科研性和前瞻性等特点 。结束语本文从两方面大胆入手，一方面从硬件实际端的国际硬件控制流行元素入手，结合发射机内部的结构，合理化分析，以求其枝蔓式检测网络能否引进到发射机内部，其优缺点的对比，安装的难度依次作了阐述；另一方面，由现在的DSP技术引申出的分析算法，介入进数据分析端、智能人性化和仿真模拟实验中，看能否由数字创造一个发射机领域的革新，力求接近未来所预想的工作方式。希望本文能为发射设备的全方位自动化控制起到抛砖引玉的作用。

参考文献

[1]黄晓兵.THB-522型150KW短波发射机维护手册[A].北京：中国书籍出版社；2011 P148-152

编辑：中国新闻技术工作者联合会