DX发射机无线监测报警系统的构思与设计

潘壮志

(国家新闻出版广电总局552台)

【摘要】 本文通过分析发射机房现有的硬件配置，对DX发射机无线监测报警系统的网络及框架进行了构思，对其软件模块的设计进行了分析探讨，并介绍了系统人机界面的具体实现，提出了在电台现有条件的基础上，开发DX发射机无线监测报警系统，可以进一步提高电台安全播出的智能化、科学化水平。【关键字】 DX发射机无线监测报警构思设计 随着新技术、新设备的不断应用和发展，自动化和信息化建设工作的日益深入，发射台进行了大规模的自动化改造，发射机实现了自动开关机，所有操作均可在计算机终端实施，实现了在线实时监控功能。但由于进口的发射机运行状态的信息量大，内容复杂，在线监控的效果要高度依赖值班人员的工作态度和业务素质，与个人的分析判断能力有关。为了降低人的因素对安全播出的影响，本文以两部DX-600发射机无线监测报警系统的规划设计方案为例，探讨在发射机房现有的硬件配置的基础上，构思设计DX发射机无线监测报警系统的整体框架，以进一步提高电台安全播出的智能化、科学化水平。 1. 发射机房现有硬件配置的分析为了利用发射机房现有的资源，充分发挥设备的效益，我们对机房现有的硬件类型和网络部件的种类进行必要的分析和了解。在发射机房里，DX-600发射机所有状态信号都是送至控制单元(简称TCU)进行控制和监测，其中可编程逻辑控制器（简称PLC）是TCU的核心部分。DX发射机TCU中PLC采用Rockwell（AB）公司的SLC-504序列的控制器。机房已有的树状分支拓扑结构的DH+网络，是由两部发射机PLC的CPU和控制室的工控计算机以双绞线的方式互相连接而构成的。在控制室的工控计算机上，可以对两部发射机所有运行状态进行监测和控制。然而，DX发射机户外热交换器、水泵组件、高压变压器等附属设备的状态没有送入发射机TCU的PLC。另外，机房温、湿度、烟雾以及外部供电电源情况没有纳入统一的监测管理系统，要依靠人工进行巡视和观察。因此，我们提出增设一个PLC对发射机附属设备进行管理，对于原来没有采集的监测数据，通过增加相关的传感器，进入新增的PLC采集模块。最后，通过一部新增的无线监测报警计算机，对上述的各种信号进行整合并统一管理，实现对发射机房全面无线监测报警的功能。这种利用发射机房原有的硬件和网络，只在原系统上增加相关的采集模块和网络节点，就能解决实际问题，减少了系统的投入成本。 2. 系统网络及框架的构思根据机房硬件配置的情况，我们在机房原有的DH+网络基础上，增添一台无线监测报警工控计算机（简称监控计算机）。在控制室的工控计算机与A02发射机SLC-504的连接处脱开，将监控计算机接入网络节点，重新构成4个节点的DH+网络。在形成新的网络后，工控计算机和监控计算机均作为DH+网络的主站。监控计算机除了对两部发射机进行数据采集和监控外，还通过串口连接3种设备，分别为西门子S7-200 PLC，OMRON C200HG PLC，AB-G5100干式变压器温控仪（6台），对发射机播出信号、机房环境和电力系统的相关数据进行采集。具体的网络框架结构图如1所示。

图1 无线监测报警系统网络框架结构图

其中，S7-200序列PLC负责对调幅度监测仪所监测的发射机载波和音频信号进行检测，对两种触发的报警信号进行计数处理，通过自身上集成PPI接口（RS-485），经RS-232/485转换为标准的RS-232直接连接监控计算机串口。这样，监控计算机除了读取发射机自身PLC的信息来判断播出情况外，还通过S7-200对播出情况进行开环监测，实现了多角度多环节的监测功能，提高了监测质量。OMRON C200H是新增的PLC，负责对机房环境和发射机附属设备进行监测。机房的温湿度、烟雾以及发射机附属设备等信号需在现场新增传感器或取样开关，如PT100热电阻，温湿度传感器等。对于模拟取样信号，为了减少在强电磁环境中传输的失真，我们将OMRON C200H机柜布置在机房中部位置，尽量缩短取样线路的距离。同时，通过变送器将检测到的物理量转化为4-20mA的标准信号后，接入机房OMRON C200H PLC的I/O模块。由于C200H 上的CPU提供的RS-232接口最大只能提供15m的通讯距离，为了解决C200H PLC距离机房控制室的监控计算机较远的问题，我们在C200H和监控计算机两端各安装一个RS-232/485通讯转换模块，将通讯距离延长超过400m以上。AB-G5100是一种温控仪，根据发射机功放单元高压变压器三相铁芯的温度，自动控制变压器冷却风机工作。我们根据温控仪提供开放的通信协议，通过温控仪的串口，为监控计算机提供变压器三相铁芯温度和冷却风机运行状态的信息。MC35IT为标准GSM终端模块，它是一种针对工业环境设计的西门子手机模块。使用普通的手机卡，即可将MC35IT模块接入共用的GSM网络。MC35IT模块上提供一个RS-232C指令接口，可直接连接到监控计算机的串行口上。监控计算机采用美国GE公司的iFix组态软件。iFix提供了网络浏览功能，可经局域网提供数据和画面，在远程即可连接到服务器进行实时浏览。 3. 系统软件模块的设计在自动化控制系统监控层一级的软件开发中，主要应用程序设计语言以及利用组态软件两种。使用组态软件，可以降低开发难度，提高开发效率。所以，我们提出以iFix组态软件为平台，开发监控计算机软件，快速构建DX发射机无线监测报警系统。iFix组态软件为美国GE公司的产品，软件功能强大，组态灵活，具有强大的图形显示、数据库以及通讯处理能力，在工业领域应用广泛。而且，GE公司提供了各厂家产品（PLC、接口、模块等）的驱动程序，开发人员只需配置数据点即可获取现场的数据。因此，本系统iFIX可以从两部发射机TCU的SLC-504，S7-200，C200HG，AB-G5100获取数据，并进行实时存储。同时，监控系统可以建立一台Web服务器，远程计算机就能通过网络使用微软的Internet Explorer（IE）浏览画面和数据。其软件模块如图2所示。

图2 无线监测报警系统软件模块示意图

由于iFIX组态软件是基于设备驱动的模式，实时数据库不直接和底层设备交换数据，而是通过相应的设备驱动程序进行通讯。因此，在监控计算机上，除iFIX软件外，我们还开发了两个软件，即手机模块短信报警软件（简称SMSAlarm）和AB-G5100变压器温度OPC服务器（简称ABGTrst）。SMSAlarm用于与MC35IT手机模块连接，发送报警短信以及拨打电话。ABGTrst用于与AB-G5100变压器温控仪通信，为iFIX提供OPC服务接口。OPC是通用的标准数据接口，它主要用来解决按照标准的方法完成iFIX软件平台与现场设备的数据获取、转换的问题。在机房，发射机TCU 的SLC-504，S7-200，AB-G5100都提供了OPC服务器。其中，SLC-504的OPC服务器为RSLinx（Rockwell软件）；S7-200的OPC服务器为PCAccess（SIEMENS软件）；AB-G5100的OPC服务器为ABGTrst（自开发的）。采用OPC连接后，iFIX与SLC-504，S7-200，AB-G5100之间搭起数据采集、传输和控制的桥梁和纽带，系统就不需关心底层的网络是采用DH+、PPI或者RS-485。另外，OMR驱动可直接通过HostLink连接C200HG PLC，完成iFIX软件平台与C200HGPLC之间的动态数据交换。这样，通过OPC和OMR驱动连接底层现场设备，为iFIX的实时数据库提供各种监测数据。为了确保发射机播出的安全，iFIX图形界面只提供状态或数据显示功能，iFix组态软件不直接对发射机TCU的PLC操作，所需的数据由iFIX软件通过DCOM的方式直接从实时数据库获取。实时数据库相当于一个数据仓库，是一个开放的数据池，可提供EDA（Easy Data Access）API和TCP/IP DCOM接口，其他的软件均可从中获取现场设备的实时状态数据。SMSAlarm软件通过EDA从实时数据库读取所需的报警信息，经软件处理后通过MC35IT模块经GSM网络往手机终端设备发送信息和拨打电话。Web服务客户端安装于一台专门的服务器上，与监控计算机通过以太网TCP/IP连接。Web服务客户端通过DCOM接口从监控计算机实时数据库获取数据。Web服务客户端提供了TS（Terminal Services）和IIS（Internet Information Services）服务。远程计算机可连接到以太网通过浏览器（Microsoft Internet Explorer，IE）浏览画面。 4. 系统人机界面的具体实现美国GE公司的iFIX组态软件，是基于开放的和组件技术的产品，易于创建DX发射机无线监测报警的监测窗口。iFIXWorkSpace是iFIX的一个重要组件，包含了配置环境和运行环境。其中，利用图形、动画、文本和数据曲线等配置工具，可以快速创建生动而又形象的显示画面，便于使用和观察。从配置环境切换到运行环境，就能迅速地实现数据采集和报警功能。所以，应用iFIX软件开发无线监测报警系统的主画面，就显得简单快捷，大大缩短了开发时间。我们用iFIX开发了发射机监测、附属设备监测、趋势曲线显示和监测点数据实时显示等画面，以丰富的数字、文字、动画以及图表等方式，对发射机以及附属设备的各监测数据进行显示，一目了然，容易被值班操作人员读取和理解。其中附属设备状态实际监测效果如图3所示：

图3 无线监测报警系统附属设备状态监测效果图

用VB开发出的SMSAlarm手机短信报警模块软件，连接了iFIX组态软件和SIEMENS的MC35IT手机模块。SMSAlarm软件从iFIX获取数据，根据实际的报警要求进行逻辑运算。当系统产生报警时，SMSAlarm软件从iFIX捕捉到报警信息，根据预先编制好的报警ID号，到数据库中查询本条报警的文本信息和报警组号。然后，软件将此信息传送到用户号码列表模块，根据当前的用户信息进行过滤操作。用户信息包括用户号码和用户报警组号。如果用户组在本条信息的报警组内，则软件将本条信息发送给当前用户。如果用户组不在本条信息的报警组内，则软件自动略过当前用户。这样，当设备发生故障时，报警信息就以短信的方式快速发送给相关人员，同时自动拔打电话进行语音提醒，达到第一时间通知及处理的目的。其报警模型如图4所示。

图4 手机短信报警软件模型

为了最大程度地满足各种监控对象的不同需求，减轻各种不确定的因素发生变化而对无线监测报警系统进行修改的压力，我们在手机短信报警模块中采用了开放式的参数定义模式，即可根据实际运行情况进行灵活准确地配置各种参数。参数设置包括系统参数、发射机报警参数、分级报警参数设置等。我们所开发系统的人机界面，采用完善的安全防范措施，操作人员可以按系统管理员和一般操作人员等实行权限管理。对各种参数的设置，均采用了电子签名，防止非法帐户随意更改，保证系统运行的安全。另外，所有用户在本系统的每一步操作，都将被记录在数据库中，以便于系统的维护和查询。 5.结语本系统通过调研发射机房的硬件情况，合理利用原有的资源，高效地设计出DX发射机无线监测报警系统，以独特的短信拔号方式，对发射机、附属设备以及运行环境实现了快速准确监测。这种以现有台站为依托，依靠科技进步和技术创新，不断提升电台播出的技术含量，尽可能地降低人的因素对安全播出的影响。实践证明，本系统从设计到应用，体现了经济实用、技术可靠、使用维护方便等特点，这种能立足于电台实际情况，开展有针对性的研发工作，可以提升安全播出的管理水平，适应于中波广播发射全自动化、智能化、现代化的发展方向。 参考文献[1]林卓然.VB语言程序设计【M】北京：电子工业出版社，2012.[2]里格（Rehg.J.A）,萨托瑞(Sartori.G.J).可编程逻辑控制器【M】北京：电子工业出版社，2008.[3]邓李.ControlLogix系统实用手册【M】北京:机械工业出版社，2008.[4]IFIX系统开发，IFIX显示开发，IFIX系统设置【Z】Intellution公司，2003. 编辑：中国新闻技术工作者联合会