中波发射机智能化监测系统

文章作者：中国新闻技术工作者联合会 2021/12/30-04:43 阅读: loading...

王毓祺姜俊胡顺斌

（上海东方明珠传输有限公司）

摘要：本文介绍了一套自主研发的，基于嵌入式系统平台下的中波发射台发射机智能化监测系统，该系统实现了对发射机工作状态的实时监测，通过485总线，实现将各种模拟信息、状态、报警信息传送回本地监测中心。本地监测中心由一块TE6410芯片控制，嵌入WINCE操作系统，建立数据库，便于维护人员对故障数据进行分析。
关键词: 中波发射机智能化监测 TE6410 请键入文字或网站地址，或者上传文档。

1.概述

东方明珠传输有限公司杨浦发射台主要负责上海地区中波频率855KHZ，603KHZ等六个中波频率的发射任务，其主用发射机是“上海明珠广播电视科技有限公司”上世纪90年代生产的10KW全固态脉宽调制（PDM）发射机，一般情况下，发射机发生的故障会在面板上显示出来，但是随着发射机使用年限的增长，一些新的故障逐渐显现。在实际工作中我们发现，有些故障是“瞬间性”，“隐蔽性”的，即：人们俗称的“软故障”。

例如：发射机功放由于某种原因被封机了，而影响发射机控制器发出封锁命令的信号有11类，而产生这11种故障信号的原因，又是分别由前级设备的不同类型的故障所导致的。因此，对维护人员来说，要迅速查找到故障原因，一般是比较困难的。而我们这套智能化监测系统就是针对这种情况，平时它可以对发射机进行一些常规数据的监测，在出现问题时，还可利用专业的数据连接线通过对发射机控制器内的任意采样点进行数据采集以获取故障信息，提高发射机抢修效率，保证机房的安全播出。

对于发射机工作的某些模拟量参数，例如-140V主电源，如果能够在该参数出现异常时，就第一时间显示异常并报警，那么或许就能防患于未然，有利于保障机房的安全播音工作。由此，我们设想制作一套由时下流行的“嵌入式系统平台”构建成的发射机智能化监测系统，它能实现对PDM发射机工作状态监测，一旦PDM发射机出现故障，它能立即在本地对故障进行锁定，通过485总线传输技术，将故障显示在机房控制室监测中心的界面上，记录下故障时间，并保存在相应的数据库存储单元中。这样不仅能更高效地辅助机房维护人员判断故障，处理故障，还能帮助值机员迅速做出应急处理，保障机房的安全播出。机房控制室监测中心的显示界面如图1所示：

2.系统实现目标与组成结构

2.1系统实现目标

搭建一个智能化嵌入式故障监测系统，通过该系统对PDM发射机工作状态进行监测，一旦PDM发射机出现故障，立即对故障信号进行判别并通过485总线向机房监测终端进行报警。
设计一个基于WINCE操作系统的显示终端，采用当下流行的触控监测方式，便于值机员的操作及监测。建立一个小型数据库，它能直观地将目前PDM发射机工作状态、以及出现的故障，发生故障的时间、类型都逐一记录下来，显示在本地监视器上。
正常情况下，通过该系统的前端数据采集能够对发射机的工作状态进行监测，当发射机出现异常时，还可将该系统的前端采集模块从“固定模式”调整到“自选采集模式”，利用特制的数据连接线直接对发射机控制器内的任意采样点进行数据采集以获取故障信息，更加便捷地帮助维护人员判断故障，解决故障，提高发射机抢修效率。

2.2系统组成与结构

该系统由两大部分组成，一部分是前端数据采集模块：正常情况下，其主要对PDM发射机输入/输出板上的信号进行取样，分析，判断并通过485总线将模拟量与状态量分别传送回机房主机。当发射机出现故障时，还可将前端采集模块从“固定采集模式”调整到“自选采集模式”利用特制的数据采集线对发射机控制器内的前端取样点进行数据采集，逐步减小故障判断范围，最终找出故障所在。另一部份为机房监测中心，通过485总线，对各个发射机的前端数据采集模块按顺序进行呼叫，并将各个发射机前端采集模块的回应数据进行存储，分析及显示，该监测中心基于TE6410 ARM11内核，嵌入WINCE操作系统，构建一个人机友好的触控操作界面，对于任意一个发射机前端数据采集模块而言，若其发送回来的数据，通过机房监测中心的判断，均在正常范围以内，则机房监测中心对该模块相应数据的显示，每隔1分钟刷新一次，一旦该模块发送回来的数据，经由机房监测中心判断，有任意一项超出正常范围，则立即将该条故障信息刷新并报故障。特别的，针对所有的开关量，只有在其后的连续60次讯问中均无故障，监测中心才将第60次的讯问正常的结果重新刷新显示为正常。若在其后的连续60次讯问中依然发现故障，则监测中心将最近的一次故障进行刷新、显示，而后从最近一次的故障开始重新算起，监测中心进行再一次的连续60次讯问、判断，如此循环往复。而这些界面显示的数据都统一存储在系统的内存中。这样设计，主要是为了让一些瞬间故障及俗称的软故障，能较长时间地停留在显示屏幕上，便于故障的查找及判断。除了在系统的内存中，保存我们所需要的界面显示数据外，考虑到该组数据一般每隔1分钟即自动刷新一次的设置，很多有用的数据都无法进行长时间的保留，不利于维护人员对于故障的判断、处置。因此，我们考虑建立这样一个小型的数据库，其数据保存周期为一天，通过一个大容量的U盘作为数据存放的物理介质，这样当维护人员需要对数据进行读取、分析时，完全可以将U盘从系统拔出，放置在自己的电脑上进行数据读取与分析，同时，对于系统本身，它也能完全正常地进行工作，提高该系统的利用效率。系统框图如图2所示：

3.系统分类介绍

3.1前端数据采集模块：

该模块主要是基于 ARM7控制芯片对发射机的前端输出数据进行采集。如图3所示，是前端采样模块的硬件框图：发射机故障监测设备首先通过采样模块将发射机内输入\输出板上的取样信号采集进来，并作相应的处理。如下表所示，发射机输入\输出板上的采样信号分为2类：第一类是模拟信号，共8个，对于这8个模拟信号，我们将根据实际要求分别设置相应的门限，当采样信号超过门限时，进行报警；另一类是开关量信号，对于此类信号，我们主要就是一个工作正常/报警的显示。

此外，我们还设计了一个前端数据采集的“自选采集模式”，即：当发射机出现异常时，可以利用特制的连接线直接对发射机内的控制器前端输出信号进行监测以方便维护人员获取故障信息，并进行分析、处理。

表1 采样信号类型表：

采样信号类型

模拟量

开关量

采样信号种类

正向功率、

反射功率、

高频播出、

-140V、

-18V、

+18V、

+12V、

+24V

遥控状态、手动状态、

准备状态、播出状态、

低功率报警、交流报警、

连锁报警、低压报警、

主电源报警、高频推动报警、

调制推动报警、功放报警、

过荷报警、播出故障报警、

备机启动、备机封锁

采样信号数量

8个

16个

3.2本地显示终端

对于本地显示终端，我们制作了一个基于ARM11终端显示监测中心，如图4所示；

该系统特点是：

1. 10.4寸触摸显示屏

目前主流，传统的基于嵌入式开发系统平台的触摸显示屏一般都是4吋触摸屏，7吋触摸屏从使用性，与视觉体验上对一般使用者而言，就已经足够奢侈了，而我们这次采用的触摸显示屏则是10.4吋，因为我们考虑到机房的监测显示器比较多，如果显示屏太小，一个不利于值机员及时发现问题，二者，长期对一个小的监视器进行监看也会对值机员的视力造成不良的影响，同时，在增添了这套系统之后，值机员也不用每次到发射机前再去抄表，只需要通过对该系统显示屏上的数据进行抄写即可。

2.植入WINCE操作系统

市面上常用的嵌入式操作系统有很多，比如：ANDRIOD，LINUX，WINCE等，而为什么我们最终选择WINCE作为我们设备的操作系统，是因为Windows操作系统是一个通用型计算机平台，更加方便一线工作人员的日常操作。此外，它为实现统一的体验而设计，技术人员可以使用Windows Embedded CE 6.0这个工具包为不同的非桌面设备构建定制化的操作系统映像。通过获得Windows Embedded CE源代码的某些部分，比如：文件系统、设备驱动程序和其他核心组件，嵌入式开发者可以选择他们所需的源代码，然后编译并构建自己的代码和独特的操作系统，实现将他们的设备根据自己的要求进行独特的定制。

此外，Windows Embedded CE 6.0重新设计的内核具有32,000个处理器的并发处理能力，每个处理有2GB虚拟内存寻址空间，同时还能保持系统的实时响应。这使得开发人员可以将大量强大的应用程序融入到更智能化、更复杂的设备中。

系统优点：

1) 界面美观，大方

2) 系统智能化，扩展性强

3) 人机互动，操作更加便捷

3.建立小型数据库

根据中波机房维护的实际工作需要，我们建立了一个小型数据库。区别于监测中心显示数据存放的地址是在嵌入式系统的内存中，该数据库的数据存放在外置大容量的U盘中。其数据存放的周期为一天，这样当发射机出现故障，维护人员需要对该系统捕获的各种数据进行更加深入分析时，完全可以将U盘从系统拔出，放置在自己的电脑上进行数据读取与分析，同时，对于系统本身，它依然能够正常地进行工作，提高该系统的利用效率。

此外，虽然我机房目前采用的通信传输方式是485总线方式，但是，我们也可以根据某些中波发射台特定的环境特点，将传输方式从有线改为无线传输方式，这主要是通过当前流行的无线ZIGBEE技术来实现的，因此，该系统也具有很强的改建及扩展功能。