廣播電視發(fā)送多方位監(jiān)控告警的實踐

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1前言

珠海廣播電視臺發(fā)射中心位于珠海的西牛望月山上,肩負(fù)著廣東省干路數(shù)字微波的傳輸和我臺規(guī)定的“三套電視”“,五套調(diào)頻”的安全優(yōu)質(zhì)播出的工作任務(wù)。2011年9月,在珠海市政府的大力支持下,花費四十多萬元由捷成實業(yè)有限公司中標(biāo)建設(shè)了一套集信號源分配、跳線、切換、采集、量化、監(jiān)視;回監(jiān)信號的采集、量化、切換、監(jiān)視、告警以及電腦存盤等廣播電視監(jiān)控播出系統(tǒng)。該系統(tǒng)交付使用后,發(fā)現(xiàn)其告警部分只有簡單的信號源和回監(jiān)信號的監(jiān)視、監(jiān)聽告警(只有音頻、視頻丟失及靜幀告警),而且只適用于音、視頻環(huán)境。這樣的監(jiān)測告警對于一個綜合發(fā)射臺來說是遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求的,因此,在射頻環(huán)境下,如何在技術(shù)上建立一套更加完善的適合于廣播、電視發(fā)射、數(shù)字微波傳輸?shù)谋O(jiān)測、監(jiān)聽故障告警系統(tǒng)就擺在廣播電視技術(shù)人員面前。在實踐工作中,珠海廣播電視臺發(fā)射中心技術(shù)維護(hù)工程師進(jìn)行了大量的技術(shù)探討,資料搜尋、結(jié)合多年來廣播電視發(fā)射機容易出現(xiàn)的故障進(jìn)行了大量的研究,最后決定在原有監(jiān)測告警系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對我中心的廣播電視監(jiān)測告警系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造,多渠道逐步完善廣播、電視監(jiān)測告警系統(tǒng)的功能。

2技改前監(jiān)測、告警系統(tǒng)的概述(簡稱捷成告警)

2.1監(jiān)測特點和監(jiān)測效果

該監(jiān)測告警系統(tǒng)是由捷成實業(yè)有限公司于2011年建造,其監(jiān)測告警部分比較簡單,只有信號源和回監(jiān)信號的監(jiān)視、監(jiān)聽告警功能;告警只有音頻、視頻丟失及視頻靜幀告警。在音、視頻環(huán)境下信號源的監(jiān)測是比較可靠的;在射頻環(huán)境中,回監(jiān)信號的監(jiān)測告警就顯得不穩(wěn)定,而且出現(xiàn)誤報的次數(shù)比較多;或根本就不告警。如:電視屏幕上量化音柱比較小時就會經(jīng)常出現(xiàn)音頻丟失告警,有時候,電視屏幕上的量化音柱出現(xiàn)紅色(比較大)也出現(xiàn)告警。有時候關(guān)掉廣播發(fā)射機的激勵器也不會告警;當(dāng)發(fā)射機的激勵器沒有音頻輸入時也不會告警。

2.2捷成告警信號流程圖

信號源經(jīng)分配器進(jìn)行四分配,其中一路送入多路采集器(采集器分圖像、伴音采集和廣播音頻采集);回監(jiān)信號(RF)經(jīng)解調(diào)機解調(diào)得到的視、音頻信號或廣播聲音(L、R)經(jīng)分配器進(jìn)行四分配后,其中一路同樣送入多路“采集器”進(jìn)行采集;它們被采集(圖像經(jīng)過壓縮和解壓,音頻量化為音柱)后分別送到16分割顯示屏(二個屏,電視、廣播分開顯示)進(jìn)行監(jiān)視和告警。另,經(jīng)分配器后的另一路信號源或解調(diào)后的回監(jiān)信號,其中廣播音頻(L、R)送到16選一音頻切換器,切換器的輸出(可任選一路)送到監(jiān)聽音響進(jìn)行監(jiān)聽;圖像、伴音送入16選一圖像、伴音切換器,切換器的輸出(可任選一路)送入監(jiān)視器進(jìn)行監(jiān)視和監(jiān)聽。

3調(diào)頻廣播發(fā)射機發(fā)信導(dǎo)頻的監(jiān)測和告警(第一次技改)

3.1技改的原因

有一次95.1MHz哈里斯5Kw調(diào)頻廣播發(fā)射機激勵器散熱風(fēng)扇損壞,致使該激勵器溫度過高熱保護(hù),發(fā)射機沒有功率輸出。當(dāng)時“捷成”監(jiān)控沒有告警,值班員也沒有及時發(fā)現(xiàn),到后來珠海電臺技術(shù)人員打電話才發(fā)現(xiàn)……。這帶給發(fā)射中心的壓力是非常巨大的,在總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)之余,都迫切要求進(jìn)行技術(shù)改造,完善告警功能。3.2實施方案(對五套調(diào)頻廣播進(jìn)行導(dǎo)頻監(jiān)測)

(1)工作原理。調(diào)頻廣播發(fā)射機進(jìn)行的是立體聲(STEREO)廣播,正常工作時激勵器必定產(chǎn)生一個立體聲導(dǎo)頻信號。它的工作原理是:利用技術(shù)手段在監(jiān)視房對導(dǎo)頻進(jìn)行檢測,通過判別它的有、無進(jìn)行聲光告警。這樣,就可以在很大的程度上對工作的調(diào)頻發(fā)射機進(jìn)行監(jiān)測,從而起到預(yù)警作用。

(2)基本材料:無線調(diào)頻廣播解調(diào)機五臺、二極管十個,電阻五個,15V繼電器五個、15V聲光報警器五臺。

(3)線路圖。

(4)線路圖說明:通過一臺調(diào)頻廣播解調(diào)機,將需要監(jiān)測的發(fā)射機載頻調(diào)出并保存,然后對其鎖相環(huán)(LC72131)的7腳(B01)進(jìn)行取樣,將其送到晶體管Q1(C9013)的基極。當(dāng)解調(diào)機正常檢測到“STEREO”導(dǎo)頻時(發(fā)射機工作正常),(LC72131)7腳的電壓為0.18V,這時,晶體管Q1不能導(dǎo)通,繼電器的線包沒有電流流過,繼電器不能吸合,15v不能加到聲光報警器上,沒有告警;當(dāng)解調(diào)機不能正常檢測到“STEREO”(發(fā)射機工作異常)時,(LC72131)7腳的電壓為3.8V,這時,晶體管Q1飽和導(dǎo)通,繼電器的線包有電流流過,繼電器吸合,15v加到聲光報警器上,發(fā)生告警。

(5)監(jiān)測效果。100%成功捕獲(告警)調(diào)頻廣播發(fā)射機激勵器(損壞或保護(hù))沒有功率輸出的故障;100%成功捕獲(告警)調(diào)頻廣播發(fā)射機功放故障沒有功率輸出的故障;100%成功捕獲(告警)調(diào)頻廣播發(fā)射機激勵器單聲道播出的人為錯播事故。

4播出機房多方位監(jiān)控的實施(二次技改)

4.1技改的原因

發(fā)射中心的“監(jiān)測系統(tǒng)”經(jīng)過第一次改造,其監(jiān)控告警能力得到很大的提升,但還有很多不足之處:還不能監(jiān)測每臺發(fā)射機的工作告警狀態(tài),特別是電視發(fā)射機的工作告警;每當(dāng)工作的設(shè)備(發(fā)射機、微波、電源)出現(xiàn)故障告警時,在圖像、伴音沒有中斷的情況下,值班員很難第一時間發(fā)現(xiàn)。二次技改的目的是:通過技術(shù)手段,讓工作中的發(fā)送設(shè)備出現(xiàn)的告警能在值班房及時“重現(xiàn)”,起到“予警”作用。

4.2實施方案

(1)基本材料:科立信無線報警主機KS-600C/D一臺、無線轉(zhuǎn)發(fā)器KS-50C一臺和帶有接口適配電路的無線探測器KS-21W((最多可配置到24個)。

(2)科立信無線報警系統(tǒng)方框圖。

(3)系統(tǒng)工作原理。在射頻環(huán)境下,通過對微波設(shè)備,廣播、電視發(fā)射機及其電源故障的告警進(jìn)行取樣,分別送入無線探測器KS-21W,經(jīng)過接口電路適配后,觸發(fā)各自的無線探測發(fā)射器,每個無線探測發(fā)射器設(shè)置獨立的ID地址(ID是唯一的),以100%調(diào)幅頻率為433MHz的方式進(jìn)行無線發(fā)射;無線轉(zhuǎn)發(fā)器收到報警信號,并核對確認(rèn)地址編碼信息后,以調(diào)頻頻率為315MHz的方式進(jìn)行無線發(fā)射,通過抗干擾能力較強的調(diào)頻方式,將故障告警的地址編碼信息遠(yuǎn)距離發(fā)送給無線報警主機;主機對接收到的地址編碼信息進(jìn)行解調(diào)后,產(chǎn)生聲光報警,同時顯示故障代碼,值班員根據(jù)報警信息,能快速判斷出故障機號、部位和故障類型,可及時處理故障。

(4)主要功能器件。

1)無線探測器是重要器件之一,無線探測器的接口適配電路是這次技術(shù)改造成功的關(guān)鍵,我們經(jīng)過大量的研究和實踐,根據(jù)不同設(shè)備的故障告警特點,設(shè)計出多種無線探測器及其適配電路:①哈里斯調(diào)頻發(fā)射機(Z5-CD)電平適配探測器。我臺95.1MHz、87.5MHz調(diào)頻廣播發(fā)射機是哈里斯的Z5-CD,該品牌的Z系列調(diào)頻發(fā)射機的微處理器遙控輸出接口(J20),提供一組總故障信息(SUMFAULT)連接口,故障信息包括:電壓駐波比故障、電壓駐波比關(guān)機、溫度故障、空載故障、功放和中功放故障、電源故障、PLL未鎖故障等。發(fā)射機正常工作時,該端子輸出開路;有異常情況時,該端子輸出0.6V,該電壓經(jīng)RC充放電回路,產(chǎn)生一個時間為0.1s的觸發(fā)脈沖觸發(fā)Q1飽和導(dǎo)通,Q1飽和導(dǎo)通又使射極跟隨器Q2導(dǎo)通,這時編碼器HS2262通電工作(A0高電位)。它重復(fù)輸出兩次該故障地址編碼數(shù)據(jù),以433MHz發(fā)射該故障報警的ID信息。HS2262的A0-A11為地址輸入,有(1、0、開路)三種狀態(tài),任意組合提供多種地址碼;在探測器中通過對A0-A11的不同接法,可得到不同的地址編碼;17腳為編碼輸出端,接收有效信號時,輸出由低電平轉(zhuǎn)為高電平,TE為輸入編碼啟動端,用于多數(shù)據(jù)的編碼發(fā)射,低電平有效。②數(shù)字微波設(shè)備電平適配接口電路。微波機架TUP單元設(shè)置有故障輸出COM口,設(shè)備正常時,URG、NURG、ABN等COM口輸出電壓為-12V;設(shè)備有故障時,輸出0V。我們采用電壓檢測、光電隔離電路,來觸發(fā)無線探測器工作。③數(shù)字微波開關(guān)電源電平適配接口電路。該電源設(shè)置有故障指示燈,故障時其電壓為交流6V。我們采用交直流變換和光電隔離電路,來觸發(fā)無線探測器工作。④全固態(tài)電視發(fā)射機電平適配接口電路。我臺6ch、38ch電視發(fā)射機是國產(chǎn)“吉兆”的發(fā)射機,其邏輯控制電路只提供少量必要的LED告警指示,如:激勵器FAULT、RFW、videooff、功放過熱、無視頻告警等。當(dāng)發(fā)生故障告警時,邏輯板送出的電壓為2.8V(正常為0V)。適配電路正是利用2.8V電壓作為告警觸發(fā)信號。為提高抗干擾能力,我們將發(fā)射機的LED電路和無線探測器的地電位分開,采用了光耦隔離電路來觸發(fā)無線探測器工作。(20CH是美國哈里斯新型數(shù)字模擬兼容電視發(fā)射機,2013年安裝,未出現(xiàn)任何故障,未作取樣監(jiān)測。)⑤“北廣”調(diào)頻發(fā)射機電平適配接口電路。我臺99.1MHz、103.8MHz調(diào)頻廣播發(fā)射機是北廣全固態(tài)發(fā)射機,其控制系統(tǒng)還是邏輯控制。其故障采集信息有:RF告警、駐波比過大、鎖相環(huán)故障、overload、protect等(故障警時為H電平)。我們采用或門電路來觸發(fā)無線探測器工作。

2)無線轉(zhuǎn)發(fā)器。無線轉(zhuǎn)發(fā)器是報警系統(tǒng)的中轉(zhuǎn)部件,本次技術(shù)改造應(yīng)用的是科立信無線轉(zhuǎn)發(fā)器KS-50C。無線轉(zhuǎn)發(fā)器既有接收電路又有發(fā)射電路,發(fā)射電路和探測器發(fā)射相似,接收電路利用PT2272作解碼器,電路比較簡單,不再作敘述。無線轉(zhuǎn)發(fā)器和無線探測器之間通過地址碼識別(自動對碼),轉(zhuǎn)發(fā)器只轉(zhuǎn)發(fā)地址正確的無線探測器的信息。無線轉(zhuǎn)發(fā)器對地址正確的無線探測器的信息進(jìn)行重新編碼后,通過抗干擾能力較強的調(diào)頻方式,以315MHz頻率將地址編碼信息遠(yuǎn)距離發(fā)送給無線報警系統(tǒng)主機。無線轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)射距離3-10公里(開闊地)。

3)無線故障報警系統(tǒng)主機(KS-600C/D)。主機對接收到的地址編碼信息進(jìn)行解調(diào)后,產(chǎn)生聲光報警和電話告警,同時顯示故障代碼(設(shè)備ID號),值班員根據(jù)報警信息,能快速判斷出故障機號、部位和故障類型,可及時處理故障。

5監(jiān)測效果

科立信無線安防報警系統(tǒng)技術(shù)非常成熟、穩(wěn)定、抗干擾能力強、雷電流幾乎對它沒有影響。從安裝使用到現(xiàn)在,捕抓故障告警成功率為100%,成功捕抓的故障告警有:

(1)成功捕獲北廣調(diào)頻發(fā)射機因功放管老化,工作電流過大引起的功率告警;

(2)成功捕獲北廣調(diào)頻發(fā)射機功率合成器因散熱風(fēng)扇損壞,引起的功率告警;

(3)成功捕獲哈里斯調(diào)頻發(fā)射機個別電源抽頭保險管損壞或接不良引起的告警;

(4)成功捕獲哈里斯調(diào)頻發(fā)射機風(fēng)壓故障產(chǎn)生的告警;

(5)成功捕獲38CH激勵器故障引起的FAULT告警等。

6結(jié)語

隨著時代的發(fā)展,人們對廣播電視的要求會越來越高……這就注定高山綜合發(fā)射臺的工作時間會越來越長(珠?，F(xiàn)在是24小時播出);在人員越來越少的情況下,如何確保安全優(yōu)質(zhì)播出,是每一個廣播電視工作者必須面對的問題;在努力提高值班員安全意識和職業(yè)道德修養(yǎng)之余,必須盡量利用技術(shù)手段為安全播出保駕護(hù)航。在資金比較緊張的情況下,豐富和完善監(jiān)測告警功能,盡量進(jìn)行多渠道、多方位監(jiān)控和告警不失為一個好辦法。珠海廣播電視臺發(fā)射中心在技術(shù)安全方面的一些理念和一些成功的經(jīng)驗值得同行們學(xué)習(xí)和借鑒,值得推廣。

作者：梁劍 單位：珠海廣播電視臺發(fā)射中心