通用廣播電視射頻報警系統(tǒng)設(shè)計

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摘要：本文主要介紹了廣東省廣播電視技術(shù)中心電視調(diào)頻發(fā)射總臺新射頻報警系統(tǒng)的硬件組成及軟件設(shè)計方案。

關(guān)鍵詞：廣播電視;射頻報警

1前言

廣東省越秀山電視調(diào)頻發(fā)射總臺是廣東省廣播電視技術(shù)中心屬下大型骨干無線廣播電視發(fā)射臺之一，擔(dān)負(fù)著廣東省無線廣播電視信號傳輸覆蓋廣州市及珠三角地區(qū)的重任。近年來，隨著我臺事業(yè)的不斷發(fā)展，廣播電視節(jié)目播放套數(shù)不斷增長，與之相關(guān)的各類發(fā)射機(jī)也不斷更新或增加，機(jī)房原有的各類監(jiān)控監(jiān)測設(shè)備由于擴(kuò)展及功能上的局限，尤其是與安全播出密切相關(guān)的射頻報警功能，已不能滿足機(jī)房值班工作的需要，給值班人員帶來極大的工作壓力，因此，經(jīng)我臺技術(shù)人員充分研究后，采用多塊研華科技生產(chǎn)的ADAM-4017+多路模擬量智能采集模塊，結(jié)合RS-485串口通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開發(fā)了一套新的射頻功率報警系統(tǒng)，該射頻報警系統(tǒng)適用性強(qiáng)，可用于所有發(fā)射臺站，籍此文與同業(yè)進(jìn)行探討。ADAM-4017+在廣播電視射頻報警器開發(fā)應(yīng)用中的實物接線圖如圖1所示。

2系統(tǒng)要求

（1）簡單功能明確，只需實現(xiàn)發(fā)射機(jī)欠功率（低功率或無功率）及駐波比越限快速報警功能。（2）可靠無須更改發(fā)射機(jī)電路，可有效抵抗機(jī)房各種干擾，不會產(chǎn)生誤報警。（3）易擴(kuò)展可方便接入新添發(fā)射播出設(shè)備，擴(kuò)容性強(qiáng)。（4）集中監(jiān)測所有發(fā)射機(jī)（主/備）由計算機(jī)進(jìn)行界面管理，集中顯示、監(jiān)測及報警。

3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

我臺新射頻報警系統(tǒng)按照發(fā)射機(jī)的類別分開設(shè)計，有調(diào)頻報警系統(tǒng)及電視報警系統(tǒng)兩類，現(xiàn)以調(diào)頻報警系統(tǒng)為例（電視報警系統(tǒng)也是同一原理），進(jìn)行闡述說明。射頻報警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D2所示，監(jiān)控計算機(jī)為工業(yè)級專用計算機(jī)，通過程序定時向RS-485網(wǎng)絡(luò)發(fā)送命令，命令格式為前導(dǎo)字符+模塊地址+命令字符。網(wǎng)絡(luò)上的每塊ADAM-4017+數(shù)據(jù)采集模塊均設(shè)定一個唯一的地址，地址范圍以兩位16進(jìn)制數(shù)00-FF表示（理論上最多可連接256塊智能模塊），計算機(jī)通過不同的地址識別所有模塊，模塊接受命令后，以固定格式向計算機(jī)返回相應(yīng)數(shù)據(jù)，程序在對返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，即可知道當(dāng)前發(fā)射機(jī)的射頻功率大小，并對異態(tài)情況（欠功率，反射越限）進(jìn)行報警提示。

4系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計與實現(xiàn)

4.1硬件實現(xiàn)

現(xiàn)階段，我國的發(fā)射播出設(shè)備基本上已全部采用具備射頻檢測功能的全固態(tài)發(fā)射機(jī)。我臺的調(diào)頻發(fā)射機(jī)均為HARRIS全固態(tài)發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)末級功率輸出端配有多個可用于檢測入/反射信號的定向耦合器，因此，本報警系統(tǒng)無需增加或更改發(fā)射機(jī)電路，定向耦合器輸出的射頻信號即可充當(dāng)入射反射功率的取樣信號。將射頻取樣信號送入廣播專用寬帶檢波器，檢波后的直流電壓值跟功率大小成比例關(guān)系，該電壓以差分形式分成兩路送入ADAM-4017+的輸入通道進(jìn)行檢測，線路連接方式如圖3所示。TX1發(fā)射機(jī)入射檢測電壓送入Vin0+及Vin0-，反射檢測電壓送入Vin1+及Vin1-，其余的輸入通道每相鄰兩個均可連接一臺發(fā)射機(jī)進(jìn)行信號取樣。ADAM-4017+是一款16位、8差分輸入通道的模擬量輸入模塊，每輸入通道可編程，每塊模塊可對4臺發(fā)射機(jī)的入反射功率進(jìn)行監(jiān)測，我臺共使用了4塊ADAM-4017+模塊，可同時監(jiān)測16臺調(diào)頻發(fā)射機(jī)的射頻工作情況。在實際使用中，可根據(jù)臺站具體發(fā)射設(shè)備配置的情況，對模塊數(shù)量作對應(yīng)更改，所以本射頻報警系統(tǒng)具備很強(qiáng)的擴(kuò)展性。ADAM-4017+物理參數(shù)如表1所示，該模塊能夠在模擬量輸入通道與模塊之間提供3000VDC的光隔絕保護(hù)，以避免模塊和周邊設(shè)備被輸入線上的高壓損壞，由于采用了差分輸入，傳輸過程混入的干擾得到相互抵消，因此有極好的抗干擾性能，適用于工業(yè)干擾多的場合，當(dāng)然也是發(fā)射機(jī)房監(jiān)控設(shè)計的最優(yōu)選擇。此外，在監(jiān)控計算機(jī)和ADAM-4017+模塊之間使用了一塊HEXIN串口電平轉(zhuǎn)換器，將計算機(jī)端的RS-232電平轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的RS-485電平。

4.2軟件設(shè)計思路

監(jiān)控計算機(jī)采用一體化觸摸屏工控機(jī)，操作系統(tǒng)為WINDOWS2000，ADAM-4017+智能采集模塊支持多種開發(fā)語言，作為開發(fā)者，我們使用了VisualBasic6.0（簡稱VB）開發(fā)語言。VB不僅提供了豐富的視窗開發(fā)控件，“所見即所得”的功能使各種視窗應(yīng)用程序的設(shè)計難度大大降低，還可以從互聯(lián)網(wǎng)上下載第三方開發(fā)的各種VB功能控件，進(jìn)一步提升程序的開發(fā)效率。在我們的程序設(shè)計方案中,就使用了一個第三方設(shè)計的工控LED繪圖控件，將該控件在WINDOWS系統(tǒng)中進(jìn)行注冊后，即可在VB設(shè)計界面直接進(jìn)行調(diào)用，只需在程序中向該控件提供檢測數(shù)據(jù)（ADAM-4017+采樣輸入電壓）、預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)（最大功率對應(yīng)采樣電壓，欠功率報警采樣電壓，最大功率值，節(jié)目名稱），即可生成一個動態(tài)分段式LED電壓（功率）指示圖，當(dāng)檢測電壓低于預(yù)設(shè)欠功率電壓，或根據(jù)公式VSWR=(1+VFWD/VREL)/(1-VFWD/VREL)算出駐波比越限時，計算機(jī)程序?qū)陲@示界面上進(jìn)行提示（分段LED變?yōu)榧t色并閃爍），并調(diào)用相關(guān)音頻文件進(jìn)行報警。VB自帶串口通信控件MSComm32.ocx，通過該控件與ADAM-4017+模塊進(jìn)行通信。ADAM-4017+模塊返回值有固定的格式，即前導(dǎo)字符+模塊地址+數(shù)據(jù)字符。程序?qū)Ψ祷刂颠M(jìn)行拆解分析后，將所得數(shù)據(jù)送往對應(yīng)圖形控件子程序執(zhí)行。程序還使用了VB的定時器Timer控件，可通過該控件的Interval屬性設(shè)置定時器的定時時間，當(dāng)該控件Enabled屬性設(shè)為True時，則每隔一段時間，定時器內(nèi)的程序代碼就會被執(zhí)行一次。在我們設(shè)計的VB程序中，采用了模塊化的設(shè)計方式，簡化了程序代碼的編寫，數(shù)據(jù)采集分析部分及圖形顯示部分的代碼均放在定時器程序線程中進(jìn)行定時執(zhí)行。程序運(yùn)行流程及界面如圖4、圖5所示。

5結(jié)束語

本射頻功率報警系統(tǒng)投入使用以來，工作可靠，報警及時，系統(tǒng)的維護(hù)及擴(kuò)展都十分方便，在確保我臺廣播電視發(fā)射播出設(shè)備正常運(yùn)行及監(jiān)測中起到了積極的作用，大大減輕了值班人員的工作壓力，極大地保障了我臺的安全播出工作。

作者：黃譚豐 單位：廣東省廣播電視技術(shù)中心電視調(diào)頻發(fā)射總臺