广播电视发送多方位监控告警的实践论文
1前言
珠海广播电视台发射中心位于珠海的西牛望月山上,肩负着广东省干路数字微波的传输和我台规定的“三套电视”“,五套调频”的安全优质播出的工作任务。2011年9月,在珠海市政府的大力支持下,花费四十多万元由捷成实业有限公司中标建设了一套集信号源分配、跳线、切换、采集、量化、监视;回监信号的采集、量化、切换、监视、告警以及电脑存盘等广播电视监控播出系统。该系统交付使用后,发现其告警部分只有简单的信号源和回监信号的监视、监听告警(只有音频、视频丢失及静帧告警),而且只适用于音、视频环境。这样的监测告警对于一个综合发射台来说是远远达不到要求的,因此,在射频环境下,如何在技术上建立一套更加完善的适合于广播、电视发射、数字微波传输的监测、监听故障告警系统就摆在广播电视技术人员面前。在实践工作中,珠海广播电视台发射中心技术维护工程师进行了大量的技术探讨,资料搜寻、结合多年来广播电视发射机容易出现的故障进行了大量的研究,最后决定在原有监测告警系统的基础上对我中心的广播电视监测告警系统进行技术改造,多渠道逐步完善广播、电视监测告警系统的功能。
2技改前监测、告警系统的概述(简称捷成告警)
2.1监测特点和监测效果
该监测告警系统是由捷成实业有限公司于2011年建造,其监测告警部分比较简单,只有信号源和回监信号的监视、监听告警功能;告警只有音频、视频丢失及视频静帧告警。在音、视频环境下信号源的监测是比较可靠的;在射频环境中,回监信号的监测告警就显得不稳定,而且出现误报的次数比较多;或根本就不告警。如:电视屏幕上量化音柱比较小时就会经常出现音频丢失告警,有时候,电视屏幕上的量化音柱出现红色(比较大)也出现告警。有时候关掉广播发射机的激励器也不会告警;当发射机的激励器没有音频输入时也不会告警。
2.2捷成告警信号流程图
信号源经分配器进行四分配,其中一路送入多路采集器(采集器分图像、伴音采集和广播音频采集);回监信号(RF)经解调机解调得到的视、音频信号或广播声音(L、R)经分配器进行四分配后,其中一路同样送入多路“采集器”进行采集;它们被采集(图像经过压缩和解压,音频量化为音柱)后分别送到16分割显示屏(二个屏,电视、广播分开显示)进行监视和告警。另,经分配器后的另一路信号源或解调后的回监信号,其中广播音频(L、R)送到16选一音频切换器,切换器的输出(可任选一路)送到监听音响进行监听;图像、伴音送入16选一图像、伴音切换器,切换器的输出(可任选一路)送入监视器进行监视和监听。
3调频广播发射机发信导频的监测和告警(第一次技改)
3.1技改的原因
有一次95.1MHz哈里斯5Kw调频广播发射机激励器散热风扇损坏,致使该激励器温度过高热保护,发射机没有功率输出。当时“捷成”监控没有告警,值班员也没有及时发现,到后来珠海电台技术人员打电话才发现……。这带给发射中心的压力是非常巨大的,在总结经验教训之余,都迫切要求进行技术改造,完善告警功能。
3.2实施方案(对五套调频广播进行导频监测)
(1)工作原理。调频广播发射机进行的是立体声(STEREO)广播,正常工作时激励器必定产生一个立体声导频信号。它的工作原理是:利用技术手段在监视房对导频进行检测,通过判别它的有、无进行声光告警。这样,就可以在很大的程度上对工作的调频发射机进行监测,从而起到预警作用。
(2)基本材料:无线调频广播解调机五台、二极管十个,电阻五个,15V继电器五个、15V声光报警器五台。
(3)线路图。
(4)线路图说明:通过一台调频广播解调机,将需要监测的发射机载频调出并保存,然后对其锁相环(LC72131)的7脚(B01)进行取样,将其送到晶体管Q1(C9013)的基极。当解调机正常检测到“STEREO”导频时(发射机工作正常),(LC72131)7脚的电压为0.18V,这时,晶体管Q1不能导通,继电器的线包没有电流流过,继电器不能吸合,15v不能加到声光报警器上,没有告警;当解调机不能正常检测到“STEREO”(发射机工作异常)时,(LC72131)7脚的电压为3.8V,这时,晶体管Q1饱和导通,继电器的线包有电流流过,继电器吸合,15v加到声光报警器上,发生告警。
(5)监测效果。100%成功捕获(告警)调频广播发射机激励器(损坏或保护)没有功率输出的故障;100%成功捕获(告警)调频广播发射机功放故障没有功率输出的故障;100%成功捕获(告警)调频广播发射机激励器单声道播出的人为错播事故。
4播出机房多方位监控的实施(二次技改)
4.1技改的原因
发射中心的“监测系统”经过第一次改造,其监控告警能力得到很大的提升,但还有很多不足之处:还不能监测每台发射机的工作告警状态,特别是电视发射机的工作告警;每当工作的设备(发射机、微波、电源)出现故障告警时,在图像、伴音没有中断的情况下,值班员很难第一时间发现。二次技改的目的是:通过技术手段,让工作中的发送设备出现的告警能在值班房及时“重现”,起到“予警”作用。
4.2实施方案
(1)基本材料:科立信无线报警主机KS-600C/D一台、无线转发器KS-50C一台和带有接口适配电路的无线探测器KS-21W((最多可配置到24个)。
(2)科立信无线报警系统方框图。
(3)系统工作原理。在射频环境下,通过对微波设备,广播、电视发射机及其电源故障的告警进行取样,分别送入无线探测器KS-21W,经过接口电路适配后,触发各自的无线探测发射器,每个无线探测发射器设置独立的ID地址(ID是唯一的),以100%调幅频率为433MHz的方式进行无线发射;无线转发器收到报警信号,并核对确认地址编码信息后,以调频频率为315MHz的方式进行无线发射,通过抗干扰能力较强的调频方式,将故障告警的地址编码信息远距离发送给无线报警主机;主机对接收到的地址编码信息进行解调后,产生声光报警,同时显示故障代码,值班员根据报警信息,能快速判断出故障机号、部位和故障类型,可及时处理故障。
(4)主要功能器件。
1)无线探测器是重要器件之一,无线探测器的接口适配电路是这次技术改造成功的关键,我们经过大量的研究和实践,根据不同设备的故障告警特点,设计出多种无线探测器及其适配电路:
①哈里斯调频发射机(Z5-CD)电平适配探测器。我台95.1MHz、87.5MHz调频广播发射机是哈里斯的Z5-CD,该品牌的Z系列调频发射机的`微处理器遥控输出接口(J20),提供一组总故障信息(SUMFAULT)连接口,故障信息包括:电压驻波比故障、电压驻波比关机、温度故障、空载故障、功放和中功放故障、电源故障、PLL未锁故障等。发射机正常工作时,该端子输出开路;有异常情况时,该端子输出0.6V,该电压经RC充放电回路,产生一个时间为0.1s的触发脉冲触发Q1饱和导通,Q1饱和导通又使射极跟随器Q2导通,这时编码器HS2262通电工作(A0高电位)。它重复输出两次该故障地址编码数据,以433MHz发射该故障报警的ID信息。HS2262的A0-A11为地址输入,有(1、0、开路)三种状态,任意组合提供多种地址码;在探测器中通过对A0-A11的不同接法,可得到不同的地址编码;17脚为编码输出端,接收有效信号时,输出由低电平转为高电平,TE为输入编码启动端,用于多数据的编码发射,低电平有效。
②数字微波设备电平适配接口电路。微波机架TUP单元设置有故障输出COM口,设备正常时,URG、NURG、ABN等COM口输出电压为-12V;设备有故障时,输出0V。我们采用电压检测、光电隔离电路,来触发无线探测器工作。
③数字微波开关电源电平适配接口电路。该电源设置有故障指示灯,故障时其电压为交流6V。我们采用交直流变换和光电隔离电路,来触发无线探测器工作。
④全固态电视发射机电平适配接口电路。我台6ch、38ch电视发射机是国产“吉兆”的发射机,其逻辑控制电路只提供少量必要的LED告警指示,如:激励器FAULT、RFW、videooff、功放过热、无视频告警等。当发生故障告警时,逻辑板送出的电压为2.8V(正常为0V)。适配电路正是利用2.8V电压作为告警触发信号。为提高抗干扰能力,我们将发射机的LED电路和无线探测器的地电位分开,采用了光耦隔离电路来触发无线探测器工作。(20CH是美国哈里斯新型数字模拟兼容电视发射机,2013年安装,未出现任何故障,未作取样监测。)
⑤“北广”调频发射机电平适配接口电路。我台99.1MHz、103.8MHz调频广播发射机是北广全固态发射机,其控制系统还是逻辑控制。其故障采集信息有:RF告警、驻波比过大、锁相环故障、overload、protect等(故障警时为H电平)。我们采用或门电路来触发无线探测器工作。
2)无线转发器。无线转发器是报警系统的中转部件,本次技术改造应用的是科立信无线转发器KS-50C。无线转发器既有接收电路又有发射电路,发射电路和探测器发射相似,接收电路利用PT2272作解码器,电路比较简单,不再作叙述。无线转发器和无线探测器之间通过地址码识别(自动对码),转发器只转发地址正确的无线探测器的信息。无线转发器对地址正确的无线探测器的信息进行重新编码后,通过抗干扰能力较强的调频方式,以315MHz频率将地址编码信息远距离发送给无线报警系统主机。无线转发器发射距离3-10公里(开阔地)。
3)无线故障报警系统主机(KS-600C/D)。主机对接收到的地址编码信息进行解调后,产生声光报警和电话告警,同时显示故障代码(设备ID号),值班员根据报警信息,能快速判断出故障机号、部位和故障类型,可及时处理故障。
5监测效果
科立信无线安防报警系统技术非常成熟、稳定、抗干扰能力强、雷电流几乎对它没有影响。从安装使用到现在,捕抓故障告警成功率为100%,成功捕抓的故障告警有:
(1)成功捕获北广调频发射机因功放管老化,工作电流过大引起的功率告警;
(2)成功捕获北广调频发射机功率合成器因散热风扇损坏,引起的功率告警;
(3)成功捕获哈里斯调频发射机个别电源抽头保险管损坏或接不良引起的告警;
(4)成功捕获哈里斯调频发射机风压故障产生的告警;
(5)成功捕获38CH激励器故障引起的FAULT告警等。
6结语
随着时代的发展,人们对广播电视的要求会越来越高……这就注定高山综合发射台的工作时间会越来越长(珠海现在是24小时播出);在人员越来越少的情况下,如何确保安全优质播出,是每一个广播电视工作者必须面对的问题;在努力提高值班员安全意识和职业道德修养之余,必须尽量利用技术手段为安全播出保驾护航。在资金比较紧张的情况下,丰富和完善监测告警功能,尽量进行多渠道、多方位监控和告警不失为一个好办法。珠海广播电视台发射中心在技术安全方面的一些理念和一些成功的经验值得同行们学习和借鉴,值得推广。
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