摘要： 文章分析了全固態(tài)數(shù)字中波發(fā)射機在安全播音過程中主備機切換系統(tǒng)的應用，介紹了主備機自動切換系統(tǒng)的設計方案和工作流程，闡述了系統(tǒng)的創(chuàng)新點和應用前景。

關鍵詞： 中波發(fā)射機；主備機切換；自動化系統(tǒng)；天線交換開關

中圖分類號：TP31 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）16-3885-04

根據(jù)國家廣電總局62號令，中波發(fā)射機按1+1方式配置備用播音系統(tǒng)，確保安全播音。傳統(tǒng)的運行模式是主用設備發(fā)生故障后，由人工切換到備用設備，實現(xiàn)備機替代主機工作。

下面以美國哈里斯（Harris Broadcast Division）公司生產(chǎn)的DX型200KW全固態(tài)數(shù)字調幅中波發(fā)射機為例，闡述全固態(tài)數(shù)字中波發(fā)射機主備切換系統(tǒng)的設計方法，這種方法既穩(wěn)定可靠，又方便維護，對配置備用發(fā)射機的全固態(tài)中波發(fā)射機機房很有價值，不但可減少停播時間，也可減少運行維護人員的勞動強度，同時也為“無人值班、有人留守”運行維護模式提供可靠的技術保障。

1 主備機自動切換系統(tǒng)的設計

1.1 系統(tǒng)結構

1.2 發(fā)射機自動化系統(tǒng)

1）手動/自動切換功能

發(fā)射機自動化子系統(tǒng)包括手動、自動和檢修三種模式。在手動控制下，保留發(fā)射機原有的手動操作功能，完全脫離自動化子系統(tǒng)由人工進行控制；在自動控制下，發(fā)射機由自動化子系統(tǒng)控制運行；在檢修狀態(tài)下，完全脫離自動化子系統(tǒng)由人工進行控制。發(fā)射機自動化子系統(tǒng)運行模式采用硬件直接切換的方式，在發(fā)射機上人工通過模式開關來完成切換。手動模式時，自動化子系統(tǒng)不再按帶周期的運行時間表進行自動控制，監(jiān)測并上傳數(shù)據(jù)；在模式的切換過程中，保證發(fā)射機及附屬設備的安全；手動與自動模式之間進行切換后，保持發(fā)射機原有運行狀態(tài)不變；檢修狀態(tài)下，自動化子系統(tǒng)不接收帶周期信息的運行時間表，監(jiān)測但不上傳數(shù)據(jù)；在自動模式下，發(fā)射機自動化子系統(tǒng)檢測到運行時間表中執(zhí)行日期為當前日期、執(zhí)行時間沒有結束任務時，則立即執(zhí)行。

2）自動控制功能

自動工作模式是發(fā)射機自動化子系統(tǒng)默認的工作模式，發(fā)射機自動化子系統(tǒng)按照帶周期的運行時間表實現(xiàn)對發(fā)射機的自動控制，并對發(fā)射機運行狀態(tài)進行監(jiān)測；當發(fā)射機出現(xiàn)故障時，按照預定的設置進行故障報警、故障診斷和自動切換。在任何工作模式下，發(fā)射機自動化子系統(tǒng)通過人機接口單元接收機房運行監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)的帶周期的運行時間表，可以選擇人工干預或自動完成對帶周期的運行時間表接收和確認。

3）實時監(jiān)測及故障報警功能

發(fā)射機自動化子系統(tǒng)處于帶電工作狀態(tài)時，對頻率、模擬量、輸入開關量、輸出開關量進行實時監(jiān)測。一旦監(jiān)測到異常，立即提供聲音報警和人機接口單元操作畫面報警，并實時記錄到自動化子系統(tǒng)日志中。

4）校時功能

校時指通過人機接口單元接收標準時碼，進行判斷，確認無誤后同步PLC時間和人機接口單元系統(tǒng)時間，作為自動控制和檢測的基準時間。校時可分為自動校時和手動校時，自動校時，通過接收上一級平臺，或GPS接收機的標準時碼，由人機接口單元統(tǒng)一校準PLC時間，若在時間校準過程中發(fā)現(xiàn)標準時碼與PLC時間相差超過一定的閥值，則不再進行時間同步，并發(fā)出警告提示，同時要求人工進行干預；手動校時，則由機房運行維護人員通過身份驗證后進行手動操作。

5）日志管理功能

發(fā)射機自動化子系統(tǒng)的日志包括：操作日志、故障記錄、告警和表值記錄。

發(fā)射機自動化子系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線技術，獨立控制，綜合布線，從各采樣點獲取信號，以點對點的形式，將經(jīng)過處理的信號送至PLC，利用DH+通訊適配器完成人機接口單元與PLC之間數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)播出設備運行狀態(tài)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，實時監(jiān)測和控制。開關量取樣點和下位機的輸入模塊之間采用光電隔離，而模擬量和下位機的輸入模塊之間則采用變送器，將不同等級不同差異的電壓轉換成0～5v的標準電壓。為了匹配和隔離發(fā)射機與PLC的信號，采用HI11A光電管進行電壓變換和隔離。電路分兩種，一種由開關電源供電，經(jīng)降壓后進行控制；另一種由發(fā)射機提供信號來控制。

1.3 天線交換開關系統(tǒng)

天線交換開關子系統(tǒng)運行模式可分為手動操作和自動控制，機房運行維護人員可通過本地操作按鈕或在人機接口單元界面進行手動、自動運行模式設置。改變天線交換開關子系統(tǒng)的運行模式不會改變天線交換開關的狀態(tài)。自動控制是天線交換開關子系統(tǒng)默認工作模式，天線交換開關子系統(tǒng)按周期運行時間表實現(xiàn)對天線交換開關的自動控制。手動操作天線交換開關子系統(tǒng)有兩種方式：直接點擊人機接口單元主界面上的天線交換開關，或在本地操作面板轉動旋鈕，進行天線交換開關的切換操作。當人機接口單元出現(xiàn)異常，出現(xiàn)無法正常切換天線交換開關時，可以通過手動控制方式進行發(fā)射機主備切換。另外，當同軸開關的機械觸點出現(xiàn)故障時，人機接口單元與手動控制方式均無法控制主備機正常切換的情況下，通過機械控制方式也可以實現(xiàn)對發(fā)射機主備的正常切換。這樣就形成了發(fā)射機主備切換的雙重備份，提升安全播音的可靠性。

2 發(fā)射機主備自動切換的實現(xiàn)

2.1 主備機自動切換流程

在安全播音過程中，當主用發(fā)射機因故障無法正常播音時，系統(tǒng)首先判斷備用發(fā)射機是否準備就緒，確認備用發(fā)射機能正常播音后關閉主用發(fā)射機，發(fā)送天線交換開關轉向指令。如果天線交換開關不在高壓狀態(tài)，即和發(fā)射天線構成通路的發(fā)射機處于關機狀態(tài)，則天線交換開關立即動作。如果天線交換開關處于高壓狀態(tài)，則等待和發(fā)射機關機，天線交換開關不在高壓狀態(tài)才會進行天線交換開關的轉向，確保處于高壓狀態(tài)的天線交換開關不會動作。天線交換開關到位，即備用發(fā)射機和發(fā)射天線構成通路后，才允許開啟備用發(fā)射機。經(jīng)過上述發(fā)射機主備自動切換流程的邏輯判斷，在周期運行圖時間內，系統(tǒng)確保發(fā)射機主備切換的有序、準確，避免誤動作，或在發(fā)射機主備切換過程中造成新的故障點。

2.2 人機接口單元

人機接口單元具有完善的數(shù)據(jù)備份功能，包括自動定時和手動數(shù)據(jù)備份，當發(fā)生數(shù)據(jù)丟失等故障后，能進行數(shù)據(jù)回復；提供完善的身份認證機制管理功能，確保應用系統(tǒng)的操作安全性；采用數(shù)據(jù)驅動而非硬編碼的方式，方便策略變更和維護；以Socket方式與上一級平臺交換數(shù)據(jù)，有很強的靈活性、擴展性、兼容性；充分考慮了屏蔽措施和過濾功能，能在強電磁環(huán)境干擾下，穩(wěn)定、可靠運行。

3 結束語

全固態(tài)數(shù)字中波發(fā)射機主備切換系統(tǒng)是為解決備機自動代播而設計的，系統(tǒng)的應用不但可減少停播時間，也能減少機房運行維護人員的勞動強度，為安全優(yōu)質播音提供了可靠保障。經(jīng)過多年運行實踐，不僅實現(xiàn)了發(fā)射機主備切換的自動化，提升了安全播音的可靠性，也為發(fā)射臺“有人留守、無人值班”的運行維護模式提供了可靠的技術保障。

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