杜鵬

摘要：DX200KW中波發(fā)射機(jī)具有設(shè)計線路復(fù)雜、器件安裝位置緊湊、控制板卡繁多的特點(diǎn)，在故障發(fā)生時，故障點(diǎn)難以查找，器件更換復(fù)雜，對安全播出工作造成極大的影響，而現(xiàn)有的技術(shù)和檢修手段，無法實(shí)現(xiàn)故障位置的提前發(fā)現(xiàn)、提前處理，只能在故障發(fā)生時，才能發(fā)現(xiàn)器件的老化及損壞的問題。中波發(fā)射機(jī)故障預(yù)警系統(tǒng)的投入使用，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射機(jī)故障點(diǎn)的提前預(yù)判與告警，為設(shè)備的及時、有效的維護(hù)提供了技術(shù)支持，極大的保障了發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定播出。

關(guān)鍵詞：故障預(yù)警發(fā)射機(jī)無線溫度傳感器數(shù)據(jù)分析

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）14-0202-05

1概述

DX200KW中波發(fā)射機(jī)已投入使用十年有余，發(fā)射機(jī)器件老化程度日益加重，故障發(fā)生的概率隨之上升。為避免出現(xiàn)長時間的停播，預(yù)防性維護(hù)和快速處理故障顯得尤為重要。在傳統(tǒng)的檢修維護(hù)中，主要依靠檢修人員的工作經(jīng)驗(yàn)來判斷器件的品質(zhì)，采用“望、聞、問、切”四種方法。即觀察器件表面有無變色、裂痕；聞線路是否因?yàn)楫惓Ｉ叱霈F(xiàn)外殼燒灼的刺激性氣味；測試真空電容及電子器件是否偏離正常測試數(shù)值；觸摸真空電容及視線無法觀測到的器件表面有無凸起、裂紋，以此為判斷器件是否老化、是否需要予以更換的依據(jù)。存在受檢修時長、檢修人員技能水平、工作經(jīng)驗(yàn)等不可控因素影響的情況，容易發(fā)生漏巡、漏檢。尋求一種實(shí)時、可靠、高效、自動的巡檢方法、并實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警是本系統(tǒng)建設(shè)的背景。

發(fā)射機(jī)大部分故障時由于器件老化，受過流、過壓導(dǎo)致品質(zhì)下降，一般表現(xiàn)為：在故障發(fā)生之前，元器件的產(chǎn)熱量會遠(yuǎn)高于其正常工作狀態(tài)的產(chǎn)熱量，表面溫度異常升高。通過對器件的溫度實(shí)時、在線監(jiān)測，可在故障發(fā)生前準(zhǔn)確的獲取器件的溫度變化情況，通過數(shù)據(jù)分析、比對，提前告警、提醒值班人員及時處理，同時也可幫助檢修人員快速定位故障發(fā)生位置，有效的提升了安全播出保障能力。

2 DX200KW中波發(fā)射機(jī)故障預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計

2.1系統(tǒng)構(gòu)架

發(fā)射機(jī)故障預(yù)警系統(tǒng)由三部分構(gòu)成，即：無線溫度傳感器（接觸式無線溫度傳感器和紅外無線溫度傳感器）、無線溫度采集器、人機(jī)交互單元。系統(tǒng)構(gòu)架如圖1所示。

無線溫度傳感器采用數(shù)字測溫芯片，實(shí)時測量發(fā)射機(jī)關(guān)鍵部件的溫度，通過2.4G收發(fā)模塊實(shí)時傳遞至無線溫度采集器。無線溫度傳感器通過2.4G無線模式組網(wǎng)測溫節(jié)點(diǎn)，無線溫度采集器完成溫度數(shù)據(jù)的顯示與越限判斷，顯示各個測溫節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)，采用以太網(wǎng)有線模式接人到人機(jī)接口單元中，實(shí)現(xiàn)測溫數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序交互。人機(jī)接口單元應(yīng)用程序完成數(shù)據(jù)采集包接收、命令下達(dá)、溫度數(shù)據(jù)匯總和分析、并上傳設(shè)備預(yù)警信息至機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)。

2.2系統(tǒng)功能設(shè)計

2.2.1系統(tǒng)功能概述

故障預(yù)警系統(tǒng)的主要目標(biāo)是實(shí)時監(jiān)控發(fā)射機(jī)設(shè)備工作狀態(tài)，發(fā)生故障及時報警，保證發(fā)射機(jī)平穩(wěn)正常運(yùn)行；對接機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，作為子系統(tǒng)，彌補(bǔ)其故障預(yù)警方面的不足；通過對發(fā)射機(jī)關(guān)鍵部件溫度的數(shù)據(jù)分析，對發(fā)射機(jī)進(jìn)行前瞻性維護(hù)，提升檢修質(zhì)量和工作效率。

2.2.2無線溫度傳感器的功能實(shí)現(xiàn)

1）發(fā)射機(jī)整流柜內(nèi)采用貼合式溫度探頭配合使用單通道信號發(fā)射模塊的無線溫度傳感器。

2）發(fā)射機(jī)功放機(jī)柜內(nèi)的驅(qū)動級、功放級調(diào)諧電容上使用帶屏蔽的溫度探頭配合四通道信號發(fā)射模塊的無線溫度傳感器，達(dá)到抑制電磁干擾帶來的傳感器離線、采樣溫度數(shù)據(jù)越變的問題。

3）發(fā)射機(jī)輸出柜內(nèi)電磁環(huán)境最為復(fù)雜，同時柜內(nèi)電感、電容處于高電壓、大電流的運(yùn)行狀態(tài)下，貼合式溫度探頭不可固定在器件表面。因此，在輸出柜內(nèi)采用紅外設(shè)備取樣器件溫度數(shù)據(jù)的方式。

4）利用對單通道信號發(fā)射模塊及四通道信號發(fā)射模塊的使用，實(shí)現(xiàn)了采樣溫度信息的數(shù)字化（IP）。

2.2.3數(shù)據(jù)采集器的功能實(shí)現(xiàn)

1）數(shù)據(jù)采集器通過內(nèi)置無線接收模塊，接收無線溫度傳感器上傳的實(shí)時溫度取樣數(shù)據(jù)，并予以顯示，監(jiān)測溫度傳感器的功能狀態(tài)，數(shù)據(jù)采集器可根據(jù)預(yù)設(shè)的溫度越線值對采集的溫度進(jìn)行判定，超限溫度將在屏上被標(biāo)示，同時，以蜂鳴聲的形式告警。

2）采用Socket通信方式實(shí)現(xiàn)實(shí)時溫度數(shù)據(jù)及無線溫度傳感器狀態(tài)的上傳。

2.3發(fā)射機(jī)故障預(yù)警系統(tǒng)軟件功能

故障預(yù)警系統(tǒng)軟件功能模塊如圖2所示，由設(shè)備總況、告警管理、配置管理、查詢中心、數(shù)據(jù)處理、系統(tǒng)日志，共六個功能模塊組成。

1）系統(tǒng)主界面

發(fā)射機(jī)故障預(yù)警系統(tǒng)界面如圖3所示，上傳至發(fā)射機(jī)故障預(yù)警系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)，按照器件所屬的發(fā)射機(jī)單元進(jìn)行分類。分為整流柜、功放柜、輸出柜、饋筒、變壓器，共計五個取樣單元。當(dāng)單元內(nèi)溫度數(shù)據(jù)均處于設(shè)定的警戒閾值內(nèi)，此時界面上各個單元顯示為綠色，如果出現(xiàn)一個或多個溫度超過設(shè)定的閾值時，單元實(shí)時顯示為此時最高告警等級相對應(yīng)的顏色。預(yù)警為黃色，越限為橙色，告警為紅色，隨著顏色的變化，告警級別依次上升。

2）告警管理

告警管理界面如圖4所示，在告警管理功能模塊中，可按照各個器件對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)、某一歷史時間段等條件查巡故障預(yù)警系統(tǒng)所發(fā)出的歷史告警數(shù)據(jù)（包含預(yù)警、越限、告警），支持設(shè)置告警重發(fā)時間和導(dǎo)出excel表格功能。

節(jié)點(diǎn)告警配置界面如圖5所示，根據(jù)故障預(yù)警系統(tǒng)的長時間運(yùn)行所得到的數(shù)據(jù)，在節(jié)點(diǎn)告警配置界面中可增加或設(shè)定對應(yīng)節(jié)點(diǎn)的預(yù)警閾值、越限閾值以及告警閾值，以確保閾值設(shè)定的準(zhǔn)確性和合理性。

3）系統(tǒng)配置

網(wǎng)關(guān)配置界面如圖6所示，故障預(yù)警系統(tǒng)具有較強(qiáng)的可擴(kuò)容性，如在用的網(wǎng)關(guān)通道均已使用時，可在配置界面中增加網(wǎng)關(guān)，從而增加無線溫度傳感器數(shù)量，達(dá)到系統(tǒng)擴(kuò)容的目的。

節(jié)點(diǎn)配置界面如圖7所示。在網(wǎng)關(guān)配置界面中，選擇對應(yīng)網(wǎng)關(guān)，進(jìn)入節(jié)點(diǎn)配置界面，在此界面中，可增加、刪除、修改網(wǎng)關(guān)內(nèi)的無線溫度傳感器節(jié)點(diǎn)。

4）查詢中心

查詢中心功能模塊提供數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計分析、歷史比對分析、柜內(nèi)比對分析、趨勢分析，五種查詢模式。

數(shù)據(jù)查詢界面如圖8所示，在此界面中可依據(jù)需要查詢的節(jié)點(diǎn)所屬發(fā)射機(jī)、機(jī)柜單元、節(jié)點(diǎn)名稱，快速確定節(jié)點(diǎn)位置。按需選擇歷史數(shù)據(jù)的開始時間、結(jié)束時間，溫度范圍，篩選數(shù)據(jù)范圍。

當(dāng)發(fā)射機(jī)工作時，隨著發(fā)射機(jī)工作時長的增加，環(huán)境溫度升高，器件溫度也會隨之升高，并呈現(xiàn)以24小時為周期的周期性變化。結(jié)合器件溫度變化的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)查詢功能模塊支持對同一監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)的折線圖展示，用戶可快速的查找確定節(jié)點(diǎn)溫度異常所處時間段，查看、分析器件運(yùn)行溫度的趨勢。節(jié)點(diǎn)溫度折線圖如圖9所示。

針對發(fā)射機(jī)器件在故障前溫度會明顯升高，故障預(yù)警系統(tǒng)發(fā)出的告警信息數(shù)量也會增多的特性。在統(tǒng)計分析功能中，支持用戶按照節(jié)點(diǎn)所屬發(fā)射機(jī)、告警級別、告警時間段等篩選條件，查看任意器件的告警頻率，查詢結(jié)果以折線圖的形式直觀展示，如圖10所示。

歷史比對分析、柜內(nèi)比對分析，均是基于節(jié)點(diǎn)的歷史溫度數(shù)據(jù)，不區(qū)分正常溫度數(shù)據(jù)及告警溫度數(shù)據(jù)。歷史比對分析，支持節(jié)點(diǎn)當(dāng)天溫度走勢與一天前溫度走勢及一年前的溫度走勢，三項數(shù)據(jù)對比。柜內(nèi)比對分析界面如圖11所示，在此界面下，可按照需求選擇任意一個或多個節(jié)點(diǎn)進(jìn)行溫度走勢比對，方便用戶比對相鄰器件的溫度變化情況。

故障預(yù)警系統(tǒng)可自行根據(jù)所采集到的歷史溫度數(shù)據(jù)分析發(fā)射機(jī)器件的溫度變化趨勢，同時自動分析并篩除錯誤數(shù)據(jù)，提供直接的分析結(jié)果，為發(fā)射機(jī)器件的維護(hù)提供依據(jù)。如圖12所示。

5）數(shù)據(jù)處理與日志

數(shù)據(jù)處理模塊支持用戶按照設(shè)備從屬結(jié)構(gòu)、告警等級、開始時間、結(jié)束時間等條件，查詢、導(dǎo)出、導(dǎo)入、釋放數(shù)據(jù)。用戶對故障預(yù)警系統(tǒng)的操作行為均可在日志中查看，包括具體的操作時間、登錄用戶名、操作行為。

2.4故障預(yù)警系統(tǒng)特點(diǎn)

目前市面上針對電磁環(huán)境惡劣，直接取樣其溫度數(shù)據(jù)的解決方案較少，且造價較高、外設(shè)設(shè)備復(fù)雜，不易在Dx200kw發(fā)射機(jī)狹窄的內(nèi)部空間安裝，無法滿足發(fā)射機(jī)輸出柜內(nèi)電感、電容的溫度取樣需求。部分臺站使用的溫度傳感器受高頻串?dāng)_、電磁干擾只能選擇性的監(jiān)測部分設(shè)備、無法做到對任意器件的監(jiān)測。同時，其取樣到的數(shù)據(jù)僅能作為一般性指示數(shù)據(jù)，無法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的預(yù)警和設(shè)備狀態(tài)的判斷。

相比之下，DX200KW中波發(fā)射機(jī)故障預(yù)警系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢和特點(diǎn)：

1）故障預(yù)警系統(tǒng)采用2.4G無線收發(fā)模塊，具有布線方便、組網(wǎng)自由、可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)。

2）解決發(fā)射機(jī)電感、電容溫度取樣數(shù)據(jù)的電磁干擾問題。

3）數(shù)據(jù)處理及分析能力強(qiáng)大，可對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)做出分析和判斷，對運(yùn)行狀態(tài)降低的器件，做到提前預(yù)警，提示維護(hù)人員進(jìn)行針對性檢修。

4）實(shí)現(xiàn)對發(fā)射機(jī)關(guān)鍵器件的自動巡檢，與現(xiàn)有的人工維護(hù)模式相結(jié)合，確保發(fā)射機(jī)的穩(wěn)定播出。

3結(jié)束語

DX200kW中波發(fā)射機(jī)故障預(yù)警系統(tǒng)投入使用以來，有效降低了因發(fā)射機(jī)器件老化而造成停播事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)了對關(guān)鍵器件實(shí)時、長期的監(jiān)測，為器件的檢修維護(hù)提供依據(jù)，規(guī)避了傳統(tǒng)檢修中，檢修人員主觀決定對發(fā)射機(jī)維護(hù)工作的影響，提升了檢修工作質(zhì)量，達(dá)到了系統(tǒng)預(yù)定的設(shè)計目標(biāo)。