楊 婷

（作者單位：南岳電視調頻發(fā)射臺）

對于調頻發(fā)射機N+1自動切換控制系統(tǒng)，備用發(fā)射機用數字“1”表示，具體的電臺節(jié)目用“N”表示，通過設計和應用該系統(tǒng)，不僅可以借助同一個發(fā)射臺將有故障的發(fā)射機切換為運行正常的備機，還能夠確保調頻系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、安全地運行，為人們實時收聽調頻廣播節(jié)目提供便利。因此，為了保證界面播出的連貫性和持續(xù)性，如何科學設計調頻發(fā)射機N+1自動切換控制系統(tǒng)是技術人員必須思考和解決的問題。

1 系統(tǒng)功能特點

1.1 功能強大

調頻發(fā)射機N+1自動切換控制系統(tǒng)的功能強大、實用性強，具體體現在以下幾方面：

第一，用戶通過利用N+1控制器，可以對整個系統(tǒng)進行自動化切換操作。系統(tǒng)自動切換流程如下：首先，判斷和分析主機的故障問題，關閉相應的主機，同時可以借助同軸倒換開關，對備機頻率進行設置調整，保證運行性能。其次，能夠根據實際使用需求，自動選擇主機音頻信號，確保該音頻信號選擇的科學性和合理性[1]。此時，系統(tǒng)會自動開啟備機，且以上自動操作會在30 s內快速完成。第二，具有手動切換功能。通過采用手動切換的方式，實現對各個主機的控制。第三，具有手動復位功能。當主機故障問題得以解決后，用戶可以采用手動操作的方式，對主機進行復位操作。第四，具有完全自鎖功能。通過利用該功能，可以進一步提高動作自鎖操作的可靠性和安全性。第五，具有聲光報警功能。通過利用該功能，系統(tǒng)在初始啟動狀態(tài)下，可以進行輸出聲光報警，并借助面板，清晰明了地呈現主機的型號和產地[2]。第六，具有完全手動切換功能。當N+1備機出現切換故障問題時，用戶可以采用手動方式切換控制整個系統(tǒng)。

1.2 支持網絡管理

調頻發(fā)射機N+1自動切換控制系統(tǒng)對網絡管理具有良好的支持作用，通過借助物聯網技術，調頻發(fā)射機可隨時隨地監(jiān)控系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)，從而及時發(fā)現和解決系統(tǒng)運行的異常問題，并根據系統(tǒng)運行數據，實現對系統(tǒng)的自動化控制和管理，以促進網絡管理向自動化、智能化、信息化方向不斷發(fā)展。另外，由于該系統(tǒng)與發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)之間完全獨立，不存在任何關系，因此通過使用星型接法，可以實現機房主機的遠程化控制和管理。

1.3 可靠性高

該系統(tǒng)硬件在具體的設計中，主要借助了PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）模塊，能夠確保所采集的數據全部來自于發(fā)射機所模擬處理過的信號數據。同時，該系統(tǒng)還能在系統(tǒng)檢波、系統(tǒng)調理、系統(tǒng)轉換等環(huán)節(jié)對備機進行自動化控制，整個控制過程不會受到外界環(huán)境的干擾，極大地提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。

1.4 維護方便

系統(tǒng)在具體的設計中，主要采用了模塊化設計思想，并通過借助不間斷電源（Uninterruptible Power Supply，UPS）完成對電能的穩(wěn)定供電，保證了維護和搶修操作的方便性和高效性，為進一步提高節(jié)目播出的質量打下了堅實基礎。此外，模塊化設計還降低了系統(tǒng)的維護成本，有效地提高了系統(tǒng)的運行性能。

2 系統(tǒng)設計方案

調頻發(fā)射機N+1自動切換控制系統(tǒng)主要由以下4部分組成，分別是N+1控制器、音頻切換器、主機和備機。其中，N+1控制器內部主要包含了PLC控制器、繼電器、功率檢測電路和開關電源等零件，通過利用N+1控制器，可以實現對發(fā)射機的自動化切換和控制。N+1控制器具有通信能力強、數據采集高效、主機和備機切換快速等特點，因此，在確定系統(tǒng)設計方案的過程中，為充分發(fā)揮N+1控制器的應用優(yōu)勢，技術人員要借助輸出功率檢測電路[3]。檢測主機內部的輸出功率是否正常時，技術人員可通過接入發(fā)射機完成對一系列測試信號的高效輸出，并采用檢波處理的方式，將這些測試信號轉化為電壓信號。此外，與所規(guī)定的電壓值進行比較時，若電壓信號低于所設定的標準值，說明主機的輸出功率較低[4]，而為了進一步提高備機的運行性能，技術人員要為備機安裝獨立天線，使其成為具有一定規(guī)模的全頻段發(fā)射機。

3 系統(tǒng)硬件設計

硬件作為系統(tǒng)的主要組成部分，主要負責對軟件的部署、搭建和運行，為了確保系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、可靠、安全地運行，技術人員要重視對系統(tǒng)硬件的設計。系統(tǒng)硬件主要由信號切換器、頻率切換器、同軸開關控制器、個人計算機（Personal Computer，PC）控制器、備機等部分組成（見圖1）。

圖1 系統(tǒng)硬件設計示意圖

系統(tǒng)內部結構的具體設計，將連鎖控制、發(fā)射機及各個切換控制器進行了有效連接，保證了各個零件之間連接的可靠性和緊密性，同時，系統(tǒng)在日常的運行中可以針對發(fā)射機的實際運行狀態(tài)，對各個電路進行全方位的保護。同軸開關主要負責以下兩種切換器的控制，這兩種切換器分別是信號切換器和頻率切換器，一旦發(fā)現發(fā)射機出現運行異常問題，系統(tǒng)會自動切換發(fā)射機頻率與信息源之間的狀態(tài)[5]，確保調頻發(fā)射機能夠安全、可靠地運行。PC控制器作為系統(tǒng)硬件的重要組成部分，主要負責整個發(fā)射機運行情況的追蹤和監(jiān)控，從而及時地解決發(fā)射機在運行中出現的故障問題[6]，此外，PC控制器還為各個發(fā)射機天線提供了強大的倒換支持。對于調頻發(fā)射機N+1自動切換控制系統(tǒng)而言，要想保證其能夠穩(wěn)定、可靠、安全地運行，需要確保該系統(tǒng)內部各個硬件設備能夠安全、可靠地連接，只有確保各個硬件設備之間建立密切的合作關系，才能保證N+1調頻發(fā)射機切換工作向智能化、自動化、數字化方向不斷發(fā)展。

4 系統(tǒng)軟件設計

在進行系統(tǒng)軟件設計期間，技術人員要盡可能提高發(fā)射機切換系統(tǒng)的運行性能，也要保證界面的干凈性與整潔性，系統(tǒng)軟件主要包含以下四大板塊（見圖2）。

圖2 系統(tǒng)軟件板塊設計示意圖

4.1 數據通信板塊設計

數據通信板塊在具體的設計過程中，需要綜合處理各個發(fā)射機運行數據，然后以命令控制的方式，對這些發(fā)射機進行自動化控制。此時，系統(tǒng)會自動進入到大腦運轉模式，為實現對發(fā)射機的自動化控制打下堅實的基礎。

4.2 自動故障倒機處理板塊設計

自動故障倒機處理板塊主要用于對發(fā)射機的檢查，一旦檢測出發(fā)射機存在運行異常問題，系統(tǒng)會自動分析這些異常問題，然后根據最終的分析結果，向其他設備發(fā)送相關信號指令，確保故障切換工作落實到位。

4.3 數據庫處理板塊設計

數據庫處理板塊主要用于對發(fā)射機日常運行數據的傳輸、存儲和管理，這些數據主要包含發(fā)射機開機數據、關機數據及故障信號數據等，通過全面記錄和整理這些數據，數據庫處理板塊可對其進行一系列的統(tǒng)計和匯總，從而為系統(tǒng)的可靠運行提供重要依據和參考。

4.4 軟件界面板塊設計

軟件界面設計是否合理直接影響了用戶的使用體驗，為了給用戶提供良好的使用體驗，技術人員要重視對軟件界面的科學設計。在這一過程中，首先，對于菜單模式，技術人員要使用比較鮮明的色彩或者標志對發(fā)射機的重要功能模塊進行區(qū)分，使系統(tǒng)界面更加層次化、明了化，從而確保系統(tǒng)界面操作的簡易性[7]，以達到提高用戶使用體驗的目的。其次，系統(tǒng)軟件界面主要由發(fā)射機天線實際位置、發(fā)射機運行情況和倒換板塊等部分組成，因此，技術人員可以通過設計系統(tǒng)軟件界面，確保系統(tǒng)更加全面地掌控發(fā)射機的運行狀態(tài)，當發(fā)現發(fā)射機出現故障問題時，系統(tǒng)可以自動點擊對應的發(fā)射機圖像，以實現相關功能的自動化切換，這樣一來，不僅最大限度地提高了發(fā)射機的播放效率，還提高了發(fā)射機的運行性能。

5 系統(tǒng)工作流程

調頻發(fā)射機N+1自動切換控制系統(tǒng)的工作流程主要包含兩種：一種是系統(tǒng)自動切換流程，另一種是系統(tǒng)手動切換流程。為降低用戶的操作難度，提高用戶的使用體驗，技術人員要重視兩個切換流程的設計。

5.1 系統(tǒng)自動切換流程

當處于正常播出階段時，發(fā)射機會自動開機，此時，主發(fā)射機會在第一時間內快速吸合所有交流接觸器。然后，N+1調頻發(fā)射機會實時檢測主發(fā)射機的運行狀態(tài)，從而確保主發(fā)射機運行正常、可靠。發(fā)射機功率顯示正常時，系統(tǒng)自動切換流程如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)自動切換流程圖

從圖3中可以看出，首先要對發(fā)射機功率值進行檢測，一旦發(fā)現發(fā)射機功率值低于標準值時，N+1控制器會自動進入倒計時狀態(tài)，并發(fā)出一系列報警聲，如果15 s后信號仍然保持不變，N+1控制器會向繼電器發(fā)出相應的關機信號，此時，繼電器處于吸合狀態(tài)，需要及時關閉主機。其次，確保備機一直處于工作狀態(tài)。在這一環(huán)節(jié)中，需要將主機功率設置為0，然后借助N+1控制器所發(fā)出的信號指令，實現對交流接觸器的遠程化控制，只有這樣才能確保備機一直處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。再次，對備機信號進行實時切換。在這一環(huán)節(jié)中，N+1控制器需要借助RS485接口，發(fā)出一系列的改頻指令，并將其傳輸到備機中，此時，系統(tǒng)會自動更改備機的頻率，使其與故障主機的頻率始終保持一致，并會在此基礎上向音頻切換器發(fā)送相應的操作指令，對備機信號進行切換處理，從而切換到用戶感興趣的界面。最后，應按下主機復位鍵，便于后期主機維修工作有效開展，同時還要借助N+1控制器，向繼電器發(fā)送關機信號，以實現對繼電器運行狀態(tài)的自動化控制。隨后，繼電器自動斷開所連接的觸點，使得交流接觸器始終處于暫停狀態(tài)，備機會自動斷開與電源的連接，呈現關機狀態(tài)。此時，技術人員需要啟動N+1控制器，向下一個繼電器發(fā)送開機信號，使得負責開機的繼電器自動關閉所連接的各個觸點，成功開啟主機。

5.2 系統(tǒng)手動切換流程

對于調頻發(fā)射機N+1自動切換控制系統(tǒng)而言，除需要具備強大的自動切換功能外，還要具備基本手動切換功能，從而滿足用戶多樣化的使用需求。任何一個主機經常長時間的運行，難免會遇到各種問題，一旦發(fā)現主機出現運行異常問題，技術人員就要對備機進行強制性開啟，從而取代主機使用。此外，技術人員也可以采用手動切換的方式，實現對主機的全方位控制。

系統(tǒng)手動切換流程如下：（1）將主機設置為關閉狀態(tài)；（2）采用手動的方式切換主機的音頻信號到指定的備機上；（3）借助空氣開關，為備機提供源源不斷的電能，并采用手動控制方式對備機進行開啟操作；（4）調整和修改備機的實際功率，使其與主機的工作頻率相同；（5）啟動備機，并將發(fā)射機的實際工作頻率設置為標準值。此外，還要借助N+1控制器提供強大的按鍵切換操作功能，確保主機能夠穩(wěn)定、可靠、安全地運行，同時還要開啟和使用備機，從而取代相應主機的應用（見圖4）。

圖4 系統(tǒng)手動切換流程圖

6 結語

隨著社會經濟水平的不斷提高，人們對精神生活有了更高的追求，這使得調頻廣播電臺逐漸成為人們日常生活中的重要組成部分，因此，我國對調頻廣播電臺播放性能提出了更高的要求，旨在提高電臺播放的正常性、穩(wěn)定性和安全性，以滿足人們的收聽需求。調頻發(fā)射機N+1自動切換控制系統(tǒng)的出現和應用可以很好地實現以上目標，不僅可以將軟硬件進行充分結合，還能全面了解和掌控調頻廣播電臺，為進一步提高調頻發(fā)射機的運行性能、降低發(fā)射機的維修成本提供有力保障。