邵 定

（作者單位：南京廣播電視集團）

1 廣播發(fā)射故障處理輔助系統(tǒng)設(shè)計背景

南京廣播電視集團技術(shù)中心管理的廣播發(fā)射機包括調(diào)頻發(fā)射機和中波發(fā)射機，發(fā)射機總共有30多臺，其涉及的生產(chǎn)廠家有多家，包括國外的GatesAir、RVR、Nautel，國內(nèi)的陜西如意、杭州眾傳等，型號更是多達十幾種。此外，還有各種天饋線，包括并饋、底部絕緣自立鐵塔中波天線，調(diào)頻垂直和圓極化天線，以及天饋線間的中波調(diào)配網(wǎng)絡(luò)等。每個環(huán)節(jié)的故障，都可能會導致停播。另外，平時多數(shù)發(fā)射機24小時開機，停機檢修時間有限。一個技術(shù)人員往往熟悉所有發(fā)射機需要幾年的時間，傳統(tǒng)的維修方法已不適應本臺的技術(shù)發(fā)展。

根據(jù)本臺的特點及同行的經(jīng)驗，技術(shù)人員制作了一套廣播發(fā)射故障處理輔助系統(tǒng)，以便高效地查找和排除故障，確保廣播安全播出，如圖1所示：

圖1 廣播發(fā)射故障處理輔助系統(tǒng)界面

2 廣播發(fā)射故障處理輔助系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 機器情況及需求分析

廣播發(fā)射機已走向固態(tài)化、數(shù)字化、自動化時代[1]。一臺發(fā)射機內(nèi)部往往由多個系統(tǒng)構(gòu)成，包括射頻系統(tǒng)、音頻和調(diào)制系統(tǒng)、監(jiān)測和控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和風冷系統(tǒng)等，其模塊之間的關(guān)聯(lián)度緊密，比如50 kW中波發(fā)射機包括的模塊數(shù)就多達百個，一個模塊的故障往往會涉及其他多個模塊，故障排查過程相對復雜。

傳統(tǒng)的維修方法往往是遇到故障時，技術(shù)人員按部就班地檢查故障，根據(jù)個人的維修經(jīng)驗處理故障。如果在維修時遇到困難，技術(shù)人員就會離開現(xiàn)場去尋找資料。這樣費時費力，而且一些技術(shù)人員沒有事后總結(jié)的習慣，故障排除結(jié)束，等下次輪班的技術(shù)人員遇到類似故障時，仍會重復故障處理過程。如何提高故障處理效率和充分發(fā)揮技術(shù)人員維修時積累的經(jīng)驗成為當務(wù)之急。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計思想

故障處理時，將需要用到各種資源，包括發(fā)射機的技術(shù)說明書和原理圖、部門運維平臺里的故障信息、現(xiàn)場處理故障時的測量數(shù)據(jù)和經(jīng)驗總結(jié)、日常維護數(shù)據(jù)等進行科學合理的收集、分類、歸納等。技術(shù)人員通過檢索，能快速找到各種信息，更快解決遇到的故障。系統(tǒng)運行后，會隨著故障出現(xiàn)或關(guān)聯(lián)次數(shù)的增多，優(yōu)化故障案例，提高故障案例處理方案的精準性。每個故障案例按照提示錄入，包括分析處理過程、維修經(jīng)驗總結(jié)及建議等。新建故障案例后系統(tǒng)經(jīng)過處理及時安排學習計劃。系統(tǒng)設(shè)計方框圖如圖2所示。本系統(tǒng)中利用Delphi平臺和SQL Server進行軟件設(shè)計和編程。

圖2 系統(tǒng)設(shè)計方框圖

2.3 系統(tǒng)故障處理分類

2.3.1 根據(jù)故障現(xiàn)象檢索

在發(fā)射機運行出現(xiàn)故障時，機器會顯示各種故障現(xiàn)象，比如發(fā)射機面板故障指示燈變紅、報警提示及內(nèi)部模塊故障顯示等。還有技術(shù)人員通過嗅覺、聽覺、觸覺等感受到故障現(xiàn)象。系統(tǒng)會結(jié)合故障類別和對應的故障案例，給出對應的處理方案。

基于故障現(xiàn)象的處理方法（見圖3）：第一，根據(jù)輸入故障現(xiàn)象搜索相似的過去故障案例，檢索的結(jié)果為一個或多個案例；第二，嘗試用檢索出的案例處理方案解決當前故障；第三，根據(jù)處理結(jié)果，對檢索出的案例進行修改或增加新案例，以適應當前故障的具體特點；第四，增加故障案例出現(xiàn)次數(shù)，提示學習內(nèi)容。

圖3 基于故障現(xiàn)象的處理流程

2.3.2 根據(jù)參數(shù)檢索

故障處理過程中技術(shù)人員會檢測發(fā)射機內(nèi)部模塊的測試點、芯片的管腳、排線等，涉及波形、交流和直流電壓、電阻等，當電路參數(shù)發(fā)生變化時，就可能會產(chǎn)生相關(guān)的故障。系統(tǒng)會給出發(fā)射機中各種參數(shù)（包括待機狀態(tài)和運行狀態(tài)時的不同參數(shù)）的范圍，超出范圍時判為故障，并給出參數(shù)關(guān)聯(lián)的故障案例，以完成故障處理。

基于參數(shù)的故障處理方法（見圖4）：第一，根據(jù)輸入的信息，搜索相對應的參數(shù)，系統(tǒng)給出正常參數(shù)范圍；第二，參數(shù)超出范圍，給出關(guān)聯(lián)結(jié)果為一個或多個故障案例；第三，嘗試用給出的案例處理方案解決當前故障；第四，根據(jù)處理結(jié)果，選擇轉(zhuǎn)到根據(jù)故障現(xiàn)象處理流程；第五，增加關(guān)聯(lián)故障案例次數(shù)，提示學習內(nèi)容。

圖4 基于參數(shù)的故障處理流程

2.3.3 根據(jù)知識點檢索

故障處理過程中會遇到知識盲區(qū)，查找并翻閱說明書會浪費大量時間。系統(tǒng)給出相關(guān)知識點的搜索，圖文并茂，列出重點及注意事項，以快速了解相關(guān)知識點。

基于知識點的故障處理流程（見圖5）：第一，根據(jù)輸入的信息，搜索知識庫，檢索的結(jié)果為一個或多個知識點介紹；第二，根據(jù)需要，給出關(guān)聯(lián)結(jié)果為一個或多個故障案例；第三，嘗試用給出的案例處理方案解決當前故障；第四，根據(jù)處理結(jié)果，選擇轉(zhuǎn)到根據(jù)故障現(xiàn)象處理流程；第五，增加關(guān)聯(lián)故障案例次數(shù)，提示學習內(nèi)容。

圖5 基于知識點的故障處理流程

2.4 學習平臺建設(shè)

隨著本系統(tǒng)數(shù)據(jù)的增加，案例的精準性能激發(fā)技術(shù)人員的學習熱情。學習平臺充分利用數(shù)據(jù)庫，根據(jù)故障案例產(chǎn)生學習計劃，提示技術(shù)人員學習。學習計劃會根據(jù)故障案例涉及的模塊引導技術(shù)人員有條理地學習，并加入分享學習心得和學習過程的環(huán)節(jié)。每個故障案例都是技術(shù)人員通過知識的積累在實踐中對應用的總結(jié)。學習平臺在此基礎(chǔ)上，又進行了知識的補充和完善。

3 實例分析

實例（1）：一臺3DX 50中波發(fā)射機二進制功放模塊出現(xiàn)故障，模塊面板中間燈燈亮。

分析與處理：該機型采用更先進的數(shù)字調(diào)幅技術(shù)。直接數(shù)字驅(qū)動（3D）系統(tǒng)為射頻放大器提供晶體管-晶體管邏輯（Transistor-Transistor Logic,TTL）級信號[2]。發(fā)射機上微機單元、復雜可編程邏輯器件（Complex Programmable Logic Device,CPLD）、現(xiàn)場可編程邏輯門陣列（Field Programmable Gate Array, FPGA）器件、控制器局域網(wǎng)（controller area network, CAN）總線的應用，使得整機的集成度和智能化有了較大的提高，相應地維修難度就會增大。一個二進制功放模塊內(nèi)部包括1/2，1/4和1/8 RF臺階或1/16，1/32和1/64 射頻臺階，每個小臺階的加入可以減少數(shù)字系統(tǒng)中的量化失真。雖然利用鑰匙模塊可以將二進制模塊從正在播出的發(fā)射機抽出，但時間一長就可能存在隱患。若能在抽出模塊前就對故障有所了解，就可以縮短模塊維修時間。技術(shù)人員現(xiàn)場利用平板電腦在系統(tǒng)上檢索此現(xiàn)象，系統(tǒng)推薦了三個故障案例：第一，3DX50中波發(fā)射機二進制功放故障，面板紅燈亮一個或多個，內(nèi)部51Ω貼片電阻燒斷，處理方式為更換插件電阻51Ω（可查看詳細處理方案）。第二，3DX50中波發(fā)射機二進制功放故障，面板紅燈亮第2個和第3個，內(nèi)部保險絲F2燒壞，處理方式為更換內(nèi)部保險絲F2（可查看詳細處理方案）。第三，3DX50中波發(fā)射機二進制功放故障，面板紅燈亮一個或多個，內(nèi)部場效應管IXFH40N30Q損壞，處理方式為更換場效應管IXFH40N30Q（可查看詳細處理方案）。

根據(jù)實際情況，系統(tǒng)推薦的第一種和第三種故障案例符合要求，技術(shù)人員在維修過程中發(fā)現(xiàn)故障處理略有差別，本例中51Ω貼片電阻沒有完全燒壞，原51Ω變?yōu)?1Ω，其他情況相同，所以仍采取更換此電阻的處理方式。模塊重新運行后故障消除。在系統(tǒng)中將原案例修改為：3DX50中波發(fā)射機二進制功放故障，面板紅燈亮一個或多個，內(nèi)部51Ω貼片電阻燒斷或阻值變化，處理方式為更換插件式51Ω（可查看詳細處理方案）。

故障小結(jié)：通過系統(tǒng)的輔助，故障涉及的3DX50發(fā)射機相關(guān)信息呈現(xiàn)在系統(tǒng)里，技術(shù)人員根據(jù)自身情況有選擇地查看詳細處理方案，方案里包括故障分析處理過程、相關(guān)知識點、原理圖、維修經(jīng)驗總結(jié)及建議等。

實例（2）：一臺3 kW AM302S2-Ⅲ型中波發(fā)射機調(diào)制/功放盒隨機損壞，無故障提示。

分析與處理：該機型采用脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation, PWM），每個發(fā)射機包括6個調(diào)制/功放盒，其輸出功率和幅度根據(jù)不同載頻時的需要而定。檢查機器面板無提示，此故障不是一直持續(xù)，屬于軟故障。利用示波器測量調(diào)制/功放盒面板高頻激勵測試點，測量結(jié)果為28 Vp-p。技術(shù)人員現(xiàn)場利用平板電腦檢索調(diào)制/功放盒高頻激勵，查看參數(shù)范圍，系統(tǒng)給出高頻激勵電壓22～25 Vp-p，顯然本機測試點數(shù)據(jù)超出參數(shù)范圍。

根據(jù)參數(shù)情況，系統(tǒng)給出了四個故障案例：第一，調(diào)制/功放盒損壞，檢查其內(nèi)部，故障點可能會涉及場效應管IRFP350、保險絲F1、二級管VD8、三極管V15/V6等（可查看詳細處理方案）。第二，調(diào)制/功放盒損壞，測量面板高頻激勵電壓過低或過高，會出現(xiàn)欠激或過激故障，調(diào)節(jié)前級放大模塊內(nèi)部可調(diào)電阻R1（可查看詳細處理方案）。第三，調(diào)制/功放盒損壞，檢查模塊內(nèi)部無任何故障，更換新模塊仍出現(xiàn)故障，找到機柜后門下方保險絲板，發(fā)現(xiàn)對應6A保險絲燒壞，處理方式為更換6A保險絲（可查看詳細處理方案）。第四，調(diào)制/功放盒損壞，模塊接頭有燒焦痕跡，管腳松動，處理方式為更換接頭（可查看詳細處理方案）。

系統(tǒng)推薦的第二個故障案例符合要求，技術(shù)人員查看詳細處理方案后，很快解決故障。

故障小結(jié)：隨著發(fā)射機運行時間變長，機器上的電路綜合參數(shù)會發(fā)生變化。根據(jù)參數(shù)檢索法就能很好地解決此類問題。平常維護設(shè)備時應多收集參數(shù)的數(shù)據(jù)，并錄入系統(tǒng)，保證參數(shù)范圍庫的完整性。

實例（3）：在一次日常維護時，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)一臺1 008 kHz 50 kW AM503S5-Ⅰ中波發(fā)射機輸出網(wǎng)絡(luò)柜有問題，內(nèi)部兩個電容連接處銅皮燒成網(wǎng)狀。

分析與處理：此故障發(fā)生在發(fā)射機輸出網(wǎng)絡(luò)部分。不同頻率的發(fā)射機對應的輸出網(wǎng)絡(luò)有所區(qū)別。技術(shù)人員利用平板電腦檢索1008輸出網(wǎng)絡(luò)知識點，通過系統(tǒng)提供的原理圖、實際元器件放置圖及功能介紹，很快就清楚此電容為1 008 kHz串聯(lián)諧振的電容，由6個電容并聯(lián)組成，主要作用是濾除頻帶外的頻譜成分。系統(tǒng)給出兩個關(guān)聯(lián)故障案例：第一，50 kW AM503S5-Ⅰ中波發(fā)射機輸出網(wǎng)絡(luò)柜內(nèi)有打火聲，三次諧波抑制電路電感線圈的滑動接觸點有燒焦痕跡。處理方式為拆下連接處，打磨接觸點，并重新進行連接（可查看詳細處理方案）。第二，50 kW AM503S5-Ⅰ中波發(fā)射機不能升到正常功率，天線零位過大，檢查后發(fā)現(xiàn)輸出網(wǎng)絡(luò)柜π型網(wǎng)絡(luò)一電容損壞，更換電容后正常（可查看詳細處理方案）。

技術(shù)人員根據(jù)給出的故障案例，檢查輸出網(wǎng)絡(luò)，無案例符合要求，通過參數(shù)檢索，找出此電容涉及的電壓和電流，根據(jù)銅皮的寬度與電流的關(guān)系，確定銅皮的寬度符合要求。解決故障后新增故障案例，并與輸出網(wǎng)絡(luò)知識點進行關(guān)聯(lián)。新增故障案例如下：50 kW AM503S5-Ⅰ中波發(fā)射機輸出網(wǎng)絡(luò)柜內(nèi)部，串聯(lián)諧振電容連接處銅皮燒成網(wǎng)狀，更換銅皮并適當增加銅皮長度，懷疑高頻磁場原因（可查看詳細處理方案）。

故障小結(jié)：中波發(fā)射機功率大，輸出網(wǎng)絡(luò)涉及高壓和大電流，測量起來較麻煩。平時就要注重知識點和參數(shù)的積累，可用Multisim、Smith等電子設(shè)計自動化（Electronic Design Automation,EDA）軟件進行電路模擬[3]，收集輸出網(wǎng)絡(luò)中電容、電感的電流和電壓數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)的開發(fā)，有助于增加年輕的技術(shù)人員處理故障的信心，讓他們在處理故障時能做到有的放矢，同時也能加強老技術(shù)人員對于發(fā)射系統(tǒng)的理解能力，相互探討新知識和新領(lǐng)域。相比于其他的發(fā)射機故障處理系統(tǒng)[4-5]，本系統(tǒng)更著眼于一線技術(shù)人員的經(jīng)驗積累與創(chuàng)造性。本系統(tǒng)自運行以來，已解決了廣播發(fā)射系統(tǒng)的多次故障，包括一些疑難故障，縮短了處理故障的時間，大大提高工作效率，從而為降低停播率爭取了寶貴時間，也對以后其他系統(tǒng)的設(shè)計起到借鑒作用。