通用廣播電視射頻報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析
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1前言
廣東省越秀山電視調(diào)頻發(fā)射總臺(tái)是廣東省廣播電視技術(shù)中心屬下大型骨干無(wú)線廣播電視發(fā)射臺(tái)之一，擔(dān)負(fù)著廣東省無(wú)線廣播電視信號(hào)傳輸覆蓋廣州市及珠三角地區(qū)的重任。近年來(lái)，隨著我臺(tái)事業(yè)的不斷發(fā)展，廣播電視節(jié)目播放套數(shù)不斷增長(zhǎng)，與之相關(guān)的各類發(fā)射機(jī)也不斷更新或增加，機(jī)房原有的各類監(jiān)控監(jiān)測(cè)設(shè)備由于擴(kuò)展及功能上的局限，尤其是與安全播出密切相關(guān)的射頻報(bào)警功能，已不能滿足機(jī)房值班工作的需要，給值班人員帶來(lái)極大的工作壓力，因此，經(jīng)我臺(tái)技術(shù)人員充分研究后，采用多塊研華科技生產(chǎn)的ADAM-4017+多路模擬量智能采集模塊，結(jié)合RS-485串口通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一套新的射頻功率報(bào)警系統(tǒng)，該射頻報(bào)警系統(tǒng)適用性強(qiáng)，可用于所有發(fā)射臺(tái)站，籍此文與同業(yè)進(jìn)行探討。ADAM-4017+在廣播電視射頻報(bào)警器開(kāi)發(fā)應(yīng)用中的實(shí)物接線圖如圖1所示。
2系統(tǒng)要求
（1）簡(jiǎn)單功能明確，只需實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)欠功率（低功率或無(wú)功率）及駐波比越限快速報(bào)警功能。（2）可靠無(wú)須更改發(fā)射機(jī)電路，可有效抵抗機(jī)房各種干擾，不會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)警。（3）易擴(kuò)展可方便接入新添發(fā)射播出設(shè)備，擴(kuò)容性強(qiáng)。（4）集中監(jiān)測(cè)所有發(fā)射機(jī)（主/備）由計(jì)算機(jī)進(jìn)行界面管理，集中顯示、監(jiān)測(cè)及報(bào)警。
3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
我臺(tái)新射頻報(bào)警系統(tǒng)按照發(fā)射機(jī)的類別分開(kāi)設(shè)計(jì)，有調(diào)頻報(bào)警系統(tǒng)及電視報(bào)警系統(tǒng)兩類，現(xiàn)以調(diào)頻報(bào)警系統(tǒng)為例（電視報(bào)警系統(tǒng)也是同一原理），進(jìn)行闡述說(shuō)明。射頻報(bào)警系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D2所示，監(jiān)控計(jì)算機(jī)為工業(yè)級(jí)專用計(jì)算機(jī)，通過(guò)程序定時(shí)向RS-485網(wǎng)絡(luò)發(fā)送命令，命令格式為前導(dǎo)字符+模塊地址+命令字符。網(wǎng)絡(luò)上的每塊ADAM-4017+數(shù)據(jù)采集模塊均設(shè)定一個(gè)唯一的地址，地址范圍以兩位16進(jìn)制數(shù)00-FF表示（理論上最多可連接256塊智能模塊），計(jì)算機(jī)通過(guò)不同的地址識(shí)別所有模塊，模塊接受命令后，以固定格式向計(jì)算機(jī)返回相應(yīng)數(shù)據(jù)，程序在對(duì)返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，即可知道當(dāng)前發(fā)射機(jī)的射頻功率大小，并對(duì)異態(tài)情況（欠功率，反射越限）進(jìn)行報(bào)警提示。
4系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
4.1硬件實(shí)現(xiàn)
現(xiàn)階段，我國(guó)的發(fā)射播出設(shè)備基本上已全部采用具備射頻檢測(cè)功能的全固態(tài)發(fā)射機(jī)。我臺(tái)的調(diào)頻發(fā)射機(jī)均為HARRIS全固態(tài)發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)末級(jí)功率輸出端配有多個(gè)可用于檢測(cè)入/反射信號(hào)的定向耦合器，因此，本報(bào)警系統(tǒng)無(wú)需增加或更改發(fā)射機(jī)電路，定向耦合器輸出的射頻信號(hào)即可充當(dāng)入射反射功率的取樣信號(hào)。將射頻取樣信號(hào)送入廣播專用寬帶檢波器，檢波后的直流電壓值跟功率大小成比例關(guān)系，該電壓以差分形式分成兩路送入ADAM-4017+的輸入通道進(jìn)行檢測(cè)，線路連接方式如圖3所示。TX1發(fā)射機(jī)入射檢測(cè)電壓送入Vin0+及Vin0-，反射檢測(cè)電壓送入Vin1+及Vin1-，其余的輸入通道每相鄰兩個(gè)均可連接一臺(tái)發(fā)射機(jī)進(jìn)行信號(hào)取樣。ADAM-4017+是一款16位、8差分輸入通道的模擬量輸入模塊，每輸入通道可編程，每塊模塊可對(duì)4臺(tái)發(fā)射機(jī)的入反射功率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，我臺(tái)共使用了4塊ADAM-4017+模塊，可同時(shí)監(jiān)測(cè)16臺(tái)調(diào)頻發(fā)射機(jī)的射頻工作情況。在實(shí)際使用中，可根據(jù)臺(tái)站具體發(fā)射設(shè)備配置的情況，對(duì)模塊數(shù)量作對(duì)應(yīng)更改，所以本射頻報(bào)警系統(tǒng)具備很強(qiáng)的擴(kuò)展性。ADAM-4017+物理參數(shù)如表1所示，該模塊能夠在模擬量輸入通道與模塊之間提供3000VDC的光隔絕保護(hù)，以避免模塊和周邊設(shè)備被輸入線上的高壓損壞，由于采用了差分輸入，傳輸過(guò)程混入的干擾得到相互抵消，因此有極好的抗干擾性能，適用于工業(yè)干擾多的場(chǎng)合，當(dāng)然也是發(fā)射機(jī)房監(jiān)控設(shè)計(jì)的最優(yōu)選擇。此外，在監(jiān)控計(jì)算機(jī)和ADAM-4017+模塊之間使用了一塊HEXIN串口電平轉(zhuǎn)換器，將計(jì)算機(jī)端的RS-232電平轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的RS-485電平。
4.2軟件設(shè)計(jì)思路
監(jiān)控計(jì)算機(jī)采用一體化觸摸屏工控機(jī)，操作系統(tǒng)為WINDOWS2000，ADAM-4017+智能采集模塊支持多種開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，作為開(kāi)發(fā)者，我們使用了VisualBasic6.0（簡(jiǎn)稱VB）開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。VB不僅提供了豐富的視窗開(kāi)發(fā)控件，“所見(jiàn)即所得”的功能使各種視窗應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)難度大大降低，還可以從互聯(lián)網(wǎng)上下載第三方開(kāi)發(fā)的各種VB功能控件，進(jìn)一步提升程序的開(kāi)發(fā)效率。在我們的程序設(shè)計(jì)方案中,就使用了一個(gè)第三方設(shè)計(jì)的工控LED繪圖控件，將該控件在WINDOWS系統(tǒng)中進(jìn)行注冊(cè)后，即可在VB設(shè)計(jì)界面直接進(jìn)行調(diào)用，只需在程序中向該控件提供檢測(cè)數(shù)據(jù)（ADAM-4017+采樣輸入電壓）、預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)（最大功率對(duì)應(yīng)采樣電壓，欠功率報(bào)警采樣電壓，最大功率值，節(jié)目名稱），即可生成一個(gè)動(dòng)態(tài)分段式LED電壓（功率）指示圖，當(dāng)檢測(cè)電壓低于預(yù)設(shè)欠功率電壓，或根據(jù)公式VSWR=(1+VFWD/VREL)/(1-VFWD/VREL)算出駐波比越限時(shí)，計(jì)算機(jī)程序?qū)?huì)在顯示界面上進(jìn)行提示（分段LED變?yōu)榧t色并閃爍），并調(diào)用相關(guān)音頻文件進(jìn)行報(bào)警。VB自帶串口通信控件MSComm32.ocx，通過(guò)該控件與ADAM-4017+模塊進(jìn)行通信。ADAM-4017+模塊返回值有固定的格式，即前導(dǎo)字符+模塊地址+數(shù)據(jù)字符。程序?qū)Ψ祷刂颠M(jìn)行拆解分析后，將所得數(shù)據(jù)送往對(duì)應(yīng)圖形控件子程序執(zhí)行。程序還使用了VB的定時(shí)器Timer控件，可通過(guò)該控件的Interval屬性設(shè)置定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間，當(dāng)該控件Enabled屬性設(shè)為T(mén)rue時(shí)，則每隔一段時(shí)間，定時(shí)器內(nèi)的程序代碼就會(huì)被執(zhí)行一次。在我們?cè)O(shè)計(jì)的VB程序中，采用了模塊化的設(shè)計(jì)方式，簡(jiǎn)化了程序代碼的編寫(xiě)，數(shù)據(jù)采集分析部分及圖形顯示部分的代碼均放在定時(shí)器程序線程中進(jìn)行定時(shí)執(zhí)行。程序運(yùn)行流程及界面如圖4、圖5所示。
5結(jié)束語(yǔ)
本射頻功率報(bào)警系統(tǒng)投入使用以來(lái)，工作可靠，報(bào)警及時(shí)，系統(tǒng)的維護(hù)及擴(kuò)展都十分方便，在確保我臺(tái)廣播電視發(fā)射播出設(shè)備正常運(yùn)行及監(jiān)測(cè)中起到了積極的作用，大大減輕了值班人員的工作壓力，極大地保障了我臺(tái)的安全播出工作。
作者：黃譚豐 單位：廣東省廣播電視技術(shù)中心電視調(diào)頻發(fā)射總臺(tái)
