廣播電視發送多方位監控告警的實踐

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1前言

珠海廣播電視臺發射中心位于珠海的西牛望月山上,肩負著廣東省干路數字微波的傳輸和我臺規定的“三套電視”“,五套調頻”的安全優質播出的工作任務。2011年9月,在珠海市政府的大力支持下,花費四十多萬元由捷成實業有限公司中標建設了一套集信號源分配、跳線、切換、采集、量化、監視;回監信號的采集、量化、切換、監視、告警以及電腦存盤等廣播電視監控播出系統。該系統交付使用后,發現其告警部分只有簡單的信號源和回監信號的監視、監聽告警(只有音頻、視頻丟失及靜幀告警),而且只適用于音、視頻環境。這樣的監測告警對于一個綜合發射臺來說是遠遠達不到要求的,因此,在射頻環境下,如何在技術上建立一套更加完善的適合于廣播、電視發射、數字微波傳輸的監測、監聽故障告警系統就擺在廣播電視技術人員面前。在實踐工作中,珠海廣播電視臺發射中心技術維護工程師進行了大量的技術探討,資料搜尋、結合多年來廣播電視發射機容易出現的故障進行了大量的研究,最后決定在原有監測告警系統的基礎上對我中心的廣播電視監測告警系統進行技術改造,多渠道逐步完善廣播、電視監測告警系統的功能。

2技改前監測、告警系統的概述(簡稱捷成告警)

2.1監測特點和監測效果

該監測告警系統是由捷成實業有限公司于2011年建造,其監測告警部分比較簡單,只有信號源和回監信號的監視、監聽告警功能;告警只有音頻、視頻丟失及視頻靜幀告警。在音、視頻環境下信號源的監測是比較可靠的;在射頻環境中,回監信號的監測告警就顯得不穩定,而且出現誤報的次數比較多;或根本就不告警。如:電視屏幕上量化音柱比較小時就會經常出現音頻丟失告警,有時候,電視屏幕上的量化音柱出現紅色(比較大)也出現告警。有時候關掉廣播發射機的激勵器也不會告警;當發射機的激勵器沒有音頻輸入時也不會告警。

2.2捷成告警信號流程圖

信號源經分配器進行四分配,其中一路送入多路采集器(采集器分圖像、伴音采集和廣播音頻采集);回監信號(RF)經解調機解調得到的視、音頻信號或廣播聲音(L、R)經分配器進行四分配后,其中一路同樣送入多路“采集器”進行采集;它們被采集(圖像經過壓縮和解壓,音頻量化為音柱)后分別送到16分割顯示屏(二個屏,電視、廣播分開顯示)進行監視和告警。另,經分配器后的另一路信號源或解調后的回監信號,其中廣播音頻(L、R)送到16選一音頻切換器,切換器的輸出(可任選一路)送到監聽音響進行監聽;圖像、伴音送入16選一圖像、伴音切換器,切換器的輸出(可任選一路)送入監視器進行監視和監聽。

3調頻廣播發射機發信導頻的監測和告警(第一次技改)

3.1技改的原因

有一次95.1MHz哈里斯5Kw調頻廣播發射機激勵器散熱風扇損壞,致使該激勵器溫度過高熱保護,發射機沒有功率輸出。當時“捷成”監控沒有告警,值班員也沒有及時發現,到后來珠海電臺技術人員打電話才發現……。這帶給發射中心的壓力是非常巨大的,在總結經驗教訓之余,都迫切要求進行技術改造,完善告警功能。3.2實施方案(對五套調頻廣播進行導頻監測)

(1)工作原理。調頻廣播發射機進行的是立體聲(STEREO)廣播,正常工作時激勵器必定產生一個立體聲導頻信號。它的工作原理是:利用技術手段在監視房對導頻進行檢測,通過判別它的有、無進行聲光告警。這樣,就可以在很大的程度上對工作的調頻發射機進行監測,從而起到預警作用。

(2)基本材料:無線調頻廣播解調機五臺、二極管十個,電阻五個,15V繼電器五個、15V聲光報警器五臺。

(3)線路圖。

(4)線路圖說明:通過一臺調頻廣播解調機,將需要監測的發射機載頻調出并保存,然后對其鎖相環(LC72131)的7腳(B01)進行取樣,將其送到晶體管Q1(C9013)的基極。當解調機正常檢測到“STEREO”導頻時(發射機工作正常),(LC72131)7腳的電壓為0.18V,這時,晶體管Q1不能導通,繼電器的線包沒有電流流過,繼電器不能吸合,15v不能加到聲光報警器上,沒有告警;當解調機不能正常檢測到“STEREO”(發射機工作異常)時,(LC72131)7腳的電壓為3.8V,這時,晶體管Q1飽和導通,繼電器的線包有電流流過,繼電器吸合,15v加到聲光報警器上,發生告警。

(5)監測效果。100%成功捕獲(告警)調頻廣播發射機激勵器(損壞或保護)沒有功率輸出的故障;100%成功捕獲(告警)調頻廣播發射機功放故障沒有功率輸出的故障;100%成功捕獲(告警)調頻廣播發射機激勵器單聲道播出的人為錯播事故。

4播出機房多方位監控的實施(二次技改)

4.1技改的原因

發射中心的“監測系統”經過第一次改造,其監控告警能力得到很大的提升,但還有很多不足之處:還不能監測每臺發射機的工作告警狀態,特別是電視發射機的工作告警;每當工作的設備(發射機、微波、電源)出現故障告警時,在圖像、伴音沒有中斷的情況下,值班員很難第一時間發現。二次技改的目的是:通過技術手段,讓工作中的發送設備出現的告警能在值班房及時“重現”,起到“予警”作用。

4.2實施方案

(1)基本材料:科立信無線報警主機KS-600C/D一臺、無線轉發器KS-50C一臺和帶有接口適配電路的無線探測器KS-21W((最多可配置到24個)。

(2)科立信無線報警系統方框圖。

(3)系統工作原理。在射頻環境下,通過對微波設備,廣播、電視發射機及其電源故障的告警進行取樣,分別送入無線探測器KS-21W,經過接口電路適配后,觸發各自的無線探測發射器,每個無線探測發射器設置獨立的ID地址(ID是唯一的),以100%調幅頻率為433MHz的方式進行無線發射;無線轉發器收到報警信號,并核對確認地址編碼信息后,以調頻頻率為315MHz的方式進行無線發射,通過抗干擾能力較強的調頻方式,將故障告警的地址編碼信息遠距離發送給無線報警主機;主機對接收到的地址編碼信息進行解調后,產生聲光報警,同時顯示故障代碼,值班員根據報警信息,能快速判斷出故障機號、部位和故障類型,可及時處理故障。

(4)主要功能器件。

1)無線探測器是重要器件之一,無線探測器的接口適配電路是這次技術改造成功的關鍵,我們經過大量的研究和實踐,根據不同設備的故障告警特點,設計出多種無線探測器及其適配電路:①哈里斯調頻發射機(Z5-CD)電平適配探測器。我臺95.1MHz、87.5MHz調頻廣播發射機是哈里斯的Z5-CD,該品牌的Z系列調頻發射機的微處理器遙控輸出接口(J20),提供一組總故障信息(SUMFAULT)連接口,故障信息包括:電壓駐波比故障、電壓駐波比關機、溫度故障、空載故障、功放和中功放故障、電源故障、PLL未鎖故障等。發射機正常工作時,該端子輸出開路;有異常情況時,該端子輸出0.6V,該電壓經RC充放電回路,產生一個時間為0.1s的觸發脈沖觸發Q1飽和導通,Q1飽和導通又使射極跟隨器Q2導通,這時編碼器HS2262通電工作(A0高電位)。它重復輸出兩次該故障地址編碼數據,以433MHz發射該故障報警的ID信息。HS2262的A0-A11為地址輸入,有(1、0、開路)三種狀態,任意組合提供多種地址碼;在探測器中通過對A0-A11的不同接法,可得到不同的地址編碼;17腳為編碼輸出端,接收有效信號時,輸出由低電平轉為高電平,TE為輸入編碼啟動端,用于多數據的編碼發射,低電平有效。②數字微波設備電平適配接口電路。微波機架TUP單元設置有故障輸出COM口,設備正常時,URG、NURG、ABN等COM口輸出電壓為-12V;設備有故障時,輸出0V。我們采用電壓檢測、光電隔離電路,來觸發無線探測器工作。③數字微波開關電源電平適配接口電路。該電源設置有故障指示燈,故障時其電壓為交流6V。我們采用交直流變換和光電隔離電路,來觸發無線探測器工作。④全固態電視發射機電平適配接口電路。我臺6ch、38ch電視發射機是國產“吉兆”的發射機,其邏輯控制電路只提供少量必要的LED告警指示,如:激勵器FAULT、RFW、videooff、功放過熱、無視頻告警等。當發生故障告警時,邏輯板送出的電壓為2.8V(正常為0V)。適配電路正是利用2.8V電壓作為告警觸發信號。為提高抗干擾能力,我們將發射機的LED電路和無線探測器的地電位分開,采用了光耦隔離電路來觸發無線探測器工作。(20CH是美國哈里斯新型數字模擬兼容電視發射機,2013年安裝,未出現任何故障,未作取樣監測。)⑤“北廣”調頻發射機電平適配接口電路。我臺99.1MHz、103.8MHz調頻廣播發射機是北廣全固態發射機,其控制系統還是邏輯控制。其故障采集信息有:RF告警、駐波比過大、鎖相環故障、overload、protect等(故障警時為H電平)。我們采用或門電路來觸發無線探測器工作。

2)無線轉發器。無線轉發器是報警系統的中轉部件,本次技術改造應用的是科立信無線轉發器KS-50C。無線轉發器既有接收電路又有發射電路,發射電路和探測器發射相似,接收電路利用PT2272作解碼器,電路比較簡單,不再作敘述。無線轉發器和無線探測器之間通過地址碼識別(自動對碼),轉發器只轉發地址正確的無線探測器的信息。無線轉發器對地址正確的無線探測器的信息進行重新編碼后,通過抗干擾能力較強的調頻方式,以315MHz頻率將地址編碼信息遠距離發送給無線報警系統主機。無線轉發器發射距離3-10公里(開闊地)。

3)無線故障報警系統主機(KS-600C/D)。主機對接收到的地址編碼信息進行解調后,產生聲光報警和電話告警,同時顯示故障代碼(設備ID號),值班員根據報警信息,能快速判斷出故障機號、部位和故障類型,可及時處理故障。

5監測效果

科立信無線安防報警系統技術非常成熟、穩定、抗干擾能力強、雷電流幾乎對它沒有影響。從安裝使用到現在,捕抓故障告警成功率為100%,成功捕抓的故障告警有:

(1)成功捕獲北廣調頻發射機因功放管老化,工作電流過大引起的功率告警;

(2)成功捕獲北廣調頻發射機功率合成器因散熱風扇損壞,引起的功率告警;

(3)成功捕獲哈里斯調頻發射機個別電源抽頭保險管損壞或接不良引起的告警;

(4)成功捕獲哈里斯調頻發射機風壓故障產生的告警;

(5)成功捕獲38CH激勵器故障引起的FAULT告警等。

6結語

隨著時代的發展,人們對廣播電視的要求會越來越高……這就注定高山綜合發射臺的工作時間會越來越長(珠海現在是24小時播出);在人員越來越少的情況下,如何確保安全優質播出,是每一個廣播電視工作者必須面對的問題;在努力提高值班員安全意識和職業道德修養之余,必須盡量利用技術手段為安全播出保駕護航。在資金比較緊張的情況下,豐富和完善監測告警功能,盡量進行多渠道、多方位監控和告警不失為一個好辦法。珠海廣播電視臺發射中心在技術安全方面的一些理念和一些成功的經驗值得同行們學習和借鑒,值得推廣。

作者：梁劍 單位：珠海廣播電視臺發射中心