通用廣播電視射頻報警系統設計

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摘要：本文主要介紹了廣東省廣播電視技術中心電視調頻發射總臺新射頻報警系統的硬件組成及軟件設計方案。

關鍵詞：廣播電視;射頻報警

1前言

廣東省越秀山電視調頻發射總臺是廣東省廣播電視技術中心屬下大型骨干無線廣播電視發射臺之一，擔負著廣東省無線廣播電視信號傳輸覆蓋廣州市及珠三角地區的重任。近年來，隨著我臺事業的不斷發展，廣播電視節目播放套數不斷增長，與之相關的各類發射機也不斷更新或增加，機房原有的各類監控監測設備由于擴展及功能上的局限，尤其是與安全播出密切相關的射頻報警功能，已不能滿足機房值班工作的需要，給值班人員帶來極大的工作壓力，因此，經我臺技術人員充分研究后，采用多塊研華科技生產的ADAM-4017+多路模擬量智能采集模塊，結合RS-485串口通信網絡技術，開發了一套新的射頻功率報警系統，該射頻報警系統適用性強，可用于所有發射臺站，籍此文與同業進行探討。ADAM-4017+在廣播電視射頻報警器開發應用中的實物接線圖如圖1所示。

2系統要求

（1）簡單功能明確，只需實現發射機欠功率（低功率或無功率）及駐波比越限快速報警功能。（2）可靠無須更改發射機電路，可有效抵抗機房各種干擾，不會產生誤報警。（3）易擴展可方便接入新添發射播出設備，擴容性強。（4）集中監測所有發射機（主/備）由計算機進行界面管理，集中顯示、監測及報警。

3系統結構

我臺新射頻報警系統按照發射機的類別分開設計，有調頻報警系統及電視報警系統兩類，現以調頻報警系統為例（電視報警系統也是同一原理），進行闡述說明。射頻報警系統網絡拓撲如圖2所示，監控計算機為工業級專用計算機，通過程序定時向RS-485網絡發送命令，命令格式為前導字符+模塊地址+命令字符。網絡上的每塊ADAM-4017+數據采集模塊均設定一個唯一的地址，地址范圍以兩位16進制數00-FF表示（理論上最多可連接256塊智能模塊），計算機通過不同的地址識別所有模塊，模塊接受命令后，以固定格式向計算機返回相應數據，程序在對返回的數據進行分析處理后，即可知道當前發射機的射頻功率大小，并對異態情況（欠功率，反射越限）進行報警提示。

4系統的硬件及軟件設計與實現

4.1硬件實現

現階段，我國的發射播出設備基本上已全部采用具備射頻檢測功能的全固態發射機。我臺的調頻發射機均為HARRIS全固態發射機，發射機末級功率輸出端配有多個可用于檢測入/反射信號的定向耦合器，因此，本報警系統無需增加或更改發射機電路，定向耦合器輸出的射頻信號即可充當入射反射功率的取樣信號。將射頻取樣信號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系，該電壓以差分形式分成兩路送入ADAM-4017+的輸入通道進行檢測，線路連接方式如圖3所示。TX1發射機入射檢測電壓送入Vin0+及Vin0-，反射檢測電壓送入Vin1+及Vin1-，其余的輸入通道每相鄰兩個均可連接一臺發射機進行信號取樣。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4臺發射機的入反射功率進行監測，我臺共使用了4塊ADAM-4017+模塊，可同時監測16臺調頻發射機的射頻工作情況。在實際使用中，可根據臺站具體發射設備配置的情況，對模塊數量作對應更改，所以本射頻報警系統具備很強的擴展性。ADAM-4017+物理參數如表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，以避免模塊和周邊設備被輸入線上的高壓損壞，由于采用了差分輸入，傳輸過程混入的干擾得到相互抵消，因此有極好的抗干擾性能，適用于工業干擾多的場合，當然也是發射機房監控設計的最優選擇。此外，在監控計算機和ADAM-4017+模塊之間使用了一塊HEXIN串口電平轉換器，將計算機端的RS-232電平轉換為標準的RS-485電平。

4.2軟件設計思路

監控計算機采用一體化觸摸屏工控機，操作系統為WINDOWS2000，ADAM-4017+智能采集模塊支持多種開發語言，作為開發者，我們使用了VisualBasic6.0（簡稱VB）開發語言。VB不僅提供了豐富的視窗開發控件，“所見即所得”的功能使各種視窗應用程序的設計難度大大降低，還可以從互聯網上下載第三方開發的各種VB功能控件，進一步提升程序的開發效率。在我們的程序設計方案中,就使用了一個第三方設計的工控LED繪圖控件，將該控件在WINDOWS系統中進行注冊后，即可在VB設計界面直接進行調用，只需在程序中向該控件提供檢測數據（ADAM-4017+采樣輸入電壓）、預設數據（最大功率對應采樣電壓，欠功率報警采樣電壓，最大功率值，節目名稱），即可生成一個動態分段式LED電壓（功率）指示圖，當檢測電壓低于預設欠功率電壓，或根據公式VSWR=(1+VFWD/VREL)/(1-VFWD/VREL)算出駐波比越限時，計算機程序將會在顯示界面上進行提示（分段LED變為紅色并閃爍），并調用相關音頻文件進行報警。VB自帶串口通信控件MSComm32.ocx，通過該控件與ADAM-4017+模塊進行通信。ADAM-4017+模塊返回值有固定的格式，即前導字符+模塊地址+數據字符。程序對返回值進行拆解分析后，將所得數據送往對應圖形控件子程序執行。程序還使用了VB的定時器Timer控件，可通過該控件的Interval屬性設置定時器的定時時間，當該控件Enabled屬性設為True時，則每隔一段時間，定時器內的程序代碼就會被執行一次。在我們設計的VB程序中，采用了模塊化的設計方式，簡化了程序代碼的編寫，數據采集分析部分及圖形顯示部分的代碼均放在定時器程序線程中進行定時執行。程序運行流程及界面如圖4、圖5所示。

5結束語

本射頻功率報警系統投入使用以來，工作可靠，報警及時，系統的維護及擴展都十分方便，在確保我臺廣播電視發射播出設備正常運行及監測中起到了積極的作用，大大減輕了值班人員的工作壓力，極大地保障了我臺的安全播出工作。

作者：黃譚豐 單位：廣東省廣播電視技術中心電視調頻發射總臺