中波广播发射机房智能播控监测系统论文和设计-刘亮

全文摘要

本实用新型公开了一种中波广播发射机房智能播控监测系统，包括网络传输子系统、发射机智能控制子系统、信号切换系统及综合监控子系统，发射机智能控制子系统包括与发射机按钮并联的网络继电器。实施本实用新型实施例，网络继电器可模拟手工按动设备(发射机)按钮，通用性好，安装简单。且网络继电器具有远程控制功能，可非常简单实现远程的电脑和手机的远程控制，技术人员随时随地都可拿出手机，监看机房，操作机房各种设备，同时可快速处理紧急故障。此外，使用网络继电器的开关量和模拟量进行监测和控制，集成度高，智能播控实现方式简单，只需针对网络继电器进行简单编程设置，就可满足不同机房不同设备的监测和播控需要。

主设计要求

1.一种中波广播发射机房智能播控监测系统，包括网络传输子系统、发射机智能控制子系统、信号切换系统及综合监控子系统，所述发射机智能控制子系统、信号切换系统及综合监控子系统分别与所述网络传输子系统通信，其特征在于，所述发射机智能控制子系统包括网络继电器，所述网络继电器与发射机按钮并联。

设计方案

2.如权利要求1所述的中波广播发射机房智能播控监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括环境监测子系统，所述环境监测子系统与所述网络传输子系统通信。

3.如权利要求2所述的中波广播发射机房智能播控监测系统，其特征在于，所述监测系统还包括电子安防子系统，所述电子安防子系统与所述网络传输子系统通信。

4.如权利要求3所述的中波广播发射机房智能播控监测系统，其特征在于，所述网络传输子系统包括光纤局域网、GPRS无线网和数字微波网。

5.如权利要求4所述的中波广播发射机房智能播控监测系统，其特征在于，所述信号切换子系统包括音频切换器和开关量监测模块，所述音频切换器的输入端接收中心机房信号、两路卫星信号和调频广播解码器信号，所述音频切换器的输出端输出三路音频信号至主广播发射机、备广播发射机和音频报警器，所述音频切换器的输出端连接所述开关量监测模块，所述开关量监测模块与所述网络继电器通信。

6.如权利要求5所述的中波广播发射机房智能播控监测系统，其特征在于，所述综合监控子系统包括发射台安全监控模块、信号源监控模块、发射机监控模块、电源监控模块和播出信号远程监听报警模块。

7.如权利要求6所述的中波广播发射机房智能播控监测系统，其特征在于，所述环境监测子系统包括温湿度监测模块、通风模块、取暖模块、漏水监测模块、电控窗帘、烟雾报警模块和红外报警模块。

8.如权利要求7所述的中波广播发射机房智能播控监测系统，其特征在于，所述电子安防子系统包括电子脉冲围栏、红外探测报警器、无线烟感报警器和温湿度报警器。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及广播监控技术领域，具体涉及一种中波广播发射机房智能播控监测系统。

背景技术

中波广播作为一种传统媒体，以其投资少、接收方式简单，在科技高速发展的今天仍然是适合国情的宣传手段。我国许多中小城市的中波发射台大多是二十年左右前建造的，一般多坐落在离城市较近的近郊。随着时间的推移，目前各市县级中波发射台普遍面临以下问题：第一，发射机使用年限偏长，设备老旧，故障频发，为安全播出留下隐患；第二，值机人员不足，年龄偏长，技术水平不高，遇到问题无法及时排除故障，不能保证发射台的正常运转；第三，发射台周边住户较多，人员复杂，保证发射台站设备尤为重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种中波广播发射机房智能播控监测系统，以通过物联网设备和广电机房各种设备的融合，实现机房的智能化播出控制，通过网络实现远程控制与监测，快速处理紧急故障。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种中波广播发射机房智能播控监测系统，包括网络传输子系统、发射机智能控制子系统、信号切换系统及综合监控子系统，所述发射机智能控制子系统、信号切换系统及综合监控子系统分别与所述网络传输子系统通信。其中，所述发射机智能控制子系统包括网络继电器，所述网络继电器与发射机按钮并联。

作为本申请一种优选的实施方式，所述监测系统还包括环境监测子系统，所述环境监测子系统与所述网络传输子系统通信。

作为本申请一种优选的实施方式，所述监测系统还包括电子安防子系统，所述电子安防子系统与所述网络传输子系统通信。

作为本申请一种具体的实施方式，所述网络传输子系统包括光纤局域网、GPRS无线网和数字微波网。

作为本申请一种具体的实施方式，所述信号切换子系统包括音频切换器和开关量监测模块，所述音频切换器的输入端接收中心机房信号、两路卫星信号和调频广播解码器信号，所述音频切换器的输出端输出三路音频信号至主广播发射机、备广播发射机和音频报警器，所述音频切换器的输出端连接所述开关量监测模块，所述开关量监测模块与所述网络继电器通信。

作为本申请一种具体的实施方式，所述综合监控子系统包括发射台安全监控模块、信号源监控模块、发射机监控模块、电源监控模块和播出信号远程监听报警模块。

作为本申请一种具体的实施方式，所述环境监测子系统包括温湿度监测模块、通风模块、取暖模块、漏水监测模块、电控窗帘、烟雾报警模块和红外报警模块。

作为本申请一种具体的实施方式，所述电子安防子系统包括电子脉冲围栏、红外探测报警器、无线烟感报警器和温湿度报警器。

实施本实用新型实施例，发射机智能控制子系统包括与发射机并联的网络继电器，模拟手工按动设备(发射机)按钮，通用性好，安装简单。且网络继电器具有远程控制功能，可非常简单实现远程的电脑和手机的远程控制，技术人员随时随地都可拿出手机，监看机房，操作机房各种设备，同时可快速处理紧急故障。此外，使用网络继电器的开关量和模拟量进行监测和控制，集成度高，智能播控实现方式简单，只需针对网络继电器进行简单编程设置，就可满足不同机房不同设备的监测和播控需要。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施例提供的中波广播发射机房智能播控监测系统的结构框图；

图2为局域网系统结构图；

图3为发射机应急倒换系统结构图；

图4为综合监控子系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例所提供的中波广播发射机房智能播控监测系统，具备以下功能：

(1)在线监测发射器及信号源的实时状况

系统需要能够在线监测发射器及信号源相关设备的具体情况，显示检测到的数据值，包括模拟量、开关量以及工作现状。同时能够自动储存或打印系统记录的各设备运行状况和数值，实时监测并记录发射器的各项参数，对参数超出标准值或是异常变化情况进行警报，并记录发射器的开启、闭合时间和累计工作时间。

(2)控制发射机的运行状况

系统要根据每周具体广播播出时间表，定时地开关机、倒换主备机，并在出现故障时自动倒换设备，从而保障广播节目的稳定播出。

(3)在线故障诊断

当监测到不正常数据或是某个设备出现故障时，系统能够在线检测故障出现部位，显示出故障设备的参数及相关信息。同时将这些数据记录下来，根据系统诊断结果以及运行状况进行紧急处理。例如信号源的自动切换、主机与备机之间的倒换。

(4)故障警报

系统需要对各个监测模版的异常状况进行警报，包括轻度异常数据和轻度故障，在信号中断之后进行警报以及在控制过程中进行提示预警。警报的方法有很多，例如语音警报、灯光闪烁警报，远程监控室则通过电话告诉值班室的工作人员和检修人员，有权限的工作人员可以对发射系统进行远程控制。

(5)权限设定

系统需要根据用户身份的不同设定不同的权限，从而限制人员对发射系统的各种操作，有助于避免对系统不熟悉的员工以及其余人员对重要发射工作产生影响。

(6)操作便捷

系统需要具有简单的交互界面，在进行参数查询、信号源切换、发射机状态查询、主备发射机切换等操作时，通过远程按键和手机APP就能够实现对系统功能的操作。

为实现上述功能，如图1所示，本实施例中的中波广播发射机房智能播控监测系统包括网络传输子系统、发射机智能控制子系统、信号切换系统、综合监控子系统、环境监测子系统和电子安防子系统等六个，其余五个子系统分别与网络传输子系统进行通信。

一、网络传输子系统

该子系统是基础，负责对各子系统提供的信号进行传输和控制。为保证网络通畅，该子系统包括光纤局域网、GPRS无线网4G(5G)和数字微波网。

(1)光纤局域网：从中心机房向各发射机房接入光纤，两端安装千兆光端机，组成远程局域网，请参考图2。光端机可以传视频信号、485控制信号、网络信号、报警信号、音频信号和开关量等。光发射机一端和摄像机相连，另一端和光纤相连，光接收机一端和光纤相连，另一端和显示设备和控制设备相连。

通过布置光纤局域网，可以实现对中波发射台发射机的状态进行监听监看，并能够实现对发射机的开关机与升降功率进行操作。必要时可以进行发射机的主备机切换，达到无缝衔接的目的，为安全播出提供强有力的保障。

(2)GPRS无线4G(5G)网：此部分为备用网络，当光纤网断线时，临时紧急启用此备用网络。在此次工程里我们选用的是DATA-6131型4G DTU数据传输模块，全面兼容4G(移动、联通、电信)和3G、2G(移动、联通)网络。

(3)数字微波网：利用省局数字微波中心基站，增加数字微波发送接收装置，实现中心机房至发射台的无线数字网络。数字微波通信是在微波传输过程当中使用数字信号处理技术的一种通信方式，它同时具备了微波通信投资很小、建线迅速、应用灵活等特点，还拥有抗干扰强、传输可靠、传输线路很长等优势。

二、发射机智能控制子系统

该子系统主要通过DAM0888单网口自动控制器与K3LY-4.B四路局域网按钮远程继电器实现，其功能主要包括：根据时间自动开关机，智能化自动调整发射机工作状态与备机的倒换；发射系统出现故障，自动通过网络与电话远程报警，技术人员可通过手机APP或电脑远程操控发射机上任意按钮，实时处理故障。

具体地，实现发射机智能控制有两种方案：第一种是开发专用自动控制软件，通过发射机数据接口实现智能化播控。第二种是使用物联网网络继电器与发射机按钮并联的方法，通过控制继电器的通断实现对发射机各按钮的控制。由于发射机厂家众多，发射机接口类型复杂，各厂家软件语言不同。同时，网络传输协议多种多样，远程控制服务器设置复杂，因此采用第一种软件设计的难度极大，成本高。而目前物联网技术成熟，各种物联网设备可透过各种网络进行无障碍远程控制，采用继电器与机房设备按钮相连接的技术方案兼容性好，无需数据通讯，直接控制发射机设备按钮。采用第二种方案设计具有通用性好，实现简单，成本低廉。通过对网络继电器的编程，控制继电器的动作，操作设备按钮，实现发射机自动控制，同时网络继电器的开关量与模拟量接口和发射机相关数据接口连接进行监测。根据发射机回传的不同数据智能化处理，实现发射机的升降功率、主备机倒换(请参考图3)、远程报警等功能。同时，网络继电器可通过手机APP或计算机进行远程控制，实现实时远程人工控制发射机的目标。

三、信号源切换系统

中波发射台安装两套卫星天线，分别接收中星6号和中星9号卫星信号，安装6路调频广播解码器一部，接收调频广播信号。安装音频切换器，将来自中心机房信号、两路卫星信号、调频广播解码器信号接入音频切换器，切换器根据信号情况自动切出正常的音频信号。

两路卫星信号为中星6B-C波段卫星信号和中星9-KU波段卫星信号，调频信号为北山调频FM信号。根据实际运行情况，将6B定为主用信号，中星9号定为第一备用信号，中心机房信号定为第二备用信号，北山调频定为第三备用信号。950～2150MHz的中频信号和调频信号送至卫星接收机，卫星接收机输出的信号送至BC-0401ASD多功能音频切换器传送到音频信号处理器，在由音频信号处理器输出三路的音频信号至主、备广播发射机和音频报警器。当主信号源中断，备用信号源会在2秒内自动切换。

为保证信号源信号的可靠性，在音频切换器输出端增加开关量监测模块，如果自动切换失败，信号丢失，开关量监测模块监测到信号丢失，会把控制信号传入网络继电器开关量监测口，控制网络继电器远程报警。在音频切换器的手动转换和手动切换按键焊接出导线，连接到网络继电器，工作人员接到报警后，可用电脑或手机远程操作信号源进行手动切换，确保信号源切换可靠。

四、综合监控子系统

该子系统的设计整体目标在于实现集中监控所有节目信号，统一控制管理。配置多路广播信号解码器和波形显示器，在监视器实时显示信号播出情况。配置音频分析监控仪，对无信号的频道发出声光报警，并自动拨打管理人员手机进行报警。安装监控服务器，录制和管理各发射台网络摄像头的监控信号，并对异常非法侵入进行报警。安装控制键盘，控制云台摄像头进行推拉摇，查看发射机面板工作状态。根据室内和室外及是否需要云台，选择相应型号的网络摄像头，为保证集中控制和电力供应，信号线采用网线和电力线一体线路，对各监控头进行统一供电。根据摄像头数量和带宽选择合适的网络交换设备，保证传输速度和图像质量。该子系统的结构可参考图4。

(1)发射台安全监控模块：随着中波发射机的固态化、数字化和自动化的发展，很多中波发射台实现了自动控制，减轻了值班人员的工作压力，为发射台无人值机提供了技术基础，而发射台的外部环境成了影响安全播出的重要因素。为了加强管理，确保设备和播出安全，我台对发射台进行视频监控，机房内安置了烟雾报警，并在重要地点设置红外线周界防盗报警系统。视频监控可以保障中波发射台的正常运转，出现问题可以第一时间回看录像，远程也可以通过APP进入客户端对机房设备、室内外情况进行查看。视频监控信号通过光缆传输回值机值班室。值机人员可以清晰的监测到机房室内外的情况，以及多个广播电视台发射机的具体数值。出现问题可以第一时间向台领导汇报，同时中波发射台门卫可以听到声光报警器的蜂鸣声，也能做到第一时间向相关工作人员进行报告。

(2)信号源监控模块：信号源在没有信号时通过声光报警器发出蜂鸣声进行报警，将报警信息通过电话方式通知相关工作人员，还可通过APP实时对信号源进行监听。系统中的视音频检测仪可以对每套节目的切换输出以及两路的信源。信号源监控系统需要提供信号源监控和发射信号实时监听功能。由于信源传输全部采用数字方式进行，因此对监控系统采样带来一定难度。通过对整个系统研究，我们选择音频处理器模拟输出作为合成一路模拟音频，进入A\/D转换系统转换成数字信号，通过数传单元进入主机监控。

(3)发射机监控模块：状态信息，提供发射机状态、开关机情况、发射功率、激励器、功放模块状态等一系列信息；控制信息，远程设置、调整系统参数功能；远程控制开关、功率调整功能；告警信息，通过手机APP随时监控，回传画面在台中心机房可以随时监看，发现问题可以随时处理。

(4)电源监控模块：由市电、UPS、发电机三部分组成，正常工作下市电给UPS供电，在没有市电的情况下启动发电机给UPS供电，可以做到持续输出供电，确保机房设备正常运转，不会发生发射机不工作状态。视频监控对电源实时监控，可通过手机APP进行观测，同时在台内中心机房通过光缆传输回的信号通过监视器进行实时画面监测。

(5)播出信号远程监听报警模块：循环监听系统中波发射台门卫在门卫室通过CYK-601A监听控制器自动切换监听器分别监听三套节目，如果某一路信号出现断信号，门卫可以第一时间向台内领导及相关工作人员电话告知。同时通过声光报警器也可以向工作人拨打电话，发出报警信号，第一时间做好相应应急处理。

五、环境监测子系统

此子系统部分主要控制发射机房温度湿度。安装智慧环境系统，对机房温度湿度进行控制，在机房各部位安装温度湿度感应器，根据温度启动取暖系统，通风系统和空调系统，控制各部分电源系统按时开通和关闭，并可以在手机APP对机房环境进行查看和控制。

(1)温湿度监测模块：温湿度报警器内部电路由单片机、数据存储器、人机对话电路、回路接口电路、多机通讯接口电路等组成。人机对话电路主要是同按键输入电路、显示驱动电路、指示灯显示电路及数码显示电路组成，回路接口电路可接收处理下级终端温度探头传过来的信号。当温度或湿度升高到设定值时，温湿度传感器给冷风扇信号，冷风扇开机制冷换气。当温度降低到设定值时，控制电暖气开机，给发射机机房加热，使机房处在适宜环境。

(2)通风模块：采用撷阳XY-18\/1.1Kw\/380V变频款空调扇，空调扇是介于空调与电扇之间的一种通风产品，适合于在炎热夏季使用，尤其是干燥酷热的北方地区使用。空调扇虽有制冷量小的缺点；但具有增加湿度、过滤除尘、清凉送风等优点。空调扇采用帘布式水气化制冷的方法，在炎热的夏季能够有效降低室内温度。相较于空调，能够更好的节约能源，同时方便维护，降低运行成本。空调扇只能够进行手动操作，无法实现远程与自动控制。通过将交流接触器安装在变频器与空调扇主机中间电路上，安装多功能无线遥控开关，对交流接触器进行控制，从而实现空调扇的远程控制与自动控制功能。结合温湿度传感器，可是实现自动改变环境温度、湿度等功能。

(3)取暖模块：为配合智慧环境，使机房能够根据机房环境而自主控制温度，现将取暖改为碳纤维电暖气。碳纤维电暖气是一款集普通电暖器与暖气片功能之所长，在普通电暖器上的又一新改革。在正常规范的情况下使用寿命在30年之间，不断裂、不脱落、不氧化，发热及散热性能稳定是其主要优点。无跑冒、滴漏现象发生，安全节能是其第二优点。结合主机，可实现自动调节温度功能，在环境控制中起到重要作用。

(4)漏水监测模块：为了更好的监测中波发射机房环境情况，特意采用SNC-185B无线湿敏探测器。SNC-185B探测器是一款联网型无线探测器，主要用于监测空调、暖气、水管漏水。探测器的支持脚就是检测点，直接放置在容易漏水的位置，一旦有水达到探测器支撑脚，就会触发报警，采用由报警主机主动拨打电话与现场鸣笛报警两种报警模式，及时有效的通知值班人员与技术人员进行相关操作。

(5)电控窗帘：可以远程操控窗帘的开合程度，避免手拉动窗帘的麻烦；定时功能：预先设定窗帘的开关时间来控制发射机房内的光照环境；其他功能：吸音降噪、保护隐私和调节室内亮度等功能。但是电控窗帘只能够进行手动按钮操作，为实现远程控制功能，特将电动窗帘与聚英云系列DAM0888单网口控制器相结合，从而达到可远程控制窗帘的升降功能，从而融入到中波发射台远程监测控制系统内。

(6)烟雾报警模块和红外报警模块：无线烟感报警器采用智能无线底座跟独立式光电感烟火灾探测报警器相结合、各自独立供电、互不影响的设计理念。当发生火灾时，报警器不仅能够感应火灾产生的烟雾，在火灾现场发出明显的声光报警信号，提示现场人员进行灭火处理或逃生。同时无线烟感报警器内置模块可以将火灾报警信息通过无线方式实时地上报到远端监控平台和电话通知相关人员，方便监控人员及时知晓火灾报警并处理。

六、电子安防子系统

电子安防系统有多部分组成，每部分负责不同功能，技术成熟稳定，但是不能够进行有效的互补、互通。我台技术人员通过相关手段进行了部分技术升级改造，将电子围栏、红外探测报警、无线烟感、温湿度报警几部分于发射台的智慧系统相结合，可以实现远程报警功能，为保证发射台站安全提供有力保障。

(1)电子脉冲围栏：随着技术水平的提高以及人们意识的改变，电子围栏渐渐被引入社会公共安全事业，被广泛应用于工厂、电厂等场所。电视台中波发射台更是受益于电子围栏先进技术，在无人值机状态下更好的保证了设备正常运转。特将电子围栏设置为十二个安防区域，当其中任一报警区域有人入侵或是发生短路报警时，报警主机都会显示报警区域。但是，此系统为独立运行系统，不能进行远程报警，我台技术人员通过将报警主机的485通讯线路与智慧系统相连接，便可实现远程报警提示，可以通过智慧系统将报警区域通过远程报警通知台领导与保卫科。通过调取相应报警区域的监控画面实时掌握报警情况，并及时做出响应，为保证发射台站安全提供了准确、高效的技术保障。

(2)红外探测报警器：机房主动式红外线探测报警系统，在机房各窗户和机房内部安装人体感应器，如遇非法闯入，会自动启动警报器进行报警，并发送报警信息到管理人员手机。

红外报警器系统由报警主机和红外探测器组成报警系统。探测器一旦探测到入侵，红外报警器立即把报警入侵信号无线密码传输到报警主机，主机接收到报警信号后，会立即启动高分贝警笛现场报警器，红外报警器主机面板上的LED显示报警防区，防区路数0-99路，明确显示入侵方位，同时报警主机还有时间显示、报警记录查询、自动开关机等功能。

(3)无线烟感报警器：采用智能无线底座跟独立式光电感烟火灾探测报警器相结合、各自独立供电、互不影响的设计理念。当发生火灾时，报警器不仅能够感应火灾产生的烟雾，在火灾现场发出明显的声光报警信号，提示现场人员进行灭火处理或逃生。同时无线烟感报警器内置模块可以将火灾报警信息通过无线方式实时地上报到远端监控平台和电话通知相关人员，方便监控人员及时知晓火灾报警并处理。

(4)温湿度报警器：利用热敏和测湿方式来检测环境温度进行报警的探测器，用于检测被测物体湿度和环境的温度，当超出或低于标准值时发出报警。通过与智慧环境系统相连，能够对发射机房的温湿度进行检测，当温度超过预定值时进行报警提示功能，通过智慧环境系统控制空调机进行开关机对机房温度进行控制，使发射机运行处于合适温湿度。

与现有技术相比，本实用新型所提供的监测系统使用物联网技术中的智能网络继电器控制发射机房各种设备：一是使用输出继电器直接并联到机房各设备的按钮，利用继电器的吸合或连断达到和手动操作设备按钮的目的，通用性好，安装简单，可根据不同需要设计不同编程；二是网络继电器具有远程控制功能，可非常简单实现远程的电脑和手机的远程控制，技术人员随时随地都可拿出手机，监看机房，操作机房各种设备，完全和在现场操作一样。三是使用网络继电器的开关量和模拟量进行监测和控制，集成度高，智能播控实现方式简单，只需针对网络继电器进行简单编程设置，就可满足不同机房不同设备的监测和播控需要。

此外，本实用新型所提供的监测系统对发射机、信号源系统、电力系统、音频系统进行智能化的播出控制，替代原有的人工值机模式，当系统出现故障的时候，发出远程报警信号提醒技术工作人员，工作人员接到报警后可通过综合检测系统查看情况，并通过手机APP或电脑远程操作机房设备处理故障，从而极大程度上提高了广播电视台工作人员的工作效率，节省了人力、物力、财力，经济效益与社会效益突出。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

设计图

中波广播发射机房智能播控监测系统论文和设计

中波广播发射机房智能播控监测系统论文和设计-刘亮

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设计说明书

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