CN1536791A - 发射台自动化及技术设备远程监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发射台自动化技术和远程网络管理技术。电台和电视台现在多数都是由维护人员值班，守在机器前观察设备运转，每隔一段时间用手工的方式记录下发射机各指示电表的数字。一个机房有几台发射机工作，就设几个人到那里值班。为了解决电台、电视台的上述问题，自动化设备是非常必要的。发射台自动化及技术设备远程监控系统可做到自动运行、自动记录、自动开关机、自动报警，还可以做到有人值班，无人值守，甚至无人值班。这就大大提高了工作效率和工作质量，节省了人力。同时由于增加了远程监控功能，可以实现电台主管部门对系统的监控管理。本系统适用于各种广播电台、电视台、信号台。

Description

发射台自动化及技术设备远程监控系统

1.技术领域  本发明涉及发射台自动化技术和远程网络管理技术。

2.背景技术  目前电台、电视台的监控管理主要靠维护人员手工记录发射机各指示电表的数值来实现。河北省盐山县保安电子仪器厂开发的“GBWJ-1型广播电视发送设备微机控制系统”采用单片机技术对广播电视发射机、扩音器、变压器、温反、屏压、屏流等16项技术参数进行巡回监测和故障报警。甘肃省广电厅开发的“711CCS微机实时报警系统”采用的拓扑结构为总线型，采用异步串行通讯方式，模块化结构，各上下位机独立进行实时监控、数据采集和故障处理。上位机担任显示、报单打印、人工干预和系统通讯管理等功能，以及总台远程通讯。

上面两个系统实现了广播电视发送设备的自检与自控，但由于未采用嵌入式系统、网络技术、数据库技术和Internet技术进行系统的设计和实施，所以在下位机稳定性，上位机网络化和用户使用简单化上都有其技术局限性。

3.发明内容  本发明综合采用了实时操作系统嵌入式设计发射机控制、调谐系统下位机。在上位机设计上采用Java语言，能够兼容于各种系统，同时完善的网络规划使上位机与发射台其它计算机设备联系在一起，通过网络数据库对各种电台数据进行统一的管理。在此之上，又利用Internet技术，制作发射台管理的网站，使用户最终可以通过浏览器对发射台各种业务进行管理操作。

本发明技术方案内容包括监看和记录发射机单机运行状态数据，故障报警；天控管理系统、配电管理系统、自台监控系统、典型故障分析系统、智能故障分析系统、值班管理系统、机房内部网站等相关系统组成。

我们以一个假设的标准发射台为例，它有一个短波机房、一个中波机房、一个节传机房和办公楼(即台部)。其中每个机房又有自己的配电室和天线场地。

网络系统采用乙太网技术、TCP/IP协议、星型架构。各机房间由光缆连接，全台共用一个网段，每个机房有自己独立的服务器环境，这是为了实现本地化各种网络、应用服务，从而提高系统性能的合理设计。广电总局无线局机关与发射台进行数据交换时，将通过无线局VSAT系统实现(在VSAT开通之前可使用PSTN)。

系统通用设备包括：

(1)域控制器  为网络用户提供登录服务，使系统管理员可以按部门，工作组划分用户，进行用户权限的管理；同时为网络上的计算机提供DNS解析服务，使用户可以直接通过计算机名访问网络上的计算机。

(2)数据库服务器  为网络用户提供数据库服务，使数据库管理员能够统一进行数据库管理操作，所有数据库用户共享数据。

(3)应用服务器  为网络用户提供Internet信息管理服务、Web应用服务。使网络用户可以通过http协议访问发射台内部网站，同时支持用户使用各种基于Java开发的Web应用程序。

(4)交换机  为网络提供星型连接，特点是每个扇出端口与扇入端口带宽相同，能够保证全网带宽的延续。

(5)路由器  为网络提供跨子网的TCP/IP访问服务，同时可以对各端口的流量进行监控。这保证了各发射台在拥有自己特有IP网段的基础上，同时可以和无线局机关、其他发射台进行网络互连和资源共享。

(6)防火墙  网络安全产品，可以把内部网络与外部网络隔离开来，有效避免来自Internet的各种网络攻击。

(7)光端机  光缆两端的收发装置，不同产品支持光缆数量不同。

(8)UPS  不间断电源，采用在线工作方式，可以为计算机设备提供稳压电源，在断电情况下，维持工作不少于15分钟。

短波机房设备包括：

(1)信号采集机  负责采集短波发射机所有信号(包括所有开关量和模拟量)。针对每种不同信号，往往是先把信号引如变送器，得到低压信号；然后把这些低压信号输入至专业的开关量、模拟量处理模块；通过模块把电压信号转换成数字信号，发送给计算机，最后完成信号采集功能。

(2)机房监控机  接收信号采集机发送的各种采集信号，经过程序处理，变成友好的人机界面形式显示出来，同时把所有数据写入数据库。提供故障报警功能，及时提醒值班员发生故障。提供数据回传功能，使发射机数据能够上传至无线局机关。

(3)天线控制系统  通过各种采集、控制装置，控制天线交换柜，与机房监控机合作，把天线调节到播音表要求的位置上，同时把天线工作状态信息返回给机房监控机。

(4)配电控制系统  通过各种采集信号装置，监看配电柜的工作情况，把配电信息传输给机房监控机。

中波机房设备包括：

(1)机房下位机  通过各种采集、控制装置，控制发射机，把所有采集数据发送给上位机，同时接受上位机的指令，对各种控制命令进行修改。

(2)机房上位机  为用户提供友好的人机界面；与下位机通讯，接收下位机上传数据，发送各种指令到下位机；把所有数据写入数据库，进行故障报警。

节传机房设备包括：

(1)节传控制系统  通过各种信号采集装置，采集节目分配柜的各种信号，发送给机房监控机。

台部设备包括：

(1)办公自动化计算机  安装发射台办公自动化系统，为用户提供信息化的网络办公系统。

(2)频调自动化计算机  安装频调自动化系统，为用户提供频率调度管理的各种功能。

(3)节传自动化计算机  安装节目传输自动化系统，为用户提供节目传输管理的各种功能。

(4)备件信息管理计算机  安装备件信息管理系统，为用户提供备件信息管理的各种功能。

(5)人事信息管理计算机  安装人事信息管理系统，为用户提供人事信息管理的各种功能。

(6)行政信息管理计算机  安装行政信息管理系统，为用户提供行政信息管理的各种功能。

(7)财务信息管理计算机  安装财务信息管理系统，为用户提供财务信息管理的各种功能。

(8)发射台内部网站计算机  建立发射台内部网站，连接各子系统，连接数据库，形成统一的web应用程序，作到网上办公。

(9)技术论坛计算机  建设发射台技术论坛，收集各种技术经验，开展技术讨论，形成良好的科研风气。

(10)自台监控计算机  远程连接机房自动化系统，接收机房自动化数据，实时监控机房设备工作情况，与播音表相比较，及时进行故障报警。

发射台自动化及技术设备远程监控系统是运行在发射台的应用软件系统，考虑到操作的易学易用性，目前我们都选择Microsoft Windows 2000作为运行系统环境，同时后台数据库使用Microsoft SQL Server 2000，应用服务器选用通用性强的Bea WebLogic。基于系统兼容性的考虑，我们在开发时主要选择了跨平台的Java语言作为开发环境，所以现在的发射台自动化及技术设备远程监控系统可以运行在各种操作系统平台上。由于发射台自动化及技术设备远程监控系统是一个由多个子系统组成的应用系统，所以软件的开发中使用到了多种开发环境。针对不同应用程序的特点，选用了最合理的开发工具。具体如：

信号采集机：VHDL、C++、VC++

机房监控机：Java、VB

天线控制系统：VHDL、C++、VC++、VB

配电控制系统：VHDL、C++、VC++、VB

节传控制系统：VHDL、C++、VC++、VB

各种发射台信息管理软件：Java

软件功能如下：

一.机房自动化系统

(1)多发射机自动化系统

(1.1)发射机信号采集系统

开关量采集：

采集发射机相关的所有开关，接触器的辅助接点信号，转化成低电平，各信号间要作到充分隔离，最后形成电平信号发送给机房监控机。

模拟量采集：

采集与发射机电流表、电压表相关的各种模拟量信号，转化成低电压信号，各信号之间要作到充分隔离，通过专业模块转化成数字信号发送给机房监控机。

(1.2)发射机运行状态监控

开关状态监控：

制作发射机开关机逻辑图界面，反映所有开关量的状态，绿色正常，红色异常。

保护监控：

制作发射机保护逻辑界面，反映发射机所有保护信号的状态，绿色正常，红色异常。

模拟量监控：

制作发射机模拟量监控界面，采用用户习惯的查看方式反映所有采集的模拟量的数据，同时有动画表头或液柱显示。

(1.3)数据记录

记录查询：

可以按记录类型、时间、发射机查询发射机历史数据。

报表管理：

可以打印抄表纸、故障记录、操作记录、事件日志、员工信息、当班记录等报表信息。

数据分类管理：

所有采集数据分类管理，其中包括：

每分钟记录一次发射机运行数据；

每小时记录一次发射机运行数据；

每天记录一次发射机运行数据；

记录故障前60秒的发射机运行数据；

(1.4)故障报警

声光报警：

不断的把采集到的数据与正常值比较，当发现采集数据超出正常值范围时，声光报警。

故障记录：

不断的把采集到的数据与正常值比较，当发现采集数据超出正常值范围时，记录故障，并把故障前60秒的发射机运行状态参数写入数据库。

(1.5)数据上传

实时数据上传：

每秒钟把发射机运行数据上传到数据库，同时上传到无线局机关。

播音表上传：

定时上传发射机播音表，是全网的发射机播音表一致。

数据分类上传：

定时上传发射机每一秒钟数据；每一分钟数据；每半小时数据；每小时数据；每天数据到无线局机关。

(2)天线控制系统

(2.1)天线信号采集系统

采集与天线相关的所有开关，接触器的辅助接点信号，包括天线柜的各个接点信号，转化成低电平，各信号间要作到充分隔离，最后形成电平信号发送给机房监控机。

(2.2)天线状态监控

制作天线工作逻辑图界面，反映所有天线的工作状态，绿色正常，红色异常。

(2.3)数据记录

记录查询：

可以按日期时间、天线查询天线工作的历史数据。

报表管理：

可以打印天线工作状态历史数据表，表中反映天线号，方向，功率，连接发射机，节目，时间等字段，从而可以检查天线使用状况。

数据分类管理：

记录采集到的各种天线数据，其中天线倒换数据与天线基本数据分别处理，同时与播音表数据、发射机运行数据建立关联，从而可以整体分析发射机播音情况。

(2.4)故障报警

声光报警：

不断的把采集到的数据与播音表比较，当发现天线信息与播音表中要求不一致时，声光报警。

故障记录：

不断的把采集到的数据与播音表比较，当发现天线信息与播音表中要求不一致时，记录故障。

(2.5)数据上传

采集到的天线数据上传至无线局机关。

(3)配电控制系统

(3.1)配电信号采集系统

开关量采集：

采集与配电相关的所有开关，接触器的辅助接点信号，转化成低电平，各信号间要作到充分隔离，最后形成电平信号发送给机房监控机。

模拟量采集：

采集与配电系统的电流表、电压表相关的各种模拟量信号，转化成低电压信号，各信号之间要作到充分隔离，通过专业模块转化成数字信号发送给机房监控机。

(3.2)配电状态监控

开关状态监控：

制作配电系统逻辑图界面，反映所有开关量的状态，按照配电控制逻辑判断工作是否正常，绿色正常，红色异常。

保护监控：

制作配电系统保护逻辑界面，反映配电系统所有保护信号的状态，绿色正常，红色异常。

模拟量监控：

制作配电系统模拟量监控界面，采用用户习惯的查看方式反映所有采集的模拟量的数据，同时有动画表头或液柱显示。

(3.3)数据记录

记录查询：

可以按日期时间、不同配电装置查询配电系统工作的历史数据。

报表管理：

可以打印配电系统工作状态历史数据表，表中反映用户关心的主要配电系统数据，从而可以检查配电系统使用状况。

数据分类管理：

配电系统实时工作数据与配电系统故障数据分别处理，实时数据不作长时间保存。

(3.4)故障报警

声光报警：

不断的把采集到的数据与正常值比较，当发现采集数据超出正常值范围时，声光报警。

故障记录：

不断的把采集到的数据与正常值比较，当发现采集数据超出正常值范围时，记录故障。

(3.5)数据上传

配电系统实时运行数据上传到机房监控机。

(4)节传控制系统

(4.1)节传信号采集系统

开关量采集：

采集节目分配柜相关的所有开关，接触器的辅助接点信号，转化成低电平，各信号间要作到充分隔离，最后形成电平信号发送给机房监控机。

模拟量采集：

采集与节目分配柜信号源相关的各种模拟量信号，转化成低电压信号，各信号之间要作到充分隔离，通过专业模块转化成数字信号发送给机房监控机。

(4.2)节传状态监控

开关状态监控：

制作节传系统逻辑图界面，反映所有开关量的状态，按照节传系统逻辑判断工作是否正常，绿色正常，红色异常。

模拟量监控：

制作节传系统模拟量监控界面，采用用户习惯的查看方式反映所有采集的模拟量的数据，同时有动画表头或液柱显示。

(4.3)数据记录

记录查询：

可以按日期时间查询节传系统工作的历史数据。

报表管理：

可以打印节传系统工作状态历史数据表，表中反映用户关心的主要节传系统数据，从而可以检查节传系统使用状况。

数据分类管理：

节传系统实时工作数据与节传系统故障数据分别处理，实时数据不作长时间保存。

(4.4)故障报警

声光报警：

不断的把采集到的数据与正常值比较，当发现采集数据超出正常值范围时，声光报警。

故障记录：

不断的把采集到的数据与正常值比较，当发现采集数据超出正常值范围时，记录故障。

(4.5)数据上传

节传系统实时工作数据上传到机房监控机。

(5)自台监控系统

(5.1)监控信号接收系统

开关量接收：

系统接收来自机房监控机的实时监控开关量数据。

模拟量接收：

系统接收来自机房监控机的实时监控模拟量数据。

(5.2)信号状态监控

开关状态监控：

制作与多发射机监控系统一致的开关量状态界面，便于用户使用。绿色正常，红色异常。

保护状态监控：

制作与多发射机监控系统一致的开关量状态界面，便于用户使用。绿色正常，红色异常。

模拟量监控：

制作与多发射机监控系统一致的开关量状态界面，便于用户使用。

(5.3)数据记录

记录查询：

可以按记录类型、时间、发射机查询发射机历史数据。

报表管理：

可以打印抄表纸、故障记录、操作记录、事件日志、员工信息、当班记录等报表信息。

数据分类管理：

所有采集数据分类管理，其中包括：

每分钟记录一次发射机运行数据；

每小时记录一次发射机运行数据；

每天记录一次发射机运行数据；

记录故障前60秒的发射机运行数据；

(5.4)故障报警

声光报警：

不断的把采集到的数据与正常值比较，当发现采集数据超出正常值范围时，声光报警。

故障记录：

不断的把采集到的数据与正常值比较，当发现采集数据超出正常值范围时，记录故障。

(5.5)播音表管理

播音表查询：

可以查询当前正在使用的播音表，同时可以查询播音表历史数据。

播音表比较：

不断的与发射机运行数据、天线工作数据、节传系统数据比较运行图相关字段，监视机房播音工作是否正确，发现异常报警。

(6)典型故障分析

(6.1)开关量故障分析

根据用户使用经验，判断掉高压、掉高帘、风水不正常、三次过荷等常见开关或接触器故障。

(6.2)模拟量故障分析

根据用户使用经验，对相对稳定，可以作出故障判断的模拟量进行错误分析。

(7)智能故障分析

主要是对采集的模拟量进行实时监控，当发现某个模拟量有渐进其异常值的趋势时，及时报警。但不立刻关闭发射机。

(8)值班管理

(8.1)员工记录管理

对所有员工的基本信息进行管理，包括：员工姓名、职务、年龄、性别等。

(8.2)用户口令管理

对所有员工的用户名进行管理，包括：员工姓名、用户名、口令等。

(8.3)用户登录管理

每次用户使用时需要进行用户登录，登录正确后方可使用本系统，三次失败，系统自动退出。

(8.4)用户当班记录

每次用户登录后系统自动记录用户名、登录时间，当用户退出时系统记录用户退出时间，完成一条完整的用户当班记录，以便以后查询。

(9)操作日志

用户所有对发射机的操作被记录入操作日志。(详见电控系统技术说明)

二.办公自动化系统

(1)报文管理

(1.1)报文登记

可以录入所有文件、简报、纪要等文书信息。

(1.2)报文查询

可以通过文件类型、文件号、文件抬头、日期时间查询各种文书信息。

(2)公告管理

(2.1)公告生成

可以编辑录入公告内容。

(2.2)公告发布

可以把公告信息发布到内部网站上。

(3)考勤管理

(3.1)职工当班记录

员工通过上班登录完成上班考勤工作，下班时员工退出系统，系统自动记录员工当班记录。

(3.2)考勤统计

可以根据职工当班记录信息，形成考勤信息。

(4)电话查询

(4.1)电话簿维护

可以进行电话簿记录的增加、修改、删除工作。

(4.2)电话簿查询

可以按照人名、职务、部门等条件查询电话号码。

(5)邮件管理

(5.1)用户管理

可以对邮件用户进行增加、修改、删除工作。

(5.2)地址簿管理

可以对邮件地址进行分类保存，方便使用。

(5.3)邮件保存

为每个用户提供一定的邮箱空间，用户可以保存自己的邮件。

(6)工作计划管理

(6.1)计划生成

用户可以制定自己的工作计划，写在日历状的表格之上。

(6.2)计划更改

用户可以更改工作计划。

(6.3)到时提醒

工作计划与当前日期时间相吻合或者工作计划超时还未完成时，系统提示用户。

(6.4)计划完成

完成的工作计划由用户确定，以后不再提示用户。

三.频调自动化系统

(1)播音表管理

(1.1)播音表增加记录

(1.2)播音表修改记录

(1.3)播音表删除记录

(1.4)查找播音记录

可以按日期时间、发射机、节目、天线等条件查询播音表信息。

(1.5)历史播音统计

记录所有播音表历史数据，可以对播音表历史数据进行查询统计。

(2)播音监控

(2.1)与下传播音数据一致性比较

不断与从无线局下传的播音表数据比对，发现不一致时，以无线局下传数据为准。

(2.2)同步比较机房播音状态

不断与机房播音情况比较，发现不一致时，及时报警。

四.节传自动化系统

(1)节传设备信号采集

收集所有节传设备信息，从节目分配柜取得信号走向的开关量，从信号线取得信号模拟量。

(2)节传监控

(2.1)图形化各采集信号

开关状态监控：

制作节传系统逻辑图界面，反映所有开关量的状态，按照节传系统逻辑判断工作是否正常，绿色正常，红色异常。

模拟量监控：

制作节传系统模拟量监控界面，采用用户习惯的查看方式反映所有采集的模拟量的数据，同时有动画表头或液柱显示。

(2.2)信号记录数据库

所有采集信号写入后台数据库。

(2.3)典型故障报警

对无节目信号，与播音表节目不匹配等典型故障进行报警。

(3)典型故障分析

对设备供电、无节目信号等典型故障进行故障诊断，提示用户。

五 备件信息管理系统

(1)备件入库

提供备件入库操作界面，用户需要录入备件的有关信息。

(2)备件出库

提供备件出库操作界面。

(3)备件查询

提供备件查询界面，用户可按备件名称、类型进行查询；用户可以知道备件库存状况信息、备件基本信息。

(4)备件采购管理

用户可以对备件采购进行管理，从定货到购买的所有信息可以进行查询。

六.发射台内部网站

(1)发射台介绍

介绍发射台建台时间，主要任务和台区介绍等。

(2)科室介绍

介绍各科室职能，人员等信息。

(3)最新动态

介绍发射台最近发生的新闻事件。

(4)所有子系统链接

提供对各个子系统的超级链接，可以访问各个子系统。

七.技术论坛

(1)用户管理

可以添加、删除用户，更改用户基本信息。

(2)技术讨论

提供讨论区，用户可以分主题讨论技术问题。

(3)好文共赏

提供上传功能，用户可以上传优秀技术文章，粘贴在网页上。

八.人事信息管理系统

(1)职工基本信息管理

提供职工基本信息的录入环境，可以增加、修改、删除、查询职工信息。

(2)职称考核管理

提供职称考核信息的录入环境，可以增加、修改、删除、查询职称考核信息。

(3)人事奖惩管理

提供人事奖惩信息的录入环境，可以增加、修改、删除、查询人事奖惩信息。

(4)离退休职工管理

提供离退休职工信息的录入环境，可以增加、修改、删除、查询离退休职工信息。

(5)人员调动管理

提供人员调动信息的录入环境，可以增加、修改、删除、查询人员调动信息。

九.行政信息管理系统

(1)规章制度管理

提供规章制度信息的录入环境，可以增加、修改、删除、查询规章制度信息。

(2)考勤管理

提供考勤信息的录入环境，可以增加、修改、删除、查询考勤信息。

(3)行政奖惩管理

提供行政奖惩信息的录入环境，可以增加、修改、删除、查询行政奖惩信息。

(4)车辆管理

提供车辆管理信息的录入环境，可以增加、修改、删除、查询车辆管理信息。

(5)办公用品管理

提供办公用品信息的录入环境，可以增加、修改、删除、查询办公用品信息和使用信息。

(6)其他管理

提供其他管理的扩充接口，为业务扩展作好准备。

十.财务信息管理系统

(1)日常帐务管理

按类型不同提供各种日常帐务的编辑环境。

(2)帐表查询管理

可以按帐务类型、日期等条件查询各种帐表。

(3)工资管理

可以对员工工资进行录入、修改，生成员工工资表。

4.附图说明  图1是发射台自动化方案系统结构图

            图2是发射台自动化方案软件结构图

5.具体实施方式  本发明实施过程中需要先后完成以下工作：

(1)总体方案设计，试制各子系统，形成演示版本；

(2)专家论证系统设计方案，提出修改意见；

(3)小批量生产各子系统设备；

(4)在一个发射机上进行系统改造；

(5)在一个发射机房进行局域网建设，使系统具备网络条件；

(6)分布实施多机监控系统和发射台多机房监控系统；

(7)在一个发射台进行广域网建设，是发射台具备网络条件；

(8)制作发射台网站，制作各种发射台业务应用。

Claims (6)

1.发射台自动化及技术设备远程监控系统采用多层监控方式，包括：发射机单机自动化系统、机房多机监控系统、发射台多机房监控系统和远程监控系统组成。各个层次间由网络相连，网络上有数据库服务器、应用服务器和WEB服务器。各个子系统在有本地数据库的同时，共享网络上的数据库资源。

2.发射机单机自动化系统是基于实时操作系统的嵌入式系统。对发射机原有的电控、保护系统和自动调谐系统进行数字化的改造。

3.机房多机监控系统、发射台多机房监控系统和远程监控系统包括：节目传输、天线控制、频率调度、定时抄表、故障报警和专家诊断和数据管理等功能。

4.远程监控系统与其他各子系统之间制作了数据同步接口，保证各子系统间本地数据库的数据一致性。

5.各个子系统只对本地数据进行操作和管理，其结果发布到网络上，同步其他子系统的数据库和共享的网络数据库。有利于提高各子系统运行的速度性能。

6.系统采用Internet技术，应用程序采用多层体系结构，延续了Java跨平台的特性，兼容各种计算机设备环境，同时作到所有数据和控制管理工作均可在浏览器上进行，方便值班员的操作。

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