廣播電視地球站微機(jī)管理控制系統(tǒng)

　　摘 要:本文主要介紹了廣播電視地球站微機(jī)管理控制系統(tǒng)的構(gòu)成、主要功能、特點及軟、硬件的設(shè)計方案。


　　[關(guān)鍵詞]：地球站 管理控制系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集模塊


　　一、 前 言:


　　隨著衛(wèi)星廣播電視事業(yè)的迅猛發(fā)展，中央電視臺及省級電視臺節(jié)目都采用了衛(wèi)星傳送。相當(dāng)一部分地球站地處市郊，設(shè)備眾多，自成系統(tǒng)。節(jié)目從傳輸?shù)角袚Q、小信號處理、高功放放大、天線發(fā)送、下行接收以及配電，需要監(jiān)視控制的環(huán)節(jié)很多。為了保證安全優(yōu)質(zhì)播出，提高工作效率，使設(shè)備的管理自動化、科學(xué)化，針對地球站的特點，我們研制了廣播電視地球站微機(jī)管理控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)由微機(jī)實時監(jiān)控系統(tǒng)和行政管理系統(tǒng)兩部分組成。其中微機(jī)實時監(jiān)控系統(tǒng)主要監(jiān)視控制地球站設(shè)備運行，行政管理系統(tǒng)用于行政管理、辦公自動化。 我們研制的微機(jī)實時監(jiān)控系統(tǒng)，功能齊全�？梢詫崿F(xiàn)無信號的報警和記錄,信號的自動切換，設(shè)備的故障報警和故障分析，設(shè)備的自動倒換，運行數(shù)據(jù)記錄，遠(yuǎn)程微波機(jī)房的遙測遙控等等。出現(xiàn)運行故障時，可自動通過BP機(jī)提示值班員。該系統(tǒng)支持網(wǎng)絡(luò)運行，經(jīng)過聯(lián)網(wǎng)，可以使設(shè)備的管理、數(shù)據(jù)的傳輸網(wǎng)絡(luò)化，使網(wǎng)絡(luò)上的用戶能及時的了解,必要時并能控制設(shè)備的運行情況，確保安全、優(yōu)質(zhì)播出。在行政管理系統(tǒng)，根據(jù)需要建立相應(yīng)的管理數(shù)據(jù)庫及辦公文檔資料，自動生成各種報表，通過光纖與臺內(nèi)辦公網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程連接，實現(xiàn)信息的傳輸和資源的共享。行政管理系統(tǒng)的服務(wù)器與互聯(lián)網(wǎng)相連，還可實現(xiàn)站內(nèi)微機(jī)的上網(wǎng)，并能通過互聯(lián)網(wǎng)，使用瀏覽器實時監(jiān)視設(shè)備的運行。


　　二、 系統(tǒng)的構(gòu)成:


　　地球站微機(jī)管理控制系統(tǒng)由監(jiān)控域、管理域兩部分構(gòu)成。監(jiān)控域位于機(jī)房內(nèi)，由值班機(jī)、事務(wù)處理機(jī)和集線器1組成。值班機(jī)采用研華(ADVANTECH)公司的工業(yè)級AWS-825PB-T一體化工作站，該工作站配有15寸彩色CRT顯示器，前面板帶有59個按鍵，機(jī)器內(nèi)有7個PCI/ISA總線插槽。主板為研華PCA-6159L，CPU為奔騰200，內(nèi)存64M，硬盤4G。工作站顯示器裝有觸摸屏，配合前面板按鍵，值班人員不用外接鍵盤、鼠標(biāo)，就可完成值班操作。事務(wù)處理機(jī)選用研華IPC-610工業(yè)PC, 內(nèi)有14個ISA/PCI插槽，CPU為PII450,內(nèi)存128M，硬盤4G。




　　值班機(jī)和事務(wù)機(jī)都裝有網(wǎng)卡NE2000，網(wǎng)卡與集線器1按星形連接，集線器1采用D-LINK公司的DE-809TC，傳輸速率為10Mbps。值班機(jī)、事務(wù)機(jī)和集線器1構(gòu)成微機(jī)實時監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)：監(jiān)控域。事務(wù)處理機(jī)設(shè)于設(shè)備機(jī)房內(nèi)，作為監(jiān)控系統(tǒng)的主機(jī)，連接前端的數(shù)據(jù)采集控制模塊，進(jìn)行實時的設(shè)備監(jiān)視和控制，記錄運行數(shù)據(jù)和故障，支持網(wǎng)絡(luò)上的微機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。值班機(jī)放置在監(jiān)控臺上，作為事務(wù)處理機(jī)的一個遠(yuǎn)程節(jié)點，用于值班員進(jìn)行設(shè)備的實時監(jiān)視，故障報警，設(shè)備的控制導(dǎo)換。值班機(jī)和事務(wù)機(jī)內(nèi)裝組態(tài)控制軟件FIX6.15和使用FIX6.15開發(fā)的系統(tǒng)，F(xiàn)IX6.15軟件是32位的程序，功能強(qiáng)大，支持網(wǎng)絡(luò)運行，完全可以滿足廣播電視地球站的監(jiān)控要求。


　　管理域由七臺辦公微機(jī)構(gòu)成一個辦公網(wǎng)絡(luò)，其中主控室放置一臺服務(wù)器，采用Inter N440BX服務(wù)器主板，雙Pentium II 400MH處理器，內(nèi)存256M，雙8.4G硬盤，內(nèi)裝WINDOWS NT 4.0 SERVER。集線器2的傳輸速率為100Mbps，集線器1和2相連，就可以連接管理域和監(jiān)控域。通過聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)上的微機(jī)能夠隨時監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)備的運行狀況，查看運行數(shù)據(jù)。


　　三、 系統(tǒng)主要功能特點介紹：


　　3.1系統(tǒng)主要功能


　　1．配電電源監(jiān)測：a.外電電源數(shù)值及表頭顯示。b.外電停電、缺相或電壓過低報警。c.主用外電指示或發(fā)電機(jī)工作指示。d.UPS工作狀態(tài)指示。


　　2． 微波機(jī)房18樓遠(yuǎn)程監(jiān)控，可以實現(xiàn)：a. 微波設(shè)備運行狀態(tài)實時顯示。b. 遙控開關(guān)1、2號整流配電盤。c. 星期二定時進(jìn)行圖文與電視信號的切換。d. 每天定時開關(guān)微波機(jī)房的照明燈，為攝像監(jiān)視提供照明。


　　3． 傳輸機(jī)房設(shè)備監(jiān)測：監(jiān)測光端機(jī)、微波設(shè)備運行狀態(tài)。出現(xiàn)故障時，顯示故障的單元。


　　4． 信號的監(jiān)視和切換：實時多路廣播、電視信號動態(tài)指示和故障告警，可以同時監(jiān)視五路電視信號源、四路廣播信號源、兩路電視上行信號，兩路廣播下行信號和兩路電視下行信號。故障告警功能既可以通過微機(jī)告警聲音提示值班員，也能通過自動傳呼臺，用BP機(jī)通知工作人員；告警查看功能可以查詢告警性質(zhì)、告警發(fā)生時間及故障持續(xù)時間；當(dāng)使用信號源出現(xiàn)中斷時，可以自動切換到備用信號。與人工監(jiān)控方式相比較，反應(yīng)速度快。手動和自動功能的并存，保證了系統(tǒng)的可靠性。


　　5． 小信號機(jī)房的設(shè)備監(jiān)測控制：可以對上行、下行小信號設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，出現(xiàn)故障時，能在故障設(shè)備原理框圖上顯示具體的故障單元。并設(shè)置了重要設(shè)備的維修指南，方便了工作人員的維修。調(diào)制器、解調(diào)器中頻電平、視頻幅度的實時數(shù)值顯示。上行1#、2#設(shè)備倒換，設(shè)置了二次確認(rèn)程序，防止了誤操作。下行12米、7.3米接收網(wǎng)絡(luò)切換。


　　6． 高功放功率、衰減、束電壓、束電流、體電流、激勵功率、燈絲電壓、燈絲電流運行數(shù)據(jù)記錄，高功放故障分析。波導(dǎo)同軸開關(guān)狀態(tài)指示。12米天線與7.3米天線導(dǎo)換控制和顯示。


　　7． 天線控制單元方位角、俯仰角、信標(biāo)電平數(shù)據(jù)記錄，天線控制單元故障分析。


　　8．機(jī)房環(huán)境溫度顯示。


　　3.2系統(tǒng)主要特點


　　1．界面友好 系統(tǒng)界面是在WINDOWS NT 4.0環(huán)境下,使用FIX軟件工具開發(fā)的，多級圖形顯示，設(shè)備狀態(tài)顯示直觀，操作方便。全中文字符提示，支持中文的輸入及數(shù)據(jù)打印。


　　2. 支持網(wǎng)絡(luò)管理 該系統(tǒng)支持網(wǎng)絡(luò)管理，通過聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)上的微機(jī)能夠隨時監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀況，查看運行數(shù)據(jù)，進(jìn)行設(shè)備控制，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理。并能通過互聯(lián)網(wǎng)實時監(jiān)視設(shè)備的運行。


　　3．可靠性高 系統(tǒng)硬件采用臺灣研華公司的IPC－610工控機(jī), ADAM5510可編程控制器和ADAM5000系列工控模塊以及ATMEL公司的AVR系列單片機(jī)。軟件采用FIX組態(tài)軟件和使用Borland C ++ 3.0編寫的自開發(fā)程序，運行環(huán)境為WINDOWS NT 4.0。由于系統(tǒng)帶有看門狗電路（Watch Dog），可以達(dá)到很高的可靠性。


　　4．?dāng)?shù)據(jù)記錄及存儲 在數(shù)據(jù)記錄功能中，目前設(shè)置記錄30多個數(shù)據(jù)（也能根據(jù)需要再增加），若2秒取樣一次，一天的數(shù)據(jù)記錄占用硬盤約2M，每隔24小時生成一個數(shù)據(jù)文件，存儲在硬盤上。


　　5．告警故障記錄 記錄告警設(shè)備、告警起始結(jié)束時間、告警性質(zhì)，并且每隔24小時生成一個告警文件，存儲在硬盤上。


　　6．安全管理設(shè)置 　　分級設(shè)立操作權(quán)限，設(shè)置操作口令，登記注冊后方可操作。


　　7．對原系統(tǒng)的指標(biāo)影響小 　　系統(tǒng)運行過程中，使用視頻測量儀VM700A和音頻測量儀測試視、音頻指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)幾乎不影響原系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)。


　　8．?dāng)U展性強(qiáng) 　　本系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，對檢測和控制的路數(shù)可以很容易地進(jìn)行擴(kuò)展，該系統(tǒng)擴(kuò)展功能最多可支持監(jiān)控60000多個點的電信號，滿足擴(kuò)展需要；同時ADAM－5510帶有一個RS485接口和一個RS232接口，可以很方便地與其他設(shè)備進(jìn)行連接和通訊，如：RS232接口可以連接高功放進(jìn)行通訊。


　　9．維護(hù)方便 由于系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使得查找故障非常方便，通過更換模塊，可以在很短的時間內(nèi)排除故障。


　　四、 微機(jī)實時監(jiān)控系統(tǒng)的硬件支持


　　地球站微機(jī)實時監(jiān)控系統(tǒng)主要由AWS-825PB-T一體化工作站（值班機(jī)）、IPC-610工控機(jī)（事務(wù)處理機(jī)）和研華ADAM系列數(shù)據(jù)采集控制模塊以及ATMEL公司的AVR系列單片機(jī)組成。ADAM系列模塊是一種內(nèi)置微處理器、傳感器的智能化設(shè)備，它通過RS-485通訊協(xié)議發(fā)送或接收ASCII碼格式的命令，模塊與模塊之間通訊都以ASCII碼實現(xiàn)，這就意味著ADAM模塊能以任何高級語言編程。ADAM模塊主要有ADAM4000系列和ADAM5000系列兩種。ADAM4000系列是一個體積小巧的數(shù)據(jù)采集控制家族，適用于數(shù)據(jù)采集點分布不太集中的場合。地球站微機(jī)實時監(jiān)控系統(tǒng)中用到的ADAM4000系列模塊有模擬量輸入模塊ADAM4017、數(shù)字量模塊ADAM4050和ADAM4053。ADAM5000系列通過多通道I/O模塊來實現(xiàn)控制和數(shù)據(jù)采集，主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集點比較集中的場合。我們在系統(tǒng)中使用的ADAM5510是基于PC的可編程控制器。




　　地球站微機(jī)實時監(jiān)控系統(tǒng)硬件構(gòu)成可分為:傳輸、切換、小信號、高功放、天控和配電六部分。傳輸部分除需要監(jiān)視地球站的微波和光端機(jī)設(shè)備，還遠(yuǎn)程監(jiān)控微波機(jī)房的設(shè)備，傳輸部分由1塊ADAM4053和1塊 ADAM4050模塊完成。信號監(jiān)視切換部分進(jìn)行多路信號的監(jiān)視及自動切換，其中電視包括：5路信號源、2路上行信號、2路下行信號的視、音頻監(jiān)視，5路信號源的自動切換；廣播包括：4路信號源、2路下行信號的音頻監(jiān)視，4路信號源的自動切換。切換部分的功能主要由1塊ADAM5510和上面插的3塊ADAM5017、1塊ADAM5050完成。3塊ADAM5017完成24路視、音頻信號的監(jiān)測，1塊ADAM5050由系統(tǒng)程序控制其9路數(shù)字輸出，再控制9個繼電器，進(jìn)行信號源的自動切換。為了安裝方便，我們研制了SMC-98，內(nèi)裝視頻、音頻預(yù)處理電路，繼電器輸出電路，ADAM5510，ADAM4520，數(shù)據(jù)采集模塊供電電源等部分，用以實現(xiàn)信號監(jiān)視切換。小信號部分需要監(jiān)測上行、下行設(shè)備的運行狀況，進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄、故障報警。這部分功能由1塊ADAM5510和上面插的1塊ADAM5017、1塊ADAM5060、2塊ADAM5050實現(xiàn)。這塊ADAM5510還負(fù)責(zé)1#、2#高功放的通訊，通過高功放的微機(jī)接口，傳送高功放的運行數(shù)據(jù)、故障報警和分析。另外，還有1塊ADAM4053用于監(jiān)視高功放波導(dǎo)同軸開關(guān)（VZC）和上行設(shè)備倒換開關(guān)（UAS）的狀態(tài)。1塊ADAM4017監(jiān)視配電學(xué)院線、義姚線和發(fā)電機(jī)的供電情況。BP機(jī)告警和天控單元（ACU）的通訊采用了兩塊單片機(jī)完成，型號為AT90S2313。


　　ADAM4520為通訊模塊，它能提供RS-485到RS-232的轉(zhuǎn)換，一般微機(jī)帶有RS-232接口,通過ADAM4520通訊模塊,可以將ADAM模塊和單片機(jī)使用的通訊方式由RS-485轉(zhuǎn)換為RS-232，這樣就能實現(xiàn)微機(jī)與ADAM模塊、單片機(jī)的通訊。


　　五、系統(tǒng)軟件


　　地球站微機(jī)實時監(jiān)控系統(tǒng)采用INTELLUTION公司的FIX6.1組態(tài)控制軟件進(jìn)行開發(fā)，運行環(huán)境為WINDOWS NT 4.0。硬件部分ADAM5510可編程控制器使用 BORLAND C++ 3.1進(jìn)行編程，來實現(xiàn)ADAM5510與高功放單元的通訊。 單片機(jī)與ACU的通訊、單片機(jī)控制BP機(jī)告警，采用匯編語言編寫。


　　FIX6.1是32位的組態(tài)控制軟件，支持網(wǎng)絡(luò)運行，適用于大中型企業(yè)。


　　FIX6.1軟件的核心是一個應(yīng)用數(shù)據(jù)庫，用戶根據(jù)需要建立自己的數(shù)據(jù)庫，并用I/O驅(qū)動程序?qū)⒂布�和�?shù)據(jù)庫連接起來，執(zhí)行監(jiān)視、報警、控制程序（SAC），就可以完成數(shù)據(jù)的采集和控制。FIX的報警和報警管理功能，可以提醒操作者注意一些潛在的問題，靈活的配置使用戶可以定義所用的報警界限，報警信息可以輸出至打印機(jī)、顯示器或報警文件。應(yīng)用WINDOWS圖形設(shè)備接口（GUI），用戶可以使用繪圖工具（DRAW）描繪出圖形對象，或使用FIX提供的圖形，根據(jù)要求設(shè)置豐富的操作界面。操作者通過監(jiān)視（VIEW）操作界面，可以了解系統(tǒng)的運行狀況。由歷史數(shù)據(jù)記錄可以收集、存儲、顯示數(shù)據(jù)，還可以使用歷史趨勢進(jìn)行圖像顯示，通過放大/縮小，滾屏來顯示各個變量之間的變化關(guān)系。

　　FIX6.1功能十分強(qiáng)大，運行狀態(tài)穩(wěn)定，在此基礎(chǔ)上開發(fā)地球站微機(jī)實時監(jiān)控系統(tǒng)，可以縮短開發(fā)的周期，同時也滿足系統(tǒng)功能的要求。


　　對于SMC-98的信號切換部分，為了保證播出時的可靠性，我們又用 BORLAND C++ 3.1對ADAM5510可編程控制器進(jìn)行編程。即使FIX應(yīng)用程序不能正常運行時，信號也能自動切換，這里簡述一下SMC-98控制軟件的開發(fā)過程：


　　程序運行時，先進(jìn)行初始化，然后對電視和廣播信號進(jìn)行監(jiān)測，計算每路信號的狀態(tài)，并傳送到事務(wù)機(jī)。然后，查詢是否接收到事務(wù)機(jī)的命令，如果接收到命令就執(zhí)行該命令；否則進(jìn)行計時，如果連續(xù)10s沒有接收到事務(wù)機(jī)的命令就由SMC-98執(zhí)行自動控制功能。


　　六、行政管理系統(tǒng)


　　地球站行政管理系統(tǒng)由站長、副站長、行政科、技術(shù)科、傳輸科、文檔處理6個分系統(tǒng)組成。應(yīng)用Microsoft Access軟件分別建立站長管理數(shù)據(jù)庫、行政科管理數(shù)據(jù)庫、技術(shù)科管理數(shù)據(jù)庫、傳輸科管理數(shù)據(jù)庫，自動生成各種文件報表。通過聯(lián)網(wǎng)，各個分系統(tǒng)之間，按照操作權(quán)限建立共享目錄，實現(xiàn)信息的傳輸和資源的共享，還可實現(xiàn)與其他網(wǎng)絡(luò)的連接。行政管理系統(tǒng)的服務(wù)器與INTERNET相連，還可以實現(xiàn)站內(nèi)微機(jī)的上網(wǎng)。 站長管理分系統(tǒng)是行政管理系統(tǒng)的核心，主要負(fù)責(zé)全站的行政事務(wù)。通過該分系統(tǒng)可以了解全站各科室的工作情況，指揮站內(nèi)的各項工作。行政科管理分系統(tǒng)負(fù)責(zé)站內(nèi)行政辦公日常事務(wù)的管理，建立全站職工的情況檔案。另外，行政科管理分系統(tǒng)還負(fù)責(zé)地球站所屬培訓(xùn)中心的管理，其中包括人員、經(jīng)營、財務(wù)等方面的事務(wù)。技術(shù)科和傳輸科負(fù)責(zé)站內(nèi)的技術(shù)管理工作，根據(jù)微機(jī)實時監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀況，使用動態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）將設(shè)備運行數(shù)據(jù)傳送到其他應(yīng)用程序中，如MICROSOFT EXCEL。生成小信號運行數(shù)據(jù)報表、配電運行數(shù)據(jù)報表、高功放運行數(shù)據(jù)報表、天控ACU運行數(shù)據(jù)報表、月份播出統(tǒng)計報表。另外還負(fù)責(zé)建立相關(guān)的技術(shù)檔案，進(jìn)行站內(nèi)設(shè)備和備份器材的統(tǒng)一管理，零配件庫存、入庫、出庫情況登記，制定各包機(jī)組維修計劃，存儲設(shè)備圖紙、設(shè)備運行記錄和播出記錄。文檔處理分系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)全站的文字處理和文件管理。


　　七、結(jié)束語


　　廣播電視地球站微機(jī)管理控制系統(tǒng)由微機(jī)實時監(jiān)控系統(tǒng)和行政管理系統(tǒng)兩部分聯(lián)網(wǎng)組成。微機(jī)實時監(jiān)控系統(tǒng)采用開放式結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展性強(qiáng)，方便于以后系統(tǒng)設(shè)備的添加和改造。該微機(jī)實時監(jiān)控系統(tǒng)的使用，使我站的自動控制、信號監(jiān)測水平有了很大的提高，為安全播出提供了可靠的技術(shù)保證。為站內(nèi)機(jī)房無人值班、有人留守打下了基礎(chǔ)。而行政管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)站內(nèi)的日常事務(wù)管理，降低了勞動強(qiáng)度，實現(xiàn)了辦公自動化。整個廣播電視地球站微機(jī)管理控制系統(tǒng)支持網(wǎng)絡(luò)化運行，將來通過與廳、臺的微機(jī)聯(lián)網(wǎng)，還可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)上辦公。



　　
摘自　全國衛(wèi)星廣播網(wǎng)