天馈线智能监测系统的应用

武建平

(山西广播电视无线管理中心，山西 太原030001)

0 引言

2017年以后，国家广电总局提出了发展智慧广电、智慧台站等概念要求，为了积极响应广电总局的号召，单位在近几年引进了台站智能监测系统对台站的发射机、信号源、电力、环境等各个方面进行了智能化的监测、监管，但是在这套监测系统中缺少对天馈线系统的监测，天馈线系统还是主要依靠人工定期巡检来发现问题[2]，为此单位从南京中儒公司采购了这套专门针对天馈系统的智能监测系统对天馈系统进行智能化的监测。

1 需求分析及系统概述

本套系统的引进主要就是为了时刻对天馈线系统的各个环节进行全方位的监测，以便能够帮助台站的值机人员及早发现天馈线系统的小问题后迅速加以修复，以避免天馈系统发生大面积的损坏从而影响安全播出。

由于本套智能监测系统的引进属于试验性使用，本套系统目前只准备在台站的其中一幅主用天线上使用。主用天线为3台发射机共用，经与厂家协商，在16个天线分馈线、两个功分器、开关板两路、多工器一路，共21个地方需要采集信号。

系统采集到的天馈信号包含输入功率、输出功率、驻波比、温湿度。系统的驻波比报警门限可设置，当主馈管驻波比大于1.4的时候，系统能够进行声光电报警，系统的显示分辨率为1W，测量误差小于10%，配合PC主机，系统软件除了能将采集回来的数据以更加直观的图形化方式展现在显示器上，系统还能实现历史数据分析、报警、记录查询、远程监测等功能。

2 系统构成介绍

如图1所示，在天馈系统的各个环节都有采集器，采集器作为系统的信息获取器，能够精准的根据各个环节显示的发射功率和反射功率以及温湿度等信号，在铁塔上的采集器会通过铁塔上的天线信号回传器将信号传输给机房中的信号处理器，机房中的采集器则直接与信号处理器连接，所有的采集器回传的信号都将通过信号处理器复合为一路信号传输给在机房中的服务器，最后在服务器的软件中对回传信号进行处理和显示,从而使得台站工作人员能够实时观测天馈系统的各个数据信息，从而判断出天馈系统是否工作正常。只要某段线路出了问题那么之后的线路环节都会显示异常的驻波比[3]，从而能够快速的确定故障点，为台站排除故障提供帮助。

图1 系统构成分布图

2.1 系统硬件组成

1)天线单元信号采集器

天线单元信号采集器是本系统主要的采集器件，主要依靠内部的定向耦合器以及高速模数转换芯片将模拟数据转化为数字信号[4]。采集器能够在-40 ℃～80℃环境下工作，具有0.5db的精度，主要安装方式为串联在天馈系统各个环节，负责精确采集发射功率、反射功率、温湿度等需要采集的信号。

图2 天线单元信号采集器

2)天线信号处理器

天线信号处理器位于机房中与服务器连接，主要负责将回传回来的采集信号汇总，通过防水航空插头回传给服务器。

图3 天线信号处理器

3)天线信号回传器

由于台站的铁塔高达120米，在铁塔顶端的信号采集器多达18个，要将采集信号连接到地平面的机房中，为了方便信号的回传，天线信号回传器主要便是将铁塔顶端的信号采集器信号汇聚复合为一路信号，并将此路信号通过一根信号线回传连接到机房天线信号处理器，从而将铁塔顶部采集器信号回传给系统。

2.2 系统软件结果展示

1)登录系统

通过在服务器上点击系统软件的快捷图标打开软件，进入登录界面，输入用户名和密码，就可以正式登陆软件系统，最初的系统画面默认为监测画面一。

如图所示，监测画面一清晰的展示了九个采集器的入射功率、反射功率并将计算好的驻波比显示到面板上。

图4 系统监测画面

2)报警设置

通过查看系统画面，点击工具栏的报警设置，我们设置报警阈值。经实际测量值发现，天馈系统不少节点的的驻波比在1.40左右，按照标准1.1的驻波比，应当设置为1.40，但是实际阈值我们将某些节点的报警阈值设置为1.70，某些节点设置为1.4，防止系统频繁报警。

图5 报警阈值设置

3)历史报表

通过点击工具栏的入射反射报表，就可以进入报表栏，通过设置起始时间、时间间隔、时间长度，可在设置的一段时间内查看节点的驻波比。如果需要，也可以将驻波比导出为EXCEL文件。我们可以看到如下图内前节点的入射功率以及反射功率的详细数值，其精确度达到2个百分点。

图6 历史驻波比报表查看

4)历史曲线

通过点击右侧的驻波点，以及类似历史报表设置时间段，界面会按照曲线跨度来显示各路采集点的驻波曲线，可同时显示所有采集点的驻波曲线，也可以把不需要的驻波曲线点击取消，只保留需要查看的某几路驻波曲线。按照《广播电视安全播出管理规定》的要求，历史记录将会保存一年，以备意外发生能够查看情况。

3 系统安装过程注意事项

1)天馈线智能监测系统安装必须要将一部分设备安装到铁塔上面，需要厂家以及台站的登高人员高空作业，在此过程中一定要做好防护，保障好作业人员的人身安全[5]。

2)由于各个采集节点是必须要串联到天馈系统中，在系统未安装前，首先用驻波比测试仪测试了天馈系统的驻波比，在安装后与系统的驻波比作对比，未发现差异，证明厂家的安装良好，未对驻波比产生不良影响。

3)厂家提供的服务器是工业级的，实际上台站现在都是空调机房，机房中灰尘等很少，完全可以用普通的服务器以节省开支。

4 结语

通过这套系统，台站的工作人员能够实时掌握天馈系统的数据参数，同时也能查看过去一年内的天馈系统数据参数，利用天馈系统前后数据的对比，能够及时的发现某些节点的驻波比异常变化，这极大的方便了台站工作人员对安全播出的保障。由前面各图中的数据显示出了台站天馈系统的某些节点驻波比稍微有点高，当然目前的驻波比对安全播出的影响不大，但是要是驻波比发生急剧恶化，就要尽快对天馈系统进行维修和更换了。

本套系统虽然实现了天馈系统监测所需要的基本功能，但是由图3可知系统的天线信号处理器使用的接口不是常用的网络接口，要是使用网络接口，就可以通过路由等设备将信号接入到台站的自台监控系统中，系统的使用也将更加灵活，也希望厂家后续推出基于网线IP传输协议的天馈线监测系统。

对于台站整体的监测系统来说，天馈线智能监测系统是比较简单的，不像自台监控系统一样出现很多大大小小的问题，由于天馈系统本身比较稳定，对于天馈线系统监测的产品也很稀缺，本天馈线智能监测系统也算是一种创新，是在细节上对智慧台站的详细补充。在系统安装的过程中，台站的工作人员积极参与以及进行危险的高空作业。在此也感谢台站工作在第一线的工作人员。