对新形势下大功率中短波广播发射台站安全播出系统架构

对新形势下大功率中短波广播发射台站
安全播出系统构架的探讨
贾宏春
摘要：本文从中短波广播发射台站技术运维的视角提出了安全播出系统构架模型，探讨了系统不同层次的功能和联系，阐述了表征系统功能的主要指标，提出了提升系统功能的建议。

关键词：中短波广播发射台站；安全播出；系统构架；维护管理
1前言
随着科技进步，计算机技术和网络技术在广播发射台站得到了广泛应用，设备运行维护管理以及发射台的日常管理正在由传统方式向信息化方式转变，维护管理的新理念正在形成。

本文从发射台站技术运行维护的视角，用系统思维的方式对新形势下中短波广播发射台站安全播出系统构架、系统性能指标以及如何提升系统性能进行了探讨。

2中短波广播发射台站安全播出系统构架
图1 广播发射台站播出系统架构模型
广播发射台站的基本功能是把声音广播信息加载到规定频率的电磁波上，并按照规定的时间、功率、技术指标传输到规定的服务区域。

2.1安全播出系统构架模型
设备固态化、数字化、智能化，系统大功率、高效率、高质量，管理信息化、标准化、人性化，是大功率广播发射台站的基本特征和发展方向。

与之相适应的安全播出系统构架从功能逻辑上可以分为三个层次，即物理层、管理层和决策层。

如图1所示。

2.2各层次的功能特点和相互关系
（1）物理层实现系统功能的物质基础，决定了系统运行的指标。

物理层的主体是播出设备子系统以及相应的运维标准。

图2所示为播出设备子系统框图，其中，节传子系统、发射机子系统、天线交换开关子系统、天馈线子系统以及电源子系统组成了能够实现系统功能的小系统配置，可称为核心配置。

环境监控子系统的主要功能是实现对发射环境温度、通风、空调、安全、防火等系统的监测、报警及相关控制，服务于核心配置。

自台质量监测子系统的主要功能是按照运行图和相关技术标准，通过实时检测发射机输出功率、调幅度以及载波频率等参数，实现对发射质量的监视，质量不合格时及时报警。

信息化管理技术平台的作用主要是利用计算机控制技术以及网络技术实现对各个子系统的操作、监视、报警以及相关数据的存储、传输和利用。

图3 运维管理子系统功能结构
值得注意的是，物理层各子系统对整个安全播出系统可靠性的影响是不一样的，对系统可靠性影响大的是核心配置。

根据无线局多年的设备故障统计结果可以看出，长时间的播
出事故几乎都源于核心配置，因为核心配置是维持系统功能的后一道防线。

由于在极端情况下，核心配置能够脱离自动化系统独立运行，所以，信息化管理技术平台造成大停播的概率较小。

自台质量监测子系统和环境监控子系统很少形成停播事故的直接原因，但容易形成停播事故的间接原因和基础原因。

（2）管理层维持和改进物理层功能的综合管理行为，直接服务于物理层。

管理层的主体是运维管理子系统以及相应的管理标准。

图3所示为运维管理子系统，主要由设备运行管理、设备维护管理、教育培训管理、技术安全管理、技术组织管理、法律政策执行以及播出文化建设等内容组成，其中设备维护管理行为又可细分为设备维修、备件管理、技术资料管理、技术统计和技术“挖、革、改”管理等。

管理层是运维工作的执行层，是保证运维活动落实效果的关键。

同时，管理层也是管理创新的思想源泉以及整个安全播出系统运转的驱动力所在。

决定管理层运行水平的核心要素是：维护管理人才、维护管理机制、维护管理理论（理念）。

（3）决策层决定管理层运维综合行为的指导思想，是把创新思维转化为创新实践的关键环节，直接作用于管理层。

运维决策不是领导决策，而是全员参与的决策。

运维活动不是简单的重复，而是一个不断提高认识，不断改进方法、不断改善效果的动态过程。

运维活动的创造性思维主要来源于运维管理实践。

如图1所示，衡量物理层运行效果的是运维标准，衡量管理层效果的是管理标准，分析问题、解决问题、总结经验的过程就是创造性思维形成的过程。

运维活动的创造性思维主要表现在技术创新、管理创新、机制创新以及理念和理论创新几个方面。

3衡量安全播出系统性能优劣的常用指标
3.1可靠性指标—停（劣）播率
按照我国国家标准可靠性基本名词术语及定义GB/T3187—1994规定的可靠性定义：“产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。

”这里产品是广义的，对于发射台站应理解为安全播出系统。

发射台停（劣）播率指标和系统可靠性指标之间有一对应关系，即停（劣）播率低，则表示可靠性高，停（劣）播率高，则表示可靠性低。

因此，停（劣）播率指标可以代表运维系统的可靠性。

停（劣）播率=停
播音时间（小时）
停（劣）播时间（秒）×100％（秒/百小时） 假设某台停播率为10秒/百小时，则相应的系统失效概率（停播概率）F 为： F=10秒/（100×3600）秒=2.8×10
-5 相应的可靠概率R 为：
R=1-F=1-2.8×10-5=0.999972
停播率指标具有以下属性
（1）分台内停（劣）播率和台外停（劣）播率。

台内停（劣）播率指在系统规定的运行条件下，系统失效的概率。

规定的条件主要指台内不可控的环境温度、海拔高度、外电、真空器件质量、节目传输以及自然灾害等因素决定的条件，超出规定条件的停（劣）播率为台外停（劣）播率。

（2）衡量停（劣）播的界限包括系统功能失效和性能指标下降。

（3）停（劣）播率反映的是整个安全播出系统的可靠性，而不是播出设备的可靠性。

同样的一个设备故障，因技术管理水平和人员业务素质的差异造成的停播事故的结果千差万别。

（4）停播率指标不能全面反映一个台的实际设备维护水平，因为自台代播、台际代播以及设备的容错能力掩盖了实际设备发生故障时造成停播的情况，低的停播率指标不能完全代表好的实际设备维护能力。

因此，有必要引入故障率指标，由停播率、故障率共同来评价运维系统，可以更好的指导维护工作。

故障率单位为次/千小时，即：
故障率=
播音时间（小时）
故障次数（次）×1000％（次/千小时） 3.2广播质量指标―“三满”指标 发射机广播质量一般包括电声指标（杂音电平、失真度、频率响应）、载波功率、调幅度、频偏容限度、残波辐射、串音以及播出事故等。

其中满播出时间、满载波功率、满调幅度三项指标被称为“三满”，是影响广播质量和效果的主要因素。

服务区的收听效果由边带波功率决定。

以调幅双边带（AMDSB ）为例：令P C 为载波功率，m 为调幅度，ω为载波角频率，Ω为调制信号角频率，P （ω+Ω）为边带波功率，则
P （ω±Ω）=
21㎡P C （1） 由（1）式可知，边带波功率和调幅度的平方成正比，和载波功率成正比，“三满”指标的重要性由此体现。

但应该注意，“三满”指标仅代表发射台站的技术指标，并不代表服务区的实际覆盖效果。

3.3广播效果指标—“SINPO ”
广播效果系指某一特定的广播电台在它的服务区或在某一特定的地点上，收听该电台播音的综合评价。

按现在广播发送设备的技术水平，影响播出效果的主要因素是“三满”指标、广播信道以及接收点的电磁环境等。

其中发射台可控的因素主要是“三满”指标和天馈线的参数。

广播效果的评价一般采用国际上通用的“SINPO ”五项符号评定。

综合评价分五个等级。

每项符号的含义及等级标准如表1所示。

4提升安全播出系统能力的几点建议
4.1建立维护管理的理念，改变重技术、轻管理的现象
维护管理不等同于设备维护。

维护管理是在设备维护的基础上发展起来的，可见，维护管理不是单纯的技术工作，也不仅仅是技术人员的事。

目前，广播发射台站重技术、轻管理的根本原因是维护理念仍停留在设备维护层面上，还普遍没有上升到维护管理的层面，运维活动还主要是技术人员的事，还没有真正成为全体员工的事。

4.2实现现代化管理方式和传统管理方式的无缝连接
发射台站的现代化管理主要指以信息化为手段的集约化管理方式。

图4所示为无线局中短波发射台站安全传输发射自动控制平台方框图（台站技术平台）。

在注意到信息化管理手段优点的同时，必须注意到在目前信息化水平下的不足之处：（1）并非任何场合信息化都能代替人。

例如，发射机自动化系统能够准确进行开关机操作、故障报警等，却不能发现设备发出的异常声响、异常气味，不能处理开机过程中出现的设备故障等等。

（2）信息化管理是一个按预定程序执行的过程，执行效果取决于事先程序的科学性和完备性。

因此，信息化管理的大缺点是不易产生创造性思维。

人永远是运行维护的主体，信息化是人类功能的扩展。

现代化管理方式和传统管理方式在功能上的无缝连接是管理方式转变的基本要求。

4.3加快运行维护标准体系的建设
运行维护标准是发射台站质量管理的依据。

标准主要有设备运行指标类、设备运行指
标测量方法类、安全及维护规程类、设备配备定额类等等。

如图1所示，由于标准是检验运行维护工作和管理工作实际效果的依据，是人们创造性思维产生的重要条件，因此，标准是否科学、完备对整个安全播出系统的影响非常大。

技术进步和维护水平的提高推动标准的发展，标准的发展又促进维护水平的提高。

在注意到信息化管理手段优点的同时，必须注意到在目前信息化水平下的不足之处：
（1）并非任何场合信息化都能代替人。

例如，发射机自动化系统能够准确进行开关机操作、故障报警等，却不能发现设备发出的异常声响、异常气味，不能处理开机过程中出现的设备故障等等。

（2）信息化管理是一个按预定程序执行的过程，执行效果取决于事先程序的科学性和完备性。

因此，信息化管理的大缺点是不易产生创造性思维。

人永远是运行维护的主体，信息化是人类功能的扩展。

现代化管理方式和传统管理方式在功能上的无缝连接是管理方式转变的基本要求。

4.3加快运行维护标准体系的建设
运行维护标准是发射台站质量管理的依据。

标准主要有设备运行指标类、设备运行指标测量方法类、安全及维护规程类、设备配备定额类等等。

如图1所示，由于标准是检验运行维护工作和管理工作实际效果的依据，是人们创造性思维产生的重要条件，因此，标准是否科学、完备对整个安全播出系统的影响非常大。

技术进步和维护水平的提高推动标准的发展，标准的发展又促进维护水平的提高。

（1）标准应随着播出水平的进步及时补充和修订，避免标准过低和无标准的真空期过长。

（2）标准体系应该细化。

目前，在实际维护工作当中方法类的标准还比较少，在一定程度上影响了维护工作的质量。

例如，天馈线系统维护规程要求在入冬和入夏前要调整天线幕和馈线的张力，但在实际维护工作当中没有具体的方法标准可循，全凭天线工的经验调整，不同的人调整结果不同。

对于十分昂贵的大型真空器件（如电子管、真空电容）等，在维护当中同样缺乏规范统一的方法等等。

对于技术管理方面的标准更是缺少。

4.4合理配置系统资源
播出资源的合理配置能提高资源的利用率，当播出系统设备出现故障时可以大限度的采取播出事故快速处理流程，从而提高系统的播出能力。

（1）对影响系统资源利用率的关键环节进行技术改造，提高设备利用率。

以短波发射台为例，从整个播出设备系统看，短波天线交换开关子系统对提高播出资源利用率影响大。

通过对短波发射台天线交换系统的改造，多可以使天线设备的利用率提高40%以上。

（2）充分利用备件资源，创新备份手段。

故障处理原则是快速而安全。

采用备份手段是好的方法之一。

采用电路功能单元并联的方式提高可靠性。

采用并联系统设计是提高系统可靠性的常用手段，在传输发射系统应用广泛。

设并联系统的可靠性为Rs ，并联单元的可靠性为Ri ，n 为并联单元个数，则：
Rs=1-∏=n i R 1i -1）（ 若并联单元的可靠性均为0.999，并联单元的个数为2，则：
Rs=1-∏=n
i R 1
i -1）（=1-（1-0.999）2=0.999999 可见，采用并联系统后，系统可靠性由0.999提高到了0.999999。

在实际维护工作中，通过技术改进，将备件安装到播出系统中去，形成并联系统，就可以提高运行的可靠性。

将单个备件组合为电路单元组合。

由于发射机电路复杂，很多故障难以在短时间准确定位。

按照一般的认识规律，故障定位越具体难度就越大，越粗线条就越容易。

将故障定位在电路板级是常用的故障排除方法，当板级故障定位难以确定时，更换电路单元组合排除故障的效率更高。

例如DX600中波发射机TCU 组合、CCU 组合，M2W100kW 中波发射机控制单元组合等，都可以提前调试好，在处理疑难故障时会发挥很好的作用。

（3）合理分配播出任务。

播出任务主要反映在运行图上，播出任务的合理安排，不但有利于改善发射台自台代播的安排，而且有利于提高设备利用率。

各台站认真研究自台播出任务，向主管部门提出建设性调整意见，是很有价值的工作。

4.5加强安全播出系统驱动体系的建设
维持任何一种形态的系统运行都需要能量。

安全播出系统执行力不足是常见的问题，本质原因是整个系统缺乏强有力的驱动体系。

如图1所示，运维活动中的创新灵感是“能量发生器”，驱动体系是“能量放大器”，运维决策是“控制器”，运维管理是“执行器”，创新灵感能否变为系统的创新思维以至转化为实实在在的运维行为，关键在于系统驱动体系是否健全。

安全播出系统的驱动力主要来自以下三个方面：
（1）行政手段。

靠行政手段来落实工作，带有强制性，短期效果非常明显，缺乏持久性。

管理者强则执行力强，管理者弱则执行力弱；管理者勤则执行力强，管理者懒则执行力差。

（2）激励机制。

良好的激励机制把工作要求和个人需求有机的结合起来，是符合管理科学的人性化管理方式。

激励恰当，就能使员工产生长久的工作积极性。

（3）安全播出文化。

安全播出文化是人们在长期的运维实践中形成的关于值班、检修、故障处理、技术安全等方面的共识，是提高运维活动执行力的心理环境，对工作落实具有不可估量的积极作用。

目前，加强执行力主要依靠的是行政手段，激励机制还很不健全，对安全播出文化的力量更是认识不足。

要建立执行力的长效机制就必须完善驱动体系。

5结束语
本文的观点主要是立足于大功率中短波发射台站的技术维护工作提出的，其中蕴涵的基本道理对更大的系统或者更小的台站同样适用。

撰写本文的目的主要是和大家交流，由于认识水平所限，难免有错误和不妥之处，敬请批评指正。

参考文献
[1]GY/T225—2007《中、短波调幅广播发射机技术要求和测量方法》
[2]《质量管理与可靠性》；机械工业出版；社苏秦；主编
[3]《大功率新型短波发射机射放技术》；广电总局无线局；郭宝玺
[4]《发射台站安全传输发射自动控制平台技术规范（台站技术平台部分）》；无线局
[5]《广播接收与监测》；广电总局无线局
[6]《设备维护管理》；天津大学出版社；赵涛；主编。