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摘 要 對廣播發(fā)射機播出質(zhì)量和效果的監測，是確保廣播節目播出不間斷、高質(zhì)量播出的技術(shù)保障;本文簡(jiǎn)要介紹了NRD-545超外差式調幅接收機的工作原理，對該接收機功能、特點(diǎn)及主要電路進(jìn)行了分析探討;針對發(fā)射機自臺播出頻率的開(kāi)路監測，如：發(fā)射機出現的停、劣播時(shí)聲、光、電報警提示，廣播節目信號監測、報警信息的獲取、存儲、查詢(xún)等，論述了基于Visual C++設計開(kāi)發(fā)的NRD-545接收機監測和記錄數據的軟件系統的設計與應用，實(shí)現了發(fā)射臺運維模式的轉變，滿(mǎn)足了遠程開(kāi)路監測的需求。
關(guān)鍵詞 發(fā)射機 監測系統 NRD-545接收機 VC++ 串口通信
中圖分類(lèi)號：TN911.6 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2015.07.069
Self Open Circuit Monitoring System Based on NRD-545-type Receiver
WANG Yanzhou
（State Press and Publication Administration of Radio， Wuqier Station， Beijing 101109）
Abstract Broadcast transmitter for broadcast quality and effectiveness of monitoring is to ensure uninterrupted broadcast radio programs， broadcast-quality technical support; This paper describes the working principle of NRD-545 AM superheterodyne receiver， the receiving machine functions， features and main circuit are analyzed and discussed; for the transmitter from the open aired monitoring frequencies， such as： a transmitter stopped appearing， when sowing bad sound， light， electricity， alarm， broadcast program signal monitoring， alarm information acquisition， storage， query， discusses the design and application based on Visual C ++ design and development of NRD-545 receiver software to monitor and record data of the system to achieve a shift transmitting station operation and maintenance mode， and meet the need of an open remote monitoring.
Key words transmitter; monitoring system; NRD-545 receiver; VC++ ; serial communication
0 引言
自臺監測是做好電臺安全播出工作的重要環(huán)節。通過(guò)自臺監測可以及時(shí)了解設備播出情況，及時(shí)發(fā)現由于設備故障或人為過(guò)錯造成的停播、錯播和播出質(zhì)量問(wèn)題，對避免或減少停播時(shí)間，提高播出質(zhì)量，起到監督和檢查的作用。
廣播發(fā)射機播出質(zhì)量效果自臺監測有閉路自臺監測和無(wú)線(xiàn)開(kāi)路監測兩種。閉路監測是從發(fā)射機輸出端通過(guò)電纜直接采集輸出信號，對發(fā)射機本身輸出進(jìn)行監測;而開(kāi)路監測是針對發(fā)射機通過(guò)天線(xiàn)發(fā)射出的信號進(jìn)行的監測，對這種信號的監測會(huì )受到大氣層、建筑物等外界干擾。因此，通過(guò)開(kāi)路監測的手段可以實(shí)時(shí)地了解到服務(wù)區接收的效果，可以詳細地記錄發(fā)射機播出質(zhì)量和停、劣播報警信息，并能及時(shí)地發(fā)出預先設計的聲、光、電告警提示值班人員，以保證值班人員在進(jìn)行其它操作時(shí)仍可以實(shí)時(shí)監測各發(fā)射機的播出情況，避免出現長(cháng)時(shí)間的停、劣播而無(wú)人發(fā)現的情況。本文筆者基于已具有閉路的自臺監測系統的發(fā)射臺由于遠程監測仍存在不足，應用以VisualC++研發(fā)建立了一個(gè)自臺開(kāi)路監測系統進(jìn)行論述，旨在提高發(fā)射機自臺播出質(zhì)量效果的監測智能化水平。
1 NRD-545接收機的工作原理與功能
NRD-545接收機是JRC在1998年推出的產(chǎn)品，這臺接收機的最大的特點(diǎn)就是用軟件在DSP上處理中放以后的全部電路。我臺的NRD-545接收機使用了超外差式調幅收測的方式，對AM廣播進(jìn)行自臺監測。
1.1 超外差式調幅接收機的工作原理
圖1 超外差式調幅接收機的工作原理
超外差式調幅接收機的工作原理如圖1所示，輸入回路從天線(xiàn)上的感應信號中選出某一高頻調幅廣播信號，送入變頻器與本機振蕩信號混頻，產(chǎn)生一個(gè)調制內容相同的中頻調幅信號，經(jīng)中頻放大器放大，然后由檢波器解調，輸出音頻信號。再經(jīng)低放和功放，通過(guò)揚聲器發(fā)出聲音。
1.2 NRD-545接收機各模塊組成及功能
NRD-545接收機模塊組成如圖2所示，下面就主要電路進(jìn)行分析討論。
（1）輸入回路：為了增強接收到的高頻信號，我們將接收機天線(xiàn)接在一個(gè)網(wǎng)面天線(xiàn)上。接收到的高頻信號進(jìn)入輸入調諧回路變?yōu)楦哳l電流，然后在眾多高頻信號中，選擇與輸入調諧回路相同的載波頻率的信號進(jìn)入接收機。
（2）變頻和本機振蕩：從輸入回路接收的調幅信號和本機振蕩器產(chǎn)生的高頻等幅信號一起送到一個(gè)三極管高頻放大器。不論原來(lái)輸入信號的頻率是多少，經(jīng)過(guò)變頻以后都變成一個(gè)固定的中頻，然后再送到中頻放大器繼續放大。以上三種頻率之間的關(guān)系可以用下式表達：本機振蕩頻率-輸入信號頻率 = 中頻
（3）中頻放大及檢波：NRD-545接收機是一臺三次變頻的超外差接收機，第一中頻70.455MHz，第二中頻455KHz，第三中頻20.22KHz。經(jīng)過(guò)中放后，中頻信號進(jìn)入檢波級，檢波級也要完成兩個(gè)任務(wù)：一是在盡可能減小失真的前提下把中頻調幅信號還原成音頻。二是將檢波后的直流分量送回到中放級，控制中放級的增益，使該級不致發(fā)生削波失真。
（4）自動(dòng)增益控制：由于各發(fā)射機的天線(xiàn)方向不同，所以它們在接收機天線(xiàn)中產(chǎn)生的感應電壓也相差不同。為了平衡強弱之間的差異，我們必須要使整機的增益能自動(dòng)地進(jìn)行控制。
（5）前置低頻電壓放大電路：低頻放大電路由小信號放大器組成，作用是將檢波后的信號的電壓進(jìn)行放大。
（6）功率放大電路：低頻功率放大電路是由功率放大器組成，用來(lái)放大出較大的電壓和電流，向揚聲器提供所需的推動(dòng)功率，能安全，高效率，不失真地輸出所需信號功率。
2.3 計算機操控NRD-545接收機
NRD-545是配有RS-232C接口的標準化設備，可以由計算機對其進(jìn)行各種控制。用6ZCJDOO350 RS-232C電纜連接計算機和NRD-545。也可以用商品RS-232C電纜（交叉連接，DSUB-25針公-公接口）。
在利用自臺監測系統對NRD-545接收機進(jìn)行控制之前，需要先設置好計算機COM口的通訊參數。通訊波特率：4800bps;數據長(cháng)度：8bits;停止位：1;奇偶校驗：無(wú);X參數：無(wú)。
在設置好這些通訊參數后，便可以對接收機進(jìn)行控制了。該控制過(guò)程是由計算機向NRD-545接收機輸入代碼來(lái)發(fā)出操作指令，如“H1CR”，CR是分隔符代表回車(chē)，這個(gè)操作命令表示計算機控制開(kāi)。
3 自臺開(kāi)路監測系統的關(guān)鍵技術(shù)
3.1 系統環(huán)境
操作系統：Windows XP
開(kāi)發(fā)環(huán)境：MySQL Server 5.0
開(kāi)發(fā)語(yǔ)言： VC++ 8.0.
開(kāi)發(fā)工具：Microsoft Visual Studio 2005
3.2 主要關(guān)鍵技術(shù)
自臺開(kāi)路監測系統中，主要使用了如下關(guān)鍵技術(shù)：
（1）MFC：MFC（Microsoft Foundation Classe），是一個(gè)微軟公司提供的類(lèi)庫，以C++類(lèi)的形式封裝了Windows的API，并且包含一個(gè)應用程序框架，以減少應用程序開(kāi)發(fā)人員的工作量。其中包含的類(lèi)包含大量Windows句柄封裝類(lèi)和很多Windows的內建控件和組件的封裝類(lèi)。MFC實(shí)際上是微軟提供的，用于在C++環(huán)境下編寫(xiě)應用程序的一個(gè)框架和引擎。VC++是Windows下開(kāi)發(fā)人員使用的專(zhuān)業(yè)C++ SDK（Standard SoftWare Develop Kit，專(zhuān)業(yè)軟件開(kāi)發(fā)平臺），MFC就是掛在它之上的一個(gè)輔助軟件開(kāi)發(fā)包。MFC作為與VC++血肉相連的部分。
（2）MySQL：MySQL是一個(gè)開(kāi)放源碼的小型關(guān)聯(lián)式數據庫管理系統，開(kāi)發(fā)者為瑞典MySQL AB公司。目前MySQL被廣泛地應用在中小型系統中。MySQL數據庫的優(yōu)點(diǎn)：支持5000萬(wàn)條記錄的數據倉庫;適應于所有的平臺;是開(kāi)源軟件，版本更新較快;性能很出色，數據庫與磁盤(pán)非常地兼容而不占用過(guò)多的CPU和內存。MySQL可以運行于Windows系統而不會(huì )發(fā)生沖突，在UNIX或類(lèi)似UNIX系統上運行則更好。正由于其體積小、速度快、總體擁有成本低，尤其是開(kāi)放源碼這一特點(diǎn)，許多企業(yè)選擇了MySQL作為服務(wù)器數據庫。
（3）串口通信： 串口是計算機上一種非常通用的設備通信協(xié)議。大多數計算機包含兩個(gè)基于RS232的串口。串口通信的概念非常簡(jiǎn)單，串口按位（bit）發(fā)送和接收字節。盡管比按字節（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線(xiàn)發(fā)送數據的同時(shí)用另一根線(xiàn)接收數據。它很簡(jiǎn)單并且能夠實(shí)現較遠距離通信。
（4）多線(xiàn)程： 因為程序調度的基本單元是線(xiàn)程，一個(gè)單線(xiàn)程應用程序一次只能運行在一個(gè)處理器上。在雙處理器系統中，對于一個(gè)單線(xiàn)程程序來(lái)說(shuō)則放棄了其中一半的空閑CPU資源。從另一方面來(lái)看，擁有多個(gè)活躍線(xiàn)程的程序可以同時(shí)在多處理器上運行。恰當地使用線(xiàn)程時(shí)，可以降低開(kāi)發(fā)和維護的開(kāi)銷(xiāo)，并且能夠提高復雜應用的性能。線(xiàn)程通過(guò)把異步的工作流程轉化為普遍存在的順序流程，使程序模擬人類(lèi)工作和交互變得更容易了。另一方面，它們可以把復雜、難以理解的代碼轉化為直接、簡(jiǎn)潔的代碼，這樣更容易讀寫(xiě)及維護。線(xiàn)程在GUI應用程序中是非常有用的，可用來(lái)改進(jìn)用戶(hù)接口的響應性，并且在服務(wù)器應用中，用于提高資源的利用率和吞吐量。
4 自臺開(kāi)路監測系統的功能設計與實(shí)現
4.1 系統的主要功能
圖3 系統功能框圖
圖4 系統主界面
自臺開(kāi)路監測系統主要由四個(gè)功能模塊組成，系統功能圖如圖3所示。
（1）廣播監測：實(shí)時(shí)監測自臺所有發(fā)射機的播音狀態(tài)，依照節目運行圖設置，采用輪詢(xún)的方式進(jìn)行采集頻率信號強度信息，如果信號強度低于系統設定的報警門(mén)限，則采用聲光報警兩種方式來(lái)處理報警信息。（2）運行圖設置：根據頻調處頻率變動(dòng)通知單，設置自臺發(fā)射機不同頻率不同節目語(yǔ)言的播音時(shí)間。（3）參數設置：設置本機連接串口信息和NRD-545監測參數，以達到所需要求的監測效果和指標。（4）日志查詢(xún)：根據用戶(hù)要求查詢(xún)出所對應發(fā)射機的報警日志信息。
系統主界面如圖4所示。
4.2 廣播監測
4.2.1 運行圖實(shí)時(shí)監測
運行圖實(shí)時(shí)監測，即按照運行圖時(shí)間片進(jìn)行監測任務(wù)?，F以輪詢(xún)過(guò)程中單部發(fā)射機為例講述監測流程，如圖5所示。當監測到某發(fā)射機時(shí)，首先獲取當前系統時(shí)間，然后與保存在內存中的播音運行圖進(jìn)行比較，判斷此時(shí)間是否有播音任務(wù)，如果沒(méi)有，則監測下一部發(fā)射機，如果存在播音任務(wù)則進(jìn)入數據采集模塊，數據采集模塊會(huì )向NRD-545接收機發(fā)送獲取某頻率的信號強度請求信息，NRD-545接收機收到請求信息后會(huì )把該頻率的信號強度作為回復信息傳給數據采集模塊，回復信息的格式為Mnnn，其中nnn三位為信號強度值。為了保證監測的正確性，數據采集模塊將發(fā)送五次相同頻率的請求信息，獲取五個(gè)回復信息后進(jìn)入數據處理模塊，此模塊的作用是對五個(gè)非線(xiàn)性信號強度值進(jìn)行處理，得出一個(gè)均值作為當前的信號強度比對值，然后與用戶(hù)設定好的報警值繼續比較，如果不符合報警范圍，則在相應的發(fā)射機狀態(tài)顯示為綠色，如圖6所示。如果符合報警范圍，則進(jìn)入報警處理模塊。報警處理模塊會(huì )使系統發(fā)出報警聲，并在系統監測界面上在相應的發(fā)射機狀態(tài)上顯示為紅色，如圖7所示，同時(shí)系統會(huì )把此次報警的信息顯示在系統報警信息記錄表格中，如圖8所示，并把此報警信息存入數據庫以便日后查詢(xún)。以具有20部發(fā)射機的發(fā)射臺為例，經(jīng)實(shí)測，如全部處于播音狀態(tài)，系統輪詢(xún)一周期大約需要25秒鐘左右，極大地提高了收測效率。
圖5 單部發(fā)射機實(shí)時(shí)監測流程框圖
4.2.2 臨時(shí)調度監測
當有臨時(shí)調度任務(wù)發(fā)生時(shí)，用戶(hù)可在臨時(shí)監測輸入框中輸入臨時(shí)調度頻率后點(diǎn)擊“臨時(shí)監測”按鈕便可控制接收機收測該頻率的播音效果，如圖9所示。
4.3運行圖設置
（1）運行圖增加：如圖10所示，用戶(hù)選擇所需改變運行圖的發(fā)射機，按照實(shí)際頻率變動(dòng)通知填寫(xiě)頻率、開(kāi)始時(shí)間、結束時(shí)間、周期、節目信息后進(jìn)行添加時(shí)間片操作，然后系統會(huì )校驗此時(shí)間片的工作，判斷頻率格式信息是否正確，開(kāi)始時(shí)間和結束時(shí)間是否合法，周期是否選中，是否與已存在的時(shí)間片信息時(shí)間所有沖突，如果校驗失敗，系統會(huì )提示相應的錯誤信息，如果校驗成功，系統把此時(shí)間片存入數據庫。
（2）運行圖查詢(xún)：如圖11所示，用戶(hù)選擇所需查詢(xún)發(fā)射機，系統將顯示出所對應發(fā)射機運行圖。用戶(hù)可選擇其中某行時(shí)間片數據后點(diǎn)擊右側刪除按鈕進(jìn)行刪除時(shí)間片操作。
圖6 正常狀態(tài)界面 圖7 告警狀態(tài)界面
圖9 臨時(shí)頻率監測界面
（3）運行圖合成：運行圖合成，即把發(fā)射機存儲在數據庫中的時(shí)間片按播音時(shí)間順序按實(shí)際播音要求合成監測運行圖，系統以此來(lái)執行實(shí)時(shí)監測任務(wù)。合成的流程如圖12所示，系統首先從數據庫中取出時(shí)間片數據，現以單部發(fā)射機運行圖合成為例說(shuō)明，首先把單部發(fā)射機時(shí)間片進(jìn)行排序，因為每部發(fā)射機時(shí)間片數量通常不會(huì )超過(guò)20，所以在排序算法中選擇適合數據量小的直接插入排序算法，排序結束后，進(jìn)行時(shí)間片處理工作。時(shí)間片處理，主要針對一個(gè)結束時(shí)間和一個(gè)開(kāi)始時(shí)間相同的兩個(gè)時(shí)間片的處理，即實(shí)際情況中的倒頻操作，如果兩個(gè)頻率相同，則進(jìn)行時(shí)間片合成處理，如果兩個(gè)頻率不同，則后者的開(kāi)始監測時(shí)間延遲3分鐘，3分鐘作為發(fā)射機正常倒頻時(shí)間，以防止系統誤報警。最后，每部發(fā)射機把各自的排序處理好的運行圖存入內存，形成運行圖內存數據庫，這里采用內存數據庫的目的，在于減少與數據庫的操作，直接從內存中讀取以增加系統監測的效率。
圖12 運行圖合成流程框圖
圖13 參數設置界面
4.4 參數設置
參數設置界面如圖13所示。用戶(hù)可在參數設置中，選擇計算機上與NRD-545接收機連接的串口號;可選擇NRD-545接收機是否采用衰減器，在欲接收信號收到強信號阻塞時(shí)，使用衰減;可設定NRD-545接收機靜噪值，即噪聲抑制電平，
其可以消除無(wú)信號時(shí)的噪聲，設定值的范圍在0～255之間;可設定報警值，作為監測系統中判斷是否報警的一個(gè)重要參數。在校驗用戶(hù)報警值合法性上，采用正則表達式判斷。正則表達式，在計算機科學(xué)中，是指一個(gè)用來(lái)描述或者匹配一系列符合某個(gè)句法規則的字符串的單個(gè)字符串，這里判斷字符串是否為整數或小數采用的正則表達式為"^＼＼d+（＼＼.？＼＼d+）$|^＼＼d+$"。
4.5 日志查詢(xún)
日志查詢(xún)功能如圖14所示，用戶(hù)可設定查詢(xún)條件，查詢(xún)到某發(fā)射機在某段日期內的報警日志信息。
5 結束語(yǔ)
以上是應用VisualC++研發(fā)建立的自臺廣播發(fā)射機播出質(zhì)量及效果開(kāi)路監測系統。系統投入使用以來(lái)，各項功能的獨立性、可靠性、穩定性得到驗證，各項技術(shù)指標達到設計要求。實(shí)踐應用證明，該系統在減輕工作人員的勞動(dòng)強度，提高了工作效率，保障安全傳輸發(fā)射方面起到良好的效果。
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