广播电视发射台发射机房温度监测系统的设计与实现

摘　要　针对广播电视发射台发射机房现有的情况，为实现广播电视发射台发射系统真正意义的全自动，设计该系统。该系统可以对发射机房所设置的各个点进行温度的检测，以取代现有的靠人工记录，温度计显示的模式，有助于对整个发射系统参数的掌握并实现全自动控制。

关键词　发射机房　温度监测　RS485接口　SQL2000数据库　VB语言

中图分类号：TP311.52

文献标识码：A

目前我国大部分广播电视发射台均是由中央控制室和独立的发射机房构成，值班人员在中央控制室负责全部的播出业务。发射机房内无人值班，只进行定期的巡视。虽然现阶段机房安装的各种进口高功率发射机，性能稳定，自我保护功能完善，但目前发射机在一些关键点上设置的温度传感器，仅仅是为了保护设备安全的开关式传感器，无法在温度越限之前提供有效温度的信息，这就导致整个机房和重要设备的实时运行温度等数据信息不能及时反馈到中央控制室，这就成为整体可靠运行的一个缺口。鉴于此，安装一套监测范围广、采集精度高、运行稳定、报警灵敏的温度监测系统显得尤其重要，对当前“有人留守，无人值班”运行模式下的安全播出提供又一个可靠的保障。

本系统实现分为硬件设计和软件设计两方面：

1 硬件设计

1.1 系统构建

发射台内只有控制值班室是24小时有人值班，因此采集到的数据信息最后必须统一在控制值班室显示和报警。控制值班室和发射机房虽然在一栋建筑内，但相隔距离较远，而且发射机房也由主机部分、馈线部分和冷凝器设备等几个独立空间，面积大、设备多、分布广、传输距离远，另外需要温度检测的点比较多，直接由主机访问所有的传感器难度较大。因此整个系统必须采取分布式的架构，即每个机房作为一个独立单元，由一个下位机模块统一采集管理这些采集点，在中央控制室设立上位机，对所有的下位机进行统一的管理，形成上位机、下位机和传感器这种分布式系统架构，使结构清晰，管理方便，而且易于扩展。

在系统通讯方面，RS485接口规范的通信模式，传输速度快、抗干扰能力强、布线少、接入方便，被广泛采用。但RS485的通信距离为1.2千米左右，考虑到有效的传输性能，距离会更短一些，因此在一个机房内使用RS485总线比较合适，但从机房到中央控制室的距离较远、现场环境恶劣，使用RS485总线在传输上难以满足系统需求，另外总线位置相对固定，不利于后期的调整。随着信息化的蓬勃发展，目前各台站的网络建设日趋完善，尤其台内网的建设方面都已比较成熟，在各机房都可以方便地接入网络，因此采用台内网连接上位机和下位机，可以用最少的用线量和最低的施工成本实现上位机与下位机之间的数据传输，利用网络传输数据不仅使子系统接入方便，而且上位机可以设置在任意一个网络终端，更加灵活方便。

1.2 硬件的选择

1.2.1 传感器的选择

在传感器的选择上主要考虑以下几方面问题：（1）需要采集的点较多，设备类型和安装位置多样化，所以需要传感器体积较小，方便安装；（2）需要传感器工作范围较宽，从–25癈 ～+120癈以上，且在此范围内有较好的工作稳定性和测量精度；（3）需要传感器有较强的抗干扰能力；（4）传感器接入系统方便，硬件开销小。通过考察市场和相应的研究，发现采用符合一线制（1-Wire）的数字温度传感器DS18B20比较适合当前系统。

1-Wire总线是美国Dallas公司的一项专有技术——单总线技术(1-Wire Bus Technology)，该技术在理论上每条总线连接的1-Wire器件数量可达248支，适用于单主机、多从设备的系统。它与其他串行通信方式最大的不同在于它采用单一信号线，同时传输时钟又传输数据，而且数据传输是双向的。1-Wire使用较低的数据传输速率，通常是用来沟通小型设备，如数位温度计等。1-Wire有两种速率：标准模式16kbps，驱动模式142kbps。

DS18B20是由美国DALLAS公司生产的数字温度传感器，支持单总线数据通信；有超小的体积，多种封装方式，封装后的DS18B20可用于各种非极限温度场合。适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。温度在检测点即转换为数字信号，与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰能力更强；测温范围宽，检测范围可达-55癈 ～ +125癈；每个传感器内置产品序列号（ID），方便多机挂接；对温度反应灵敏，传输速度快；传感器内含CRC校验码，更有效地保证了数据交换的可靠性。

多个DS18B20并联在一根总线上，采用码分多址、串行方式进行访问，访问过程一般分为三步：首先系统反复操作搜索每个传感器的内置产品序列号，然后启动所有在线DS18B20进行温度检测，最后逐个读出DS18B20的输出温度。

1.2.2 下位机的设计

下位机即数据采集器是联系温度传感器和上位机的纽带，是现场测量的处理和转发，向下传递给统一管理所有的温度传感器，采集各个点的温度，向上响应上位机的访问请求并传送数据。

通过市场调研，发现市场上有专门针对DS18B20的数据采集器，每个数据采集器同时支持8条单总线，每条总线支持16个温度传感器，即一个采集器可以管理128个传感器，满足系统设计需要。数据采集器在初始化中读取所有总线上的每个温度传感器ID，然后按照一定的延时循环读取每个传感器的温度信息，并将每个代表温度信息的二进制码转换为易识别的十进制温度值，存入对应的不同数据寄存器中，随时准备响应上位机的访问。数据采集器与上位机的连接采用RS485协议规范，在同一现场，可以将多个数据采集器通过RS485总线相连构成一个小型的采集网络，进行更多采集点的管理。另外数据采集器支持Modbus协议，方便程序的通用性，便于以后系统的扩展。

Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言，已成为一个通用工业标准。通过此协议，不同厂商生产的控制设备可以组成工业网络进行集中监控。