试论短波发射机的安全保护系统

【摘 要】大功率短波发射机由控制系统、调制系统、高频系统、传动系统、电源系统及冷却系统等多个子系统组成，系统构成庞大而复杂，而且设备工作时，各器件都处在大电流、高电压的状态下，如果没有足够的安全保护机制，任何一个小的安全隐患，都可能造成播音中断、设备损坏等事故，甚至对维护人员的人身安全造成伤害，因此具备一套全面完善、可靠高效的安全保护系统，对于大功率短波发射机来说是至关重要的。不同类型的发射机安全保护系统总体组成是接近的，但在系统设计的层次性、完整性及人性化等方面却存在着较大的差别。本文就以短波发射机为例，对大功率短波发射机的安全保护系统进行简单介绍和分析。

【关键词】大功率短波发射机；安全保护系统；设计思路

1 大功率短波发射机安全保护系统的设计

1.1 大功率短波发射机安全保护系统的设计思路

短波发射机安全保护系统的设计，充分考虑了所有软、硬件系统存在的可能影响发射机设备正常运行的因素，严格按照首先确保“人身安全”，之后是“设备安全”，最后是“播音安全”的原则，对所有安全保护措施进行了归类，并确定了相应的优先级。短波发射机安全保护系统的分类归纳如下。

安全保护系统中对“人身安全”所采取的保护措施主要包括：钥匙联锁系统、门开关、紧急开关、接地系统、带电设备的布局设计和防护设施以及安全告警灯等。

安全保护系统中对“设备安全”所采取保护的措施主要包括：电流电压的越限保护、功率与驻波比的实时监测、板极损耗的监测、PSM 紧急关断保护、板压封锁保护、高频打火检测、利用过流自动断开空气开关对线路进行保护、利用热跳继电器进行过热保护、使用放电球或压敏电阻进行过压保护、冷却风水温度监测、冷却风水流量监测以及天线负载的互锁保护等。

安全保护系统中对“播音安全”所采取的保护措施主要包括：高效智能的自动调谐系统、瞬间过流时自动快速恢复播出功能、短时间内多次过流时自动降功率维持播出机制、控制系统故障或重新启动时维持原状态播出机制以及中央控制系统的热备份机制等。

1.2 大功率短波发射机安全保护系统的特点

短波发射机的安全保护系统设计层次清晰，采用了三层控制结构对设备提供了最优化的保护。第一层是联锁保护层：主要用于保护人身安全，采用硬件联锁开关，在其断开时，能立刻关断高压，其中，主要包括：门开关、接地钩、紧急按钮等。第二层是硬件保护层：采用一定数量的芯片组成纯硬件控制系统，其发出的控制信号相对于其它软件级控制信号有更高的优先级，在发射机有故障时，能直接控制发射机维持在一个安全的运行状态，如在运行状态下检测到冷却风出现故障，则发射机会直接降到黑灯丝状态，防止因冷却不足损坏设备。第三层是软件保护层：软件实时采集发射机多个运行数据并加以判断，发现异常时，及时向硬件系统发出相应指令，如监测到电子管板耗达到设定的临界数值时，软件会发出告警，当板耗继续增大，超出设定的保护值时，会及时向硬件发出关断高压命令。

短波发射机的安全保护系统对可靠性有着高标准的要求，在系统的多个设计环节上都有所体现，下面列举三个方面进行说明。（1）联锁钥匙形成互锁：所有的门钥匙统一集中在接地保护开关处，门开关钥匙与接地保护开关钥匙形成互锁，即只有保护开关可靠接地时，才能取下门钥匙开门，另外，接地保护开关钥匙和高压柜的联锁钥匙绑在一起，只有高压柜断开后，才能取下钥匙将保护开关接地，这样环环相扣形成了可靠的联锁保护系统。（2）完善的接地系统：发射机配置的接地保护系统连接着所有的高压模块和大部分的供电电源，在开关接地时，功率模块可以快速放电，电子管板压和帘栅压都将直接被接地，同时高压柜在断开时，也在内部可靠接地，这些措施确保了人员在维护设备时的安全。另外，发射机的高频机柜、高压柜、低压柜、稳压柜、风机柜、模块机箱、围网、桥架等所有设备在与高频地网连接的同时，又通过接地铜排全部连接在一起，形成一个等电位体，为维护人员创造了一个安全可靠的工作环境。（3）防电击保护措施：发射机在系统设计时，将带电设备尽量安装在相对独立区域，并将所有带电部位均配置了接地钩，保证维护人员在任何位置作业时，都能够方便地取到接地钩放电。以上这些措施共同为维护人员提供了完备可靠的防电击保护措施。

短波发射机的安全保护系统不仅提供了完备可靠的保护功能，在使用中，也处处体现出了人性化的设计理念，具体表现在以下几个方面：（1）故障提醒清晰，查询方便：在故障出现时，系统采用不同的两种声音告警，连续告警声，表示严重故障。（2）故障点指示准确：采用多样的硬件采样回路和人性化的软件处理，使每个故障点都能清晰准确地显示出来。（3）门限可调，方便灵活：安全保护系统各表值的告警和保护门限值可以在计算机界面上很方便地进行调整。

2 安全保护系统的改进探讨

2.1 提高发射机的故障预判能力

短波发射机有着完备的故障报警机制，在故障发生时，能及时报警，并准确定位故障点，为维护人员判断处理故障争取了宝贵的时间，尽管如此，故障的突然出现，还是会导致一定时间的停播，对播音安全造成影响。如果能提前预判一些可能出现的故障，及时发现隐患，并使故障消除在萌芽阶段，将会更加有效地保护设备的安全，并大幅提高安全播出水平，如：发射机的关键器件，尤其是真空器件通常在出现故障前，工作状态都会有所变化，可以尝试对各真空器件的工作温度及驱动马达的扭矩等数据进行实时监测，通过数据的变化来确定器件的工作状态是否良好，如果监测到某器件状态不好，能及时发出告警，提示技术人员提前对其进行调整或更换，第一时间消除故障隐患，这样，可有效提高设备安全和播音安全的保障水平。

2.2 增加工控主机的热备份保护机制

短波发射机的自动化程度较高，工控主机是该发射机的控制核心，开关机及加高压调谐等关键工作都是由它控制完成的，全程无需人工参与，而且高效可靠、准确率高。但是我们在享受自动化带来的诸多好处的同时，也承担着很大的风险，由于发射机的手动操作及其有限，也很不便利，一旦工控主机出现死机等故障，发射机就基本失去了控制，很多安全保护功能也会失效，播音安全无法保障。鉴于工控主机的极端重要性，应考虑增加工控主机的热备份，主用工控机发生故障时，备份及时转为主用，继续发挥控制核心的作用，从而可有效提高发射机的安全保障能力。

2.3 改进发射机与天线的联锁保护

发射机作为独立系统，基于通用性的考虑，在设计时，与天线控制系统只建立了简单的互锁保护，没有完善的通讯机制，在发射机上无法看到当前正在使用的天线信息，因此在本地开机运行时，需要人为核对天线是否正确，当出现错误使用天线的情况时，系统也无法给出相应的告警，存在设备安全隐患。可以考虑进一步完善该系统，加强发射机与天线的连锁判断能力，实现更全面的保护。

3 结束语

短波发射机的安全保护系统的设计依靠强大的自动化系统，整体保障能力已达到很高的水平，具有层次清晰、安全可靠、功能完善、设计人性化等诸多优点，在实际运行中，也表现出很高的稳定性和实用性。

【参考文献】

[1]邵明臣，蒋召杰，宋钦刚.广播电视发射天线系统维护及常见故障排除（上）[J].家电检修技术，2011（07）.

[2]蒋琦，罗正明.发射机信号源自动处理和控制系统的技术改造[J].广播与电视技术，2010（10）.