孙国强

（中国联合网络通信有限公司邯郸市分公司，河北 邯郸 056000）

0 引 言

当前我国无线覆盖点规模逐渐扩大，发射站点数量越来越多，为工作人员带来了新的任务，要求检查全部的铁塔并对其进行维护。如今，关于铁塔、天线与馈线最常用的检查方法是工作人员到铁塔上方实施检查。然而，发射铁塔的数量相对较多，具备高空作业资质的专业人员有限，降低了铁塔检查的频率，以致无法及时发现铁塔、天线、馈线内部存在的安全隐患。在无线发射台中，发射铁塔是其中最重要的环节之一，若出现安全故障，必然会影响到正常播出。与此同时，展开高空作业具有一定的风险，考虑到工作人员的人身安全，要尽可能降低高空作业频率。在这一前提下，搭建并应用铁塔遥控巡检系统成为当前发射铁塔与馈线检查的重要手段。

1 无线发射台站铁塔遥控巡检系统设计原则

设计无线发射台站铁塔遥控巡检系统，需要遵循下5点原则。

1.1 先进性原则

系统设计必须要具备先进性，有利于实现遥控巡检的持续发展。例如，该巡检系统中包括云平台，那么监控系统必须要合理分配、应用硬件资源，使无线发射台站巡检相关业务从原本的垂直化转变为水平化，实现业务增长。另外，在数字电视、应急广播、监控以及数字调频技术等方面，相关技术也得到了广泛运用，是先进性原则得以运用的体现。

1.2 可靠性原则

遥控巡检系统必须保证各项设备自主管理，降低软件硬件之间的依赖性，以免持续产生全局故障点。同时，遵循可靠性原则，延长无故障运行时间，缩短平均修复时间，最大限度地体现出遥控巡检系统的优势。

1.3 智能性原则

在设计遥控巡检系统过程中运用云技术，为设备维护、数据处理、故障解决等提供智能化思路。同时，遵循智能性原则，核心体现在智能化与数据化思维方面，按照采集的数据制定报表，应用智能化技术优化设计遥控巡检系统，提高巡检效率。

1.4 安全性原则

一般广播电视无线发射台实施信号传输必须要保证安全性。相关工作人员需明确各自的操作权限，满足信息安全等级保护规定。

1.5 拓展性原则

对于遥控巡检系统而言，功能拓展与数据拓展十分重要，系统设计时需要遵循拓展性原则。一方面，按照监控功能发展要求优化设计软件系统；另一方面，要预留出充足的拓展性空间，提高遥控巡检系统的监控性能。

2 铁塔遥控巡检系统结构

2.1 飞行平台

铁塔遥控巡检系统在运行期间选择遥控飞行平台，必须满足以下要求。第一，平台升限。因为铁塔高度可能会超过100 m，加之一些台站还建立在空气比较稀薄的高海拔位置，所以飞行器升限与标称高度相比会在一定程度上降低，因此选择飞行器升限必须要超过300 m。第二，抗风性能。因为高空风速相对较大，为了确保最终飞行器停留的稳定性，要求控制飞行器在小于5级风速下飞行。第三，负载性能。因为运载平台、照相机等装置必须同时运行，所以飞行器有效负荷性能最小为500 g。第四，续航时间。根据巡检要求，飞行器飞行时间需要控制在20～30 min以内。根据以上4点要求，并且综合考虑成本因素，建议采用燃油驱动型遥控单轴直升机和电能驱动型四轴飞行器这两种飞行平台[1]。

其中，燃油型直升机设备运用50级遥控直升机，参数设置要求如下：（1）主旋翼直径1 250 mm；（2）飞行器长度1 520 mm；（3）模型机体高度450 mm；（4）全备重量2 850 g；（5）运行燃料选择甲醇负载能力2 kg；（6）升限500 m；（7）飞行风速要求4～5级风；（8）标准油箱巡航时间25～30 min[2]。若在设定参数环节加大油箱，可以延长飞行器的运行时间。

电动型直升机设备选择飞行器以四旋翼微型飞行器为主，动力提供来源为锂电池，通过无刷电机驱动螺旋桨，并且为其提供运行所需要的升力。增设GPS控制模块，该模块内部设置高度计，作用是实现直升机自动返回、定点与定高。参数设定如下：（1）最大直径955 mm；（2）高度265 mm；（3）机身重量950 g，其中不包括接收机、相机吊架与电池装置；（4）最大起飞重量1 800 g；（5）升限300 m；（6）飞行风速要求3～4级风；（7）最大巡航时间15～20 min。

对比这两种类型的飞行器，其中四轴飞行器结构设计更简化，成本不高，操作与控制简单，增设智能GPS模块便可以达到智能飞行的目的。同时，电动四轴驱动稳定性高，不会带来较大的震动，对于摄影云台的干扰不明显，能够获取清晰的图像，负载较低[3]，但是飞行时间短，一次飞行仅支持局部拍摄。如果检查对象为大型铁塔，必须要重复飞行才可完成全面检查。另外，因为飞行器动力来源为锂电池，所以完成飞行后必须重新充电，延长了两次飞行的时间间隔。燃油行飞行器负载较大、升限高、续航时间长，时间间隔相对较短，但是成本与操作控制难度高，对工作人员要求严格。燃油发动机在运行状态下可能会带来较大振动，为了避免振动对摄影设备带来干扰，需要同时搭配防抖性能好的摄影云台，进一步增加了铁塔遥控巡检系统成本。

对于飞行器运行状态下的控制，提出以下要求：（1）遥控器型号6通道遥控器；（2）控制距离1 500 m；（3）可控制频段包括35 MHz、41 MHz、75 MHz等；（4）发射功率要求不大于750 mW；（5）编码方式采用PPM信号编码。因为飞行器的运行环境是发射台站，加之电磁环境具有复杂性的特点，所以遥控器频率设置过程中不能和本地台站发出的调频、中短波以及电视发射频率存在干扰，避免出现飞行器失控的现象。

2.2 拍摄云台

选定飞行台并设定好参数后，要在飞行器上安装拍摄云台。因为摄影设备只需支持上下、左右方向摆动，因此可以选择双轴控制航拍架。该类型航拍架和四轴云台相比，成本与负载方面具有极大优势，也不会对摄录装置的运行带来干扰，有利于缩短飞行器飞行时间。为了保证运载照相机最佳控制效果，在选择遥控云台时要有快门控制开关。比较常见的控制快门形式，一是利用遥控器进行远程控制，二是利用定时开关提前设定时间间隔，随后展开连续拍摄。因为飞行器内部发动机处在飞行状态下会有震动现象，以免震动对拍摄云台运行带来干扰，飞行器与云台的中间部位建议增设O型高频减震圈、阻尼避振器等装置，规避机体振动的影响，优化最终摄影效果[4]。另外，选择控制云台遥控器要和飞行器遥控器类型一致，遥控距离同样设置为1 500 m，可以保证操控范围相同。但是，在实际应用环节要将两个遥控器分别设置在对应的频段，避免在相同频段内导致的设备控制失误。

2.3 摄影装备

工作人员针对遥控飞行器内部的飞行设备进行检查，要掌握飞行器前方设备运行现状，在遥控云台上方装备无线摄像头，实时传输动态图像至地面，解决飞行器设备故障。选择无线摄像头时，参数如下：（1）摄像头类型为1/3″CMOS摄像头；（2）清晰度380线；（3）动力来源锂电池；（4）运行时间3 h；（5）发射频率2.4 GHz；（6）发射功率500 mW；（7）无障碍传输距离500 m；（8）地面接收装置为手持液晶屏。其中，手持液晶屏内部可以放置SD卡，将传输信号录像、实时回放输出，符合无线发射台站铁塔巡查要求。

2.4 馈管检查设备

发射机内部共同输出主要通过馈管实现，但是馈管是比较容易受损的设备，需要进行重点巡检。巡检环节不仅要拍摄所有接头，还要检查整条馈管的状况。需要注意的是，一般故障点都会有异常发热现象的存在。按照这一原理，飞行器遥控云台上方可以装备红外测温仪，重点针对馈管展开温度检测，以了解到馈管内部是否存在安全隐患。红外测温仪的选择要求可以检测空气温度、红外物体表面温度，能够清晰显示温差，以规避由于环境温度变化导致的判断失误问题。此外，红外线测温仪也要具备显示最大/最小值、读数锁定等功能，为后续检测数据分析奠定基础。

具体在选择红外测温仪时，设定参数要求如下。第一，表面温度。量程为-30～300 ℃，分辨率0.1 ℃，精度±2.0 ℃，光学分辨率6:1。第二，环境空气温度。量程为-10～50 ℃，分辨率：0.1 ℃，精度±0.5 ℃。因为红外测温仪运行过程中务必要按住开关，所以工作人员需要优化设计开关线路，增设固定开关以延长设备运行时间。

3 无线发射台站铁塔遥控巡检系统操作建议与实现

3.1 操作建议

3.1.1 熟练掌握操作规范

工作人员巡检无线发射台站铁塔操作遥控飞行器，为了保证飞行安全性，要求组织所有工作人员参与培训，尤其是燃油型飞行器的操作。它的设备机体大，长度与叶片相对较长，如果叶片处在高速旋转状态下，很有可能威胁操作人员的人身安全。要求燃油型飞行器的操控必须要严谨，根据规范要求展开[5]。另外，工作人员要熟记操作规范，了解遥控器功能操作的技巧。正式操控前在飞行模拟软件中练习，待模拟操作完全熟练后，在宽阔的地区实施飞行器试飞，确定各项操作十分熟练后，展开铁塔的飞行器巡查工作[6]。

3.1.2 提高飞行器操控规范性

在遥控飞行器操作环节，为了保证巡查最佳效果，提出以下建议。第一，开始飞行前要求工作人员严格检查飞行器所有零部件；第二，提前在宽阔的场地进行起飞与降落试验；第三，巡检前对铁塔附近是否存在同频干扰展开检查，如果确定存在，要调整遥控器频率规避干扰，将飞行、云台的遥控器频率调开；第四，开始飞行巡检前先开启遥控器，随后启动飞行器，飞行器落地后按照飞行器、遥控器的顺序逐次关闭，避免飞行器操控失误现象；第五，铁塔与天馈线系统在巡查期间需要设置两个工作人员，分别负责飞行器和摄影云台的操控。因为工作人员自身的专业水平关系到飞行安全和巡检工作的效果，所以在选择操控人员时要具备专业性与灵敏性，重复飞行练习后提升个人专业能力，确保巡检工作效果，保证无线发射台站最佳运行环境。

3.2 系统功能实现

3.2.1 监控播出信号

信号播出环节要求对其进行监控，保证播出质量。为此，遥控巡检系统可以提前设定设备定时开关机、信号异常等。设备运行状态下始终维持最佳工作状态，且实施设备的实时性监控。如果在监控播出信号期间发现信号源数据异常，则要根据提前设定流程展开自动控制。

3.2.2 多画面监控

无线发射台站需要运用视音频监测仪器，作用是监测电视节目所有节点视频与音频的信号质量，根据提前设定时间录像做好信号异常信息的监督管理。对于多画面监控，一方面需要监测信号，运用信号监测设备如音视频检测设备、音频辅助监测设备等发挥设备的优势，以实现电视三路信源的实时监测与控制。另一方面，画面分割显示，采用VGA与大屏幕监视仪器连接，使大屏幕分割成为若干个小窗口，更加清晰地显示节目信号，为多画面监控提供条件。

3.2.3 信号异常检测

对于异常信号的监测是按照音频监测系统提前设定数据，判断每段信号信息，使其能够始终控制在要求范围内。若发现信号异常，那么信号监测系统便会自动预警，通知相关人员进行维护。

4 结 论

综上所述，在展开无线发射台站铁塔巡检工作期间，采用遥控巡检系统可以采集铁塔运行数据，支持发射台站的远程监控。通过摄影装备与拍摄云台等，完成高海拔位置铁塔的巡检工作。一方面可以提高巡检效率，另一方面能够通过遥控巡检系统实现智能巡检。这是当前广播电视台实施发射台站巡检工作的重要手段，也是今后技术方面的重要发展方向之一。