【精选】基于5G+物联网技术的中波发射塔健康态势评估系统应用研究

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针对当前中波发射塔依赖人工巡检、经验判断易导致监测滞后的问题，本文提出基于5G+物联网技术的“中波发射塔健康态势评估系统”。通过在塔体部署多类型传感器，实时采集倾斜、应力、风速、温湿度及接地电阻等参数，结合大数据分析技术，实现发射塔结构健康状态的智能感知、风险预警及智慧运维。该系统有效解决了地震、雷电、恶劣气候等自然灾害引发的塔体突发性损伤隐患，提升了广播电视安全播出保障能力，符合“智慧广电”建设需求。

本文作者：

欧阳厚丰 云南省广播电视局无线台站管理中心

第一作者简介：

欧阳厚丰（1983—），男，云南省广播电视局无线台站管理中心高级工程师，学士。主要从事中波发射塔检修维护、电子电路、中波广播发射技术、调幅广播等方面研究，曾组织参与了云南省直属40座中波台基础设施修缮改造、38座中波台发射天线检修维护、4座中波台整体迁建等重大项目，为云南广播事业发展作出较大贡献。

NO.0

引言

发射塔是广播节目播出的关键设备，也是覆盖传输的重要设施。应用“健康态势评估系统”于中波发射塔，结合电磁耦合取样、传感技术及大数据分析，确保发射塔安全，满足“智慧台站”建设标准。这提升了安全播出的技术保障和管理水平，支持中波广播发射台的高质量、创新性发展。

NO.1

功能需求分析

1.1 发射塔超长服役

老旧中波发射塔无法完全满足现行国家标准和规范要求。为确保其安全运行，有必要进行健康态势评估。

1.2 地震高发

中波广播发射塔安全直接影响信号播出和节目传输质量。地震、雷击等自然灾害威胁塔身安全，特别是地基不均匀沉降、滑坡、倾斜可能导致结构失稳、倒塌，对播出、传输安全构成威胁。因此，对发射塔安全监测和健康态势评估至关重要。

1.3 雷电频发

雷击对广播电视系统安全运行危害极大，可能导致停传、停播和设备损坏。中波广播发射塔多位于山顶，接地电阻高，易受雷击。为保障设备安全运行，需良好接地系统和完善的接地电阻监测系统，实时监控接地电阻变化，避免雷电袭击和电磁波干扰。

需加强中波广播发射塔巡检和运行维护，及时发现风险隐患，确保安全运行、节目传输与播出。

NO.2

系统设计思路

中波广播发射塔维护依赖定期巡检和经验判断，存在主观性和片面性。人工测试不便，难以及时发现风险。新建成的“中波广播发射塔安全监测系统”利用先进技术进行实时监测，提供运维和风险整治数据，消除安全隐患，防止倾斜、倒塌和雷击等事件。

“中波广播发射塔健康态势评估系统”集成了智能采样、高精度感知、云储存和大数据分析，实时监测发射塔的倾斜、沉降和防雷接地情况，反映安全状况，进行预警和报警，辅助运维决策和评估，指导检修和维护。

该系统加强了广播电视行业安全播出管理，确保信号安全优质播出，维护用户权益，推动高质量发展，提升传播力、影响力、公信力和舆论引导力，满足人民精神文化需求。

“中波广播发射塔安全监测系统”具备强大的数据存储、查询、报表和分析处理能力，能自动判断异常情况，统计隐患，分析变化规律，预测设备故障，提前掌握故障发展趋势，为预防和修复提供依据，提高“智慧化监测、智慧化监管”水平，顺应“智慧广电”发展潮流。

NO.3

采用的关键技术

“中波发射塔健康态势评估系统”整合了数据采集、大数据分析、微传感器、计算机网络技术，实现了对发射塔倾斜、位移、沉降、防雷接地的实时监测。系统根据监测数据趋势分析，及时预警和告警，指导检修和维护，提示运维人员进行检查。

3.1 数据采集技术

该技术能根据中波广播发射塔的沉降、倾斜、方位变化以及风向、风速、温度、湿度等特征，自动识别异常情况，并具备强大的隐患数据统计与发射塔变化规律分析能力。

3.2 数据分析呈现技术

系统具备强大的数据存储和历史数据追溯功能，以及报表和数据分析处理能力。通过分析历史数据和设备故障信息特征值，系统能进行差异化分析，自动完成发射塔安全系数的同比、环比和趋势分析。它还能根据关键数据参数变化精准判断发射塔状态，生成健康诊断报表，并结合天气预报与现场环境参数进行比对，确定高风险时段并及时预警。

3.3 数据挖掘技术

通过数据挖掘算法，分析设备性能指标与故障的关联，预测设备未来的运行状态和可能的故障，依据特征值判断故障级别，提前了解故障趋势，为预防和修复提供依据，提升广播电视发射台站的智慧化监测和监管水平，符合智慧广电的发展趋势。

NO.4

系统功能特点

通过在发射塔上安装各类传感器，结合当地的气象条件、环境参数等进行大数据分析，对其存在的安全隐患提前预警，最大限度保障发射塔状态安全。

4.1 数据采集方式

通过分布式数据采集，结合发射塔受力分析，安装低延迟、高效率的传感器如倾角监测计、应力应变计、重力加速度传感器和风速风向仪，实现数据的一体化采集。中波塔使用光纤光栅式传感器，而调频塔采用振弦式传感器。

采集系统包括基础健康数据采集、塔体健康数据采集、环境 参数数据采集等。

4.2 数据比对分析

分析不同塔型和塔龄的发射塔，进行参数和系数的动态趋势分析。利用关键数据精准评估发射塔状态，自动生成健康诊断报表。结合天气预报和现场环境数据，对比分析以识别隐患，并及时发出风险预警。

4.3 数据可视化呈现

监控大屏集中展示发射塔的健康数据和实时视频，实现双重监测，及时发现和处理安全隐患，确保无积压、零延时。同时，将隐患信息和预警方案快速传达给相关人员，减少指令传达障碍，提升隐患处理效率。

NO.5

系统架构

5.1 取样传感架构

安装传感器实时监测广播发射塔的倾斜、摆动、温度、频率、风力、接地电阻等，并将数据链接至系统平台。监测系统能在非极端条件下发现并处理安全隐患，确保发射塔安全。在重大事件应对中，通过提高监测精度和降低预警阈值来保障塔的安全。监测系统包括数据采集、实时监控、视频系统、综合管理系统和消息处理系统等部分（见图1）。

5.2 云端数据管理架构

平台软件架构包括基础设施、数据中心、应用支撑和业 务应用四个部分。

1、基础设施：平台运行的软硬件环境，涵盖存储、网络、安全、通信和计算资源，支持云平台部署和应用。

2、数据中心：智能化应用的核心，拥有完善的数据治理体系。它利用关系型和实时数据库，根据业务需求分析线路和杆塔状态数据，预测工作状态趋势。一旦发现异常，系统会报警并提供检查或维护的指导。在故障发生时，系统能迅速定位故障区域，帮助技术人员快速找到并解决问题，确保及时恢复供电。

3、应用支撑：为顶层应用提供组件库、中间件和分析计算模型，如 GIS 组件、报表组件、消息队列、故障诊断和数据分析模型、数据可视化组件、工作流引擎等。

4、业务应用：面向最终用户的应用功能和应用形式。分别针对管理人员、运维技术人员提供相应功能。

5、态势评估系统应用终端为手机端软件和PAD端软件。

NO.6

系统功能实现

6.1 功能实现目标

该监测系统的核心目标是实现对发射塔的全面、实时和智能化监控，包括对塔体本身及其环境因素如倾斜、风速和基础沉降等数据的监测。

1. 倾斜监测

监测发射塔的倾斜，需在桅杆顶部和各平台安装双轴倾角传感器。传感器记录的数据反映了塔顶在风力作用下的摆动，进而计算出倾斜度。

2. 振动周期监测

塔体变化影响振动周期，需在不同部位安装传感器以确保数据准确性。在桅杆顶部和各平台安装加速度传感器，通过监测加速度变化来计算振动周期。

3. 承重段应力、应变监测

变坡和规格渐变处是发射塔受力最大点，需监测塔柱应力数据确保安全。通过在杆件上安装应变计，监测其受力和渐变情况，保障发射塔结构安全。

4. 拉线拉力监测

监测拉线塔的拉力变化，确保同层拉线均匀，保障结构安全。

5. 风速、风向、温湿度监测

在发射塔上或附近安装风速、风向传感器，实时监测风速和方向，作为计算塔体安全指数的重要参数，确保结构安全。同时，在相同位置安装温湿度传感器，监测环境变化，观察塔体工况的微小变化。

6. 基础沉降监测

监测塔底基础沉降，发现塔体倾斜时，利用塔顶倾角和基础沉降数据判断原因，并及时采取措施消除隐患。

7. 视频监测

安装监控摄像头，实时监测塔体，一旦系统发出安全警报，记录影像资料，用于安全排查和数据追溯。

6.2 功能实现方法

6.2.1 中波广播发射塔上安装各种传感器

传感器收集中波广播发射塔实时数据，进行定量分析以反映当前状态，台站人员利用监测软件评估其安全。

6.2.2 采集分析系统

收集传感器数据，设定安全阈值，统计指标变化，判断发射塔风险趋势。

1. 自动采集传感器数据

系统自动采集传感器数据，并设置修正值以消除安装误差和初始值影响。

2. 综合计算

处理采集数据，通过算法计算生成垂直度、振动周期等参数，并进行风险评估。

3. 预警阈值设置

设置预警阈值，达到条件时系统自动预警，并通过短信、邮件通知技术人员。

6.2.3 态势评估数据呈现

将各监测参数进行可视化呈现，可实现预警处理、预警播报等功能。

NO.7

经验总结

广播电视发射塔监测系统具备高数据可靠性、全面监测参数和强系统耐久性。它能通过算法分析预测险情，利用大数据技术实时评估风险，并采取相应措施。系统能实时全面监控发射塔安全状况，适应各种环境。对于安全隐患，系统能提前预警并针对性处理，实现发射塔的全方位智能监测和智慧运维。

end

参考文献

[1] 李尧远. 应急预案管理[M].北京: 北京大学出版社, 2013.

[2] 李楠. 中波广播发射台的防雷保护策略探究[J]. 通讯世界, 2016(2): 33.

[3] 闫红超. 以太网数字语音广播系统的设计与实现[D]. 成都: 西南交通大学, 2010.

[4] GY/T 225-2007. 中、短波调幅广播发射机技术要求和测量方法[S]. 北京: 国家广播电影电视总局广播电视规划院, 2007.

[5] GY/T 178-2001. 中、短波天馈线运行维护规程[S]. 北京: 国家广播电影电视总局标准化规划研究所, 2001.

[6] GY/T 5057-2020. 中、短波广播天馈线系统安装工程施工及验收标准[S].北京: 国家广播电视总局无线电台管理局, 2020.

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