提升电视转播车综合性能设计探讨

　　【摘要】 电视转播车技术发展至今，转播制作技术系统架构和车体制作工艺等方面已有成熟的建设经验。结合南方电视台外场电视节目转播的特点和高清电视转播车工程实践，本文从高清电视转播车箱体工艺和车内环境优化设计、液压传动可视化智能监控、配电和空调集中监控等方面探讨如何进一步提升转播车综合性能，最大限度保障了高清电视转播车整个系统的安全稳定运行。

　　【关键词】 高清电视转播车 可视化 智能监控 安全

　　一.概述

　　现代大型高清电视转播车作为电视台一个投资动辄几千万的重要外场转播制作平台，每次执行转播任务都涉及到行车驻车、平台搭建、节目制播和平台拆除等复杂工作环节，如何利用先进技术手段保障车体基础系统和转播制作系统长期安全稳定运行，使昂贵的投资能够收回，这是设计时需重点考虑的问题。我们认为，在大型高清电视转播车设计时，不仅要关注转播制作系统功能完备性和安全性，还要对侧拉箱承重、箱体防雨防潮防尘能力和液压驱动侧拉箱、侧拉平台、支撑腿等复杂机械操控的可控性以及电源、空调系统的人机交互监控能力等关系转播车车体运行安全的关键对象进行强化设计，有助于全面提升高清电视转播车运作的安全性和效率。

　　二.箱体工艺和车内环境优化设计

　　随着外场电视节目制作向着讯道多、工位多、形态多的大型化、复杂化趋势迅速发展，对车内装载设备和人员操作的空间需求提出了更高要求。南方电视台高清电视转播车采用半拖挂式单侧拉结构厢体设计扩展车内设备安装和人员工作空间。整车概况如下：

　　整车长（含车头）14.6米，厢体长12米，宽2.5米，高3.95米，车厢内高2.1米。侧拉箱长7.2米，侧拉深度1.2米，侧拉箱内净高1.9米。侧拉平台长1.7米，侧拉深度1.2米。车厢从头到尾设置了六个功能区：音频区、主制作区、扩展区、副制作区、技术区、线缆和信号检测区，布置了16个工位，预留4个扩展工位。外观如图1所示，车内布局俯视图如图2所示。

　　1.箱体材料选型

　　大型电视转播车车体一旦成型就很难改变，而且车体的使用寿命与所采用的材料与施工工艺有很大关系。为了减轻重量的同时提高坚固程度，本车采用截面40mm x 40mm x 2mm方钢组成网状骨架，厢壁为三明治结构，其内、外为7mm厚度的复合夹板，中间填充40mm厚的隔热棉进行隔热，箱壁最外层覆盖新型高强度易修复的2mm厚GRP（玻璃钢化纤维）复合型材料，使得整个车厢外部表面和边角过渡平滑，而且整体重量比使用同规格的铝蒙皮轻了约800kg，这样的箱体结构在保证坚固的同时，降低了车体本身的重量，同样的底盘可承载更多的设备。

　　2.侧拉箱承重增强设计

　　大型电视转播车通常利用箱体侧拉技术进一步扩展车内的工作空间。侧拉箱作为大型转播车车体设计中的一个重点环节，其设计成功与否关系到转播车运作的安全性和耐用性。侧拉箱在节目转播制作过程中，处于悬空展开状态，除承载固定设备外，还有人数常变的工作人员，其底梁的承重能力是在侧拉箱设计中首要考虑的。

　　出于对稳定性和技术成熟性的考虑，本车采用内嵌式结构、折叠地板式的单侧拉方式，最大侧拉跨度为7.2米，侧拉长度为1.2米。除了在布局设计时尽量不在侧拉箱上摆放大重量的设备和机柜，还精细计算安装在侧拉箱上的设备及机架和满载15名工作人员的重量，并考虑到将来系统功能扩展需增加的重量，侧拉箱承重设计要求达到5000Kg。为了防止侧拉箱长时间使用出现变形和下沉，我们在侧拉箱底梁承重结构上做了增强型设计，即在常规设计5条侧拉承重横梁的基础上增加到7条，这样可大大降低因长期负重导致侧拉箱下沉的风险。

　　3.厢内防雨防潮降噪细化设计

　　大型电视转播车布局设计时不仅要考虑合理划分功能区间、设备摆放符合动静配重平衡及方便操作维护原则，还需重点关注车体的防雨防潮降噪等细节设计，使设备长期工作在恒温恒湿的车内环境下，为转播制作系统安全稳定运行提供有利保障。

　　本车除了做好侧拉箱、车顶、进出门、检修口等车体开口重点部位涂防水胶和贴橡胶密封条等防雨防潮处理之外，还对厢内核心设备区的密闭防潮降噪做了特别设计。

　　考虑本车工作地处于多雨潮湿的气候特点，按车内设备保障安全等级和检修复杂度设置检修工作窗口，其中，制作区、副制作区、调像区的监视墙和非核心设备机柜等检修工作量较小的地方采用车壁开检修窗的常规方式，并把检修窗设置成上下对开，便于技术人员检修和维护设备时遮阳挡雨；而本车在技术区沿着车体中轴线布置7个放置核心设备机柜（见图2），对于该区域的检修口设计，本车摈弃在主设备区设置厢外检修口的多数做法，以大尺度（长×宽：3500mm×400 mm）的宝贵空间设置厢内检修通道，彻底解决亚热带潮湿多雨气候对转播车系统核心设备区渗水和潮气侵蚀的难题，同时为技术人员提供了一个安全便利的良好检修环境。该检修通道除作为驻车期间制播系统设备检修用，在转播车行驶时还用于装运6套摄像机三脚架、寻像器便携箱等配套转播器材，如图3所示。加上在功能扩展区（见图2）存放的6套摄像机等外置设备随车转运，进行6讯道常规节目转播制作时，无需使用辅助车，既提高了空间利用率，又节约运维成本。

　　采用厢内式检修通道既为设备安全可靠运行创造了有利环境，又使设备机柜往转播车中轴线靠拢，有利于车体配重平衡，保证了行驶时车体稳定，提高了行车安全性。

　　为了降低设备风扇噪音对整个开放式空间的影响，本转播车将噪音大、发热量高的核心设备安装在一个相对密闭的空间，即除了后柜门外，机柜前面设密闭玻璃门，如图3所示。机柜后门上设计有下送风制冷风道，设备前面板与玻璃门之间也设计有独特的前送风制冷风道，起到屏蔽设备风扇噪音的作用，并形成一个密闭的设备区，有效提高制冷效率屏蔽设备风扇噪音，同时为核心设备起到防尘保护作用，有效保障转播制作系统安全可靠运行。

　　三.液压传动可视化智能监控设计

　　大型高清电视转播车每次执行转播任务，都需要驻车实地构建和拆解转播制作平台，即需完成车体平衡调整、侧拉箱、侧拉平台展开和收回等操作。这个过程通常由液压传动系统驱动，其中涉及车体机械结构复杂运动和操作程序，容易出现人为操作不当导致箱体扭曲变形、相关联活动部件碰损等情况。因此大型转播车构建和拆解转播制作平台这个环节关系到整个制作转播任务是否能顺利开展和安全高效完成。如何增强液压传动系统的控制能力是在本车在设计和实施过程中重点关注的问题。

　　结合大型电视转播车构建和拆解转播制作平台过程中支撑腿、侧拉箱、侧拉平台等展开和收回操作流程，本车分别在车体的支撑腿、侧拉箱、侧拉平台及其侧拉区域相关联活动部件（可伸缩移动导控台和慢动作操作台、核心设备机柜玻璃门、车内活动小地板、侧拉箱进出门等）等活动对象设置了23个限位传感器，并把这些传感器接入专用PLC（可编程逻辑控制器），通过程序设计，PLC根据传感器采集信息进行逻辑判断以控制液压传动系统驱动，以“一键控”方式进行操作控制，在操作过程中通过图形仿真界面对车体的状态进行全方位监控。系统框图如图4所示，系统主要由五个单元组成：PLC处理单元、传感信息采集单元、液压传动控制单元、遥控操作单元和可视化监控单元。

　　系统控制原理如图5所示，PLC扫描各传感点（侧拉箱、侧拉平台、液压支撑腿和侧拉区域相关联活动部件）限位状态，并实时地把状态信息在车内和裙箱PC上显示，操作人员根据监控信息研判和执行液压传动控制操作，PLC接收到操作指令并进行条件判决来驱动液压传动控制阀实现侧拉箱、侧拉平台和支撑腿的展开和收回操作。

　　本系统基于支撑腿、侧拉箱、侧拉平台等展开和收回操作前的状态判断，开发出基于对象的可视化监控界面，以实体数据模型对侧拉区域相关联活动部件和液压驱动对象（支撑腿、侧拉箱、侧拉平台）的状态进行实时全方位监控，直观明了，故障判断快速，提高操作安全性。系统监控界面如图6所示，左图为车体展开状态下各关联活动部件的限位状态，在收车时技术人员可以一目了然的掌控车内外情况，如图中“○×”符号和对应限位传感器位置描述信息“×”符号所示该处还未复位，只有当限位传感器全部复位，即所有位置信息出现“√”符号时，执行侧拉箱收回操作才有效。为了避免遗漏对车体造成损伤，在程序设计时加入互锁保护逻辑判断，即使此时技术人员执行正常侧拉箱收回操作程序，将会出现无效，可以有效避免人为疏忽造成车体损伤，保障了车体展开和收回的安全。右图中“→”符号表示侧拉箱、侧拉平台正在展开，当系统检测到侧拉箱、侧拉平台限位磁铁开关吸合时表示展开到位，PLC将会输出一个“低电平”信号控制油泵停止工作，“→”符号也会消失，减少了人为检查判断，减轻工作人员的工作量。

　　本车液压传动控制的操控方式为人工遥控和自动操作两种，遥控方式是通过无线或有线控制面板对支撑腿、侧拉箱、侧拉平台各个对象逐一控制。如果确认出现误报的情况，还可以通过控制面板的强制执行按钮跳过限位报警进行操作。自动操作是通过PC控制界面上的“一键控”按钮进行控制，如右图所示，只需按下“展开”或“收回“键，就可以自动完成侧拉箱、侧拉平台、支撑腿的操作，出现紧急情况可按“STOP”键进行制动。

　　本车采用直流供电的电脑控制液压传动系统完成支撑腿和侧拉的收放动作，并配置有机械支撑腿充分保证车体支撑的安全性。在设计时充分考虑了各种情况的发生时应急措施，如果车体电瓶没电，可通过电瓶搭线连接车头电瓶或其他备用电瓶供电；如果液压控制电脑发生故障，液压装置工作正常，可以绕过电脑控制系统，直接通过操作面板控制液压装置完成各项操作；如果液压装置电控系统发生故障，还可以用手动应急方式来完成各项操作。

　　通过可视化监控界面和定制的“一键控”快捷展开或收回侧拉箱、侧拉平台以及液压支撑腿操作，单独一人在10分钟内可安全地完成车体展开或收回操作，比依靠人工确认操作节省至少2倍的人力和时间，提升了实地构建转播平台的安全性和效率，提高转播车快速反应能力。

　　四.配电和空调系统可视化集中监控设计

　　转播车全部设备工作都需要配电供给，配电系统的设计对于整车系统是否能安全正常地工作至关重要。本车配电系统设计遵循“安全”和“不间断”原则，从外电输入通路冗余备份、车内系统配电冗余备份、可视化集中监控等方面进行强化设计。

　　外电输入安全设计：考虑到大型转播的重要性，本转播车设有三路外电输入接口，具有手动倒换。电源输入端设有防雷击、防浪涌电流保护装置，适应户外转播环境复杂性，提高转播车用电的安全性。

　　车内系统配电安全设计：交流部分配电按技术工艺用电与空调用电、照明用电及其他工作用电分开设计，技术工艺用电经70KVA隔离变压器后由稳压器和UPS（不间断电源）分相同时给设备供电，确保每个设备机架有两相电源同时供给。在外电中断的情况下，车内设计了可支持4讯道系统连续正常工作20分钟的UPS应急供电系统，以提高系统内部供电应急保障能力。直流方面考虑到整车直流电瓶通用性，统一采用24V直流电瓶系统，把牵引车头电瓶和车体电瓶设计成可并联补给；另外车体电瓶充电输入除了从三相外电中获取，还单独设有外接220V应急电源输入接口，方便日常维修使用。

　　配电系统可视化监控设计：为了提升转播车配电系统的安全保障能力，除了采用传统的电压表、电流表、频率表对车外电源输入和车内配电关键节点进行监测外，重点设计了转播车配电可视化集中监测系统。系统运作期间，技术人员通过车内监视PC实时集中监测整车配电系统中关键节点的运行参数，获取电压、频率等状态异常告警信息。

　　配电可视化集中监控系统由三部分组成：可编程逻辑控制器（PLC）为控制处理中心、电源传感器为信息采集单元、PC为可视化监测单元，系统框图如图7所示。该系统设置5个传感器，分别采集外电输入经70kVA隔离变压器后出线侧、4个输出分配支路关键点（AVR1、AVR2、UPS1、UPS2）出线侧的质量参数（电压、频率和品质因素）和用电大小（电流、功率），并实时在PC界面上显示，监测界面如图8所示。若某个检测点出现过压、欠压、频率过高或过低的状态异常，将会在监测界面对应点显示红色，同时提供声音告警，为技术人员快速判断提供便捷手段。

　　为满足设备和人员分开调控温度要求，本车采用分体式空调设计方案，根据功能分区的面积和各对象的发热量进行制冷量计算配置，音频区使用1台2匹空调制冷，主制作区使用2台2匹互为备份空调制冷，技术区核心设备机柜使用2台3匹互为备份空调制冷，技术区和副制作区共用1台5匹空调制冷。空调室内机分布如图9所示。

　　为了安全高效管控整车工作环境温度，本车设计了分体空调集中控制系统，系统框图如图10所示。该系统通过具有可视化控制界面的集中控制器来管理整车空调系统，如分组或集中开启、关闭和设置温度、风速等参数，方便工作人员实时掌握全车各区域温度调控情况，监控界面如图11所示。整个空调系统除了设计好出风和回风循环系统，还需根据各区域温度冷热不均等特点，尤其是核心设备区，合理分布各空调温度传感器，才能起到区域冷热均衡的良好制冷效果。

　　五、结束语

　　南方电视台高清电视转播车项目于2010年6月建成，投入使用3年多来，完成了南方台户外大型综艺节目和“南方盛典”系列活动转播制作任务几百场。在车体坚固承重、防雨防潮、降噪和温控等方面设计经受考验，液压传动可视化智能监控、配电和空调集中监控的增强设计突破性解决了车体操作安全性低、效率低和配电、空调集中监控难题，为外场电视节目转播制作提供了安全高效的技术保障。

　　转播车的设计工作需要在实际工作中不断积累经验和经受考验，相信伴随着技术的发展和电视转播制作理念更新，将会不断地涌现出新的转播车设计手段和方法，使得电视转播车更加智能化和个性化，性能更加卓越！

　　陈文飞 广东南方电视台