智能切换

智能切换（共8篇）

智能切换 篇1

0 引言

山西广播电视无线管理中心1125台主要担负着山西卫视和山西人民广播电台节目在晋北地区覆盖的任务, 为保证信号源的安全可靠, 每一套节目都有三路信号源互为备份。我台采用了不同的路径和方法来获得信号, 它们分别是一路数字微波信号和两路不同卫星的卫星信号。并从中选择出一路可靠、稳定、质量好的信号, 平常把数字微波信号作为主用信号, 送到发射机发射出去。三路信号的选择原来是用一台四路选一切换器进行人工手动切换。如果正在使用的主路信号源因故障中断, 就要求值班人员及时发现, 并分析判断出节目信号源中断原因, 然后再手动切换到备用的其他正常的信号源上。这样, 值班人员的注意力要求非常集中, 以免造成停传, 在重要播出保证期间还要求做到“眼不离屏, 手不离健”。为此, 改手动切换为自动切换就非常有必要了。

1 视音频信号切换器的改进

我台采用了不改动原电路, 在四选一切换器上增加一个具有相应功能的电路, 代替人工操作, 使其按要求自动切换。它具有视频信号自动检测功能, 逻辑判断功能, 自动控制功能。下面介绍其具体电路:

1.1 视频信号检测

检测视频信号有无很关键, 我们选用了一款视频检测专用芯片TS1821。它是一片自动检测有无视频信号的芯片, 通过内置的同步分离电路, 先将输入端的视频信号分离出同步信号, 再对同步信号进行检测。当检测到同步信号时, 则视为有视频信号, 输出高电平。当检测不到同步信号时, 则视为无视频信号, 输出低电平。检测结果不受视频信号输入幅度的影响。

TS1821的基本电路结构如图1所示。1脚为电源输入端;2脚为视频信号输入端;3脚为视频放大输出端;由2脚输入的视频信号经芯片内的放大电路放大后从3脚输出;4脚为同步分离检测输入端, 它通过耦合电容与3脚相连;5脚为电源接地端;6脚为视频检测输出端, 检测到视频信号时, 输出状态为高电平 (约等于Vcc) ;检测不到视频信号时, 输出状态为低电平 (约等于OV) 。

1.2 逻辑控制电路

视音频智能切换开关的逻辑控制电路如图2所示。

本电路采用一块2输入4与非门CD4011和一块4输入双与门CD4082组成。电路中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ是由CD4011组成的4个与非门, 由其真值表可知, 只有当2个输入端均为高电平时才输出低电平, 其它状态时均输出为高电平。Ⅴ和Ⅵ是由CD4082组成的2个4与门, 由其真值表可知, 只有当4个输入端均为高电平时, 输出端才为高电平, 其它状态时均输出为低电平。也即只要有1个输入端为低电平, 就输出低电平。G1、G2、W1和W2分别对应的是4路输入视频信号分别在TS1821的6脚输出的视频检测控制信号。当4路视频信号均正常时, 对应的G1、G2、W1、W2也分别为高电平。同理, 当有一路或多路没信号时其对应的输出也为低电平。由图2可知, 信号源的优先控制权依次为G1、G2、W1和W2。只要4路信号源有一路, 就能可靠输出, 且响应快 (在ms级) 。当G1有信号时, 它会自动选择G1信号源, 当G1无信号时, 就会从G2、W1、W2中依次自动快速地选出有信号的那一路。其具体工作原理为:G1作为主路信号, 当G1有信号时, 视频检测芯片TS1821将输出一个高电平信号G1, 通过电阻R1使BG1导通, J1工作, 控制切换开关, 使G1的音视频信号自动输出送到发射链路;同时, 通过与非门Ⅰ, 送一个低电平信号到与非门Ⅱ再到Ⅲ和与门Ⅴ、Ⅵ。使它们都输出低电平, 对应的BG2、BG3、BG4不导通, J2、J3、J4不工作, 得到只有一个信号输出的目的。当G1因故无信号时, 若此时G2信号正常, 则与非门I送出高电平, G2为高电平, 与非门Ⅱ输出低电平, Ⅲ输出高电平, BG2导通, J2工作, 使对应的切换开关自动切换到G2信号源上, G2的音视频信号自动输出送到发射链路;同时使Ⅴ和Ⅵ输出低电平 (这时不管Ⅴ和Ⅵ其他输入为何电平, 只要有一个输入低电平, 它们就输出低电平) 。使得J1、J3、J4不工作, 只有G2导通。当G1信号恢复到正常时, 再自动切换到G1。当G1和G2都没有, W1有信号时, G1、G2为低电平, Ⅰ和Ⅱ输出高电平, W1为高电平, 故Ⅴ输出为高电平, BG3导通 (此时只有BG3导通) J3工作, 对应的切换开关自动切换到W1信号源上, W1的音视频信号自动输出送到发射链上;同理, 当G1、G2和W1都没有, W2有时, 这时, Ⅵ输入全为高电平, 输出高电平, BG4导通 (只有BG4导通) , J4工作, 对应的切换开关自动切换到W2信号源上, W2的音视频信号自动输出送到发射链路。总之, 可以发现只要有1路信号正常, 就会自动选择该路信号源播出, 当4路信号都有时, G1将被优先选中。

1.3 音视频信号切换开关

逻辑电路是从多路信号中选择出一个信号来, 使之只有一个输出去控制该对应的音视频信号切换开关。选择的优先控制权依次为G1、G2、W1、W2, 继电器的作用就是一个通断的功能, 把继电器控制的两个接点接到四选一切换器的按键开关的两端, 即可进行控制, 继电器工作, 短路按键开关, 相当于按下按键开关。如:当G1有信号时, J1工作, 对应G1信号按键开关被短路, 锁定G1信号选出。G1无信号时, J1释放, 对应G1选择键放开。此时, 将从其他信号源中自动选择出一路信号来。这样改动最少, 不影响原有功能。为防止这部分电路出现故障, 使切换器锁死, 特为这部分电路的电源加装一开关。开关接通, 进入自动切换状态, 反之, 为手动状态。

本电路只要安装无误, 无须调试即可正常使用。晶体管选常用的9013, β≥100。继电器选用小型的DC-12 V。电阻选用1/4 W的金属膜即可。

2 结论

改进后的视音频信号智能切换开关在我台工作近两年来, 工作稳定可靠, 实现了信号的自动检测和切换, 大大减轻了值班人员的工作强度, 确保了发射台的安全播出。

摘要：针对我台需对多路视音频信号进行检测、倒换的要求, 介绍了对一种四选一信号手动切换器进行改进, 使其具有视频信号检测功能和自动切换功能。

关键词：视音频信号,检测,切换

参考文献

[1]张学田.广播电视技术手册[M].北京:国防工业出版社, 2000.

[2]邓木生.数字电子电路分析与应用[M].北京:高等教育出版社, 2008.

[3]高广任.现代数字电路与逻辑设计[M].北京:清华大学出版社, 2005.

广播传输监测及智能切换系统设计 篇2

关键词：广播信源监测；传输节点监测；智能切换

中图分类号： TN011 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）16-167-2

0 引言

近年来，广播电视网络不断创新发展，广播电视技术的数字化、网络化、智能化不断提高。随着国家“十三五”规划加强对农村广播电视数字化的覆盖要求。

各级电视台对发射台建设重视程度不断增加，萧县广播电视台立足于国家广电总局对数字化覆盖的补贴及县相关部门对萧县广播电视台的大力支持，萧县广播电视台着眼与未来广电技术与网络融合的发展，构建发射台FM广播传输系统及监测系统。此系统构建必须满足广播电视技术未来发展的需要，充分结合其他地方台构建系统的经验；充分利用新技术不断地创新；充分符合国家广电总局对我台的技术要求与指导；充分满足广电网新融合发展的需要。

数字化方面全面构建全数字信源传输预留高清通道，网络化方面基于IP传输架构光纤网络传输方式，智能化方面构建基于IP网络架构的智能切换及远程数据查询。监测系统可以实现故障预警、信源丢失等故障报警，FM音频监测动态电平大小、峰值电平等参数。

1 FM广播监测系统

此系统必须考虑传输安全稳定可靠，通过监测技术手段监看、预警信源故障，能自动实现主备切换，达到高效应急、缩短故障延时积极有效的避免带来的停播、劣播影响安全播出。系统能实现安全、可靠、便捷、高效、可控的智能化平台，系统满足日常的安全播出、发射需求，要求各个环节均数字化，流程化，无带化，为提高节目音频数字化质量。系统主要对FM广播信源中断、过大、过小及电平动态范围值、峰值电平等参数进行故障报警。系统预留地面数字广播监测系统接口，可监测1个频点中的8套FM信源指标故障，同时系统可以对本地人员非法入侵及发射机房周围环境实时监测，监测的实时数据上传到服务器中保存，所有音源监测信息以动态音量柱实时显示在监看大屏幕上，音频FM广播监测系统如图1所示。

系统可实现对各个频率的各个节点的音频的实时采集监测，可以对监测音频节点进行选择性监听或循环监听，循环监听采用多路循环监听监看器，可对其需要监听的所有频道在1-90s范围内设置循环，同时也可以监看到当前监听频道的动态音量柱。可实现对监测节点出现静音及劣播等故障进行报警等功能，专业监测切换装置，信源自动切换；内置DSP处理，音频相位可控，支持对监测信源录音，可按时段定制录音，也可全频段录制。机房环境通过对温湿度传感器，电流传感器，电压传感器，水浸，烟感，人感等设备的采集，可实现对发射机房温湿度、电压、电流、火情、水情等环境的监测；支持巡机数据导入，方便对巡机情况进行查询，有效地

保证了日常巡机工作的执行质量。监测到异态时可通过声音、光电、短信等方式实时本地或远程报警；具备完善的统计分析及日志管理等，可查询发射设备、电源、机房环境等主要运行数据以及查询通讯中断、机房入侵、重要操作、报警等事件数据；支持Internet广域网远程监视、值日管理、参数设置等。

2 音频信源传输及智能切换播出系统

萧县发射台位于海拔280米高的灵山之上，距离山下电视台直线距离7公里左右。电视台制作后的信号源通过光纤网络上传到发射台经行播出发射，虽两地距离较短但传输敷设光纤的环境比较复杂（穿过新老城区及山上居民区），为此我台技术人员根据实际需要敷设两路光缆作为主备同时预留无线微波传输系统，信源传输利用数字光端机具有IP数据双向传输功能技术，可以传输音频AES信源同时传输双向控制数据，对系统传输经行切换。系统所采用的设备都具有SNMP网络管理功能，系统提供设备工作状态、参数、设备接口信息等。系统还可以提供远程控制、远程定时开关机、自动开启备、自动切换等功能。音频传输智能切换播出系统如图2所示。

智能自动控制系统：

采用智能自动控制系统可以通过子系统数据控制端口实现实时自动切换，系统可以实现对4路本地信源AES或模拟立体声L/R与4路网络音频（可以从网络接收实时传输音频信号作为信号源）自动监测切换播出，系统具有强大的DSP处理功能，可以对输入输出信号的电平和相位进行在线调整，同时具备音频信号智能监测报警功能，可以对所有输入输出信号的参数进行在线检测。采用先进的帧检测技术，保证音频信号的帧切换，实现各路音频通道间无噪音切换。可以对所有输入输出信号进行实时检测，做智能化故障判断，并对输入音频信号故障做蜂鸣器鸣叫提醒，对输出信号做报警或应急自动切换处理。监测到故障自动切换后，将根据事先设置好的是否允许回切参数，决定是否自动回切到主通道。

3 小结

智能型双电源自动切换开关 篇3

随着社会的发展,时代的进步,人们对工业自动化、智能化、网络化程度要求的进一步提高,传统的普通型双电源自动切换开关,因其结构简单,功能单一,智能化程度不高,已越来越不能满足现代市场的需求了,目前市场上的普通型双电源自动切换开关,在功能上主要存在以下几方面缺陷[1]:

(1)控制系统不具备对不同使用场合、不同控制要求的供用电设备进行自动供电控制的功能。(2)功能模块化不够、工作柔性化差。(3)无缺相、失压、过压、短路、过载、超频保护等功能。(4)无通信功能,无法使控制器的运行可被远程操控。(5)采用继电器逻辑控制电路,元器件和电路的故障率高。(6)无智能化功能,不能满足智能网络需求。

表1是普通型产品于智能型产品的技术参数对比表。

从表1可以看出,普通型与智能型在功能上存在较大的差异,普通型产品的使用范围远不如智能型产品,因此,大力发展智能型双电源自动切换开关既是市场的需求,也是技术发展的必然趋势[2,3,4]。

2 智能型双电源自动切换开关的主要功能

1)测量与显示:集合了电量变送器、数显表、数据采集器等仪器的部分或全部功能。测量功能包括:两路三相相电压、频率。同时,检测转换开关的状态量(合闸、分闸、脱扣)等。采用LCD液晶大屏幕中文显示。完备的中文操作提示使操作更方便。

2)判断与控制:控制器对两路电的供电质量进行延时判断后,具有自动切换时间可调l~60 s,输出20 A无源触点,控制转换开关切换。转换开关可以是两个机械联锁的接触器,电动空开,也可以是专业的ATS(如SOCOMEC)。

3)通信功能:控制器同时具有RS232C、RS485串行通信接口,应用通信规约,借助于PC或数据采集系统上运行的软件,能提供一个简单实用的对工厂、电信、工业和民用建筑物双电源切换管理方案。实现双电源切换的“遥控、遥测、遥调、遥信”四遥功能。产品可远距离控制消防信号输出。

4)编程与设置:允许用户在现场或监控中心对其工作状态“自动/手动”、“一路优先供电、二路优先供电和无优先供电”、通信参数、转换需要的各种延时等参数进行更改设定。同时记忆在内部Flash存储器内,在系统掉电时也不会丢失。在现场或监控中心设定油机启动、报警输出等功能。

5)时钟功能:控制器具有实时时钟,并可进行校准。

6)优化的电源设计:控制器的供电电源可以外接直流供电(12~24 V),也可以不接;不接时,当两路A相电压都没有时,工作将失效。

7)数字化的参数整定:控制器的所有参数均采用数字化调整,摈弃常规采用电位器的模拟调整方法,简化了硬件电路,提高了整机的可靠性和稳定性,每个参数均可以单独调整,不会对其他参数造成影响。

8)双电源供电双分状态:系统负载于双分状态的时候,不论两组电源是否正常以及系统“手动”和“自动”的预置状态,系统都仍然保持双分状态。

9)产品保护功能:过负荷和短路保护;断相、断路保护;失压、欠压保护,保护精度高。

10)高性能单片机程序控制,采用模块化结构设计,具有极强的抗电磁干扰能力,适合在强电磁干扰的复杂环境中使用,无噪声运行。嵌入式安装方式,结构紧凑,安装方便。

3 智能型双电源自动切换开关的结构特点和工作原理

智能型自动转换开关主要由以下几部分组成:智能控制器、机械联锁传动机构、电动机、断路器、输入输出接线端子等组成。智能型自动转换开关及双电源开关控制器原理图见图1和图2。

工作原理:控制器对两路电压/电流同时进行检测,对高于额定值(可调)的电源电压/电流判为过电压/电流,对低于额定值(可调)的判为欠电压/电流。微机控制电路对上述检测结果进行逻辑判断,处理结果通过延时(可调)电路驱动相应的指令向电动操动机构发出分闸或合闸指令。

上述检测结果可在智能自动控制器面板LCD显示屏上显示出来,也可以同时通过485串口与计算机相连,采用软件控制,供用户查找原因,以便用户在最短时间里修复线路,使双电源供电恢复原状态。

硬件设计:智能型自动转换开关是由装置本体和智能自动控制器两大部分组成。开关本体由两台带有电动操动机构的断路器及附件(辅助报警触头等)、机械联锁机构、电器联锁、熔断器、接线端子等组成,所有零部件安装在一块金属板上。智能控制器由新型的单片机及输入输出、LCD显示、电源、485通信等诸多模块组成。

上述两者之间通过专用的航空插头接口和专用的长度不超2 m的屏蔽电缆相连接,组成智能控制系统,智能系统控制电源电压为220 V(50/60 Hz)或12/24 V直流电源。产品具有机械、电气双重连锁保护功能,为供电提供了安全可靠的保证。产品可完成三相三线、三相四线的双电源供电的自动切换。电气原理图如图1所示。MCU选择带4路10位A/D的89C591单片机,输入/输出用串行接口芯片74LS164/165,液晶模块用LCM 122×32,串行通信接口采用485芯片,控制器的实时时钟用DS1302芯片实现,内部Flash存储器为AT24C04,两路三相电压电流的采样采用隔离变压器完成。采样精度达1%。发电机启动信号为无源触点,消防信号为24 V DC/220 V AC/380 V AC。

软件设计:智能型自动转换开关系统软件分通信软件和单片机程序两部分。通信软件用VC++编写,采用结构化、模块化编程方法,由人机界面、数据库、通信等模块组成。单片机程序采用模块化编程方法,用Keil C编程完成。程序由测量与显示程序、小波变换滤波程序、判断与控制程序、按键设置程序、参数整定程序、通信控制程序、油机启动程序、看门狗保护程序等部分组成。

智能型自动转换开关采用单片机作为控制芯片,在工业环境中,不可避免地会遇到电源波动、电磁波辐射等干扰,如果单片机出现死机、程序跑飞等非正常情况就会造成控制器不工作或者误工作。因此,除了必须在电路上做抗干扰的措施以外,单片机型号的选取和一些软件措施也是必要的。经比较得知,P89C591的抗干扰能力较强,其硬件看门狗WDT也提高了系统抗干扰的能力。WDT由一个l4 bit计数器和看门狗定时器复位寄存器WDTRST组成。WDT在复位时是无效的。为了使能WDT,用户必须对WDTRST(位置0A6H)顺序写入01EH和0El H。当WDT使能,振荡器在运行的每个机器周期,将它加1,除复位(硬件复位或WDT溢出复位)外没有别的办法使WDT失效。当WDT溢出,在Rs T管脚输出一个高电平复位脉冲。这样,就可以保证万一程序跑飞或死机,单片机能马上复位,重新开始运行、监测两路电源状态。

4 结语

新一代智能型双电源自动切换开关具有传统普通型产品不可比拟的诸多优点:产品集数字化、智能化、网络化于一体,测量及控制过程实现自动化,减少人为操作失误,真正实现机电一体化的自动转换开关,具有电压检测、频率检测、通信接口、消防接口、电气机械互锁等功能,可实现自动、电动远程、紧急手动控制,确保主、备二路电源不会同时接通。结构紧凑、外形美观、操作安全可靠、体积小、安装方便、功能全、控制回路与装置通过专用电缆连接、电路先进,可广泛应用于电力、邮电、石油、煤炭、冶金、铁通、市政、智能大厦等行业及部门的电气装置、自动控制和调试系统,发展前景光明。

参考文献

[1]IEC60947-6-1:2005低压开关设备和控制设备:第6部分第1篇自动转换开关电器[S].

[2]GB/T14048.1-2006低压开关设备和控制设备第1部分:总则[S].

[3]GB/T14048.2-2006低压开关设备和控制设备第2部分:断路器[S].

智能切换 篇4

广电系统对安全播出的要求是零秒停播, 重大事件安全播出的要求更高。随着有线前端系统数字化改造步伐的加快, 数字电视前端安全播出的复杂性越来越明显, 除了要考虑到人为的因素, 还要考虑设备故障和自然灾害对安全播出造成的影响。

一直以来, 播出单位都是通过增加人员值班, 24 h不间断工作的方式来保证安全播出, 但很多事故是突发的, 比如设备故障是不可避免的。当事故发生时, 怎样以最快的时间切换到备用设备或系统, 以保证不出现停播现象, 这需要完善的监测系统来保障。

一个完善的数字前端系统, 除了要对系统中的核心设备、唯一设备、易发故障设备进行重点备份外, 必要的监测手段也是不可缺少的。广电总局对各个播出单位的要求是, 至少要对3个点进行监测:节目输入信号、节目输出信号和受众接收端。通过监测可迅速有效地确定故障源, 对其进行快速处置。

2 数字电视前端系统的监测

数字电视前端系统的监测一般分为两个层次:码流分析, TS流监测。对多数数字电视前端系统而言, 码流分析这一层较易达到, 但TS (传输) 流监测较为困难, 理论上卫星接收机、编码器、复用器、加扰器、适配器、调制器的输出信号都需要被监测, 监测点较多。考虑到监测设备的价格较为昂贵, 因此在系统设计时, 通常对系统中重要的通道、重要的设备输出信号进行实时分析、监测和自动应急切换, 而其他通道只做简单的实时监测, 并自动应急切换, 不对其进行深层次的分析, 这样可控制系统建设成本, 使系统设计更加合理。

在数字电视前端系统中信源和复用是最重要的两个环节, 从安全的角度考虑, 必须对其进行设备备份, 并对输出的TS流 (传输流) 进行实时监测, 一旦TS流出现错误, 应立即切换到备用设备, 保证安全播出。

TS流的监测应符合TR101-290监测标准, 该标准分为3级错误检测:第一级监测 (第一级错误包括:同步丢失错误、同步字节错误、PAT错误、连续计数错误、PMT错误及PID错误) 集中了所有基本的参数, 这些参数保证TS流能够被解码;第二级 (第二级错误包括:传输错误、CRC错误、PCR间隔错误、PCR抖动错误、PTS错误及CAT错误) 集中了一些附加参数, 这些参数推荐用来进行连续性监测;第三级 (第三级错误包括:NIT错误、SI重复率错误、缓冲器错误、非指定PID错误、SDT错误、EIT错误、RST错误、TDT错误、空缓冲器错误及数据延迟错误) 是依赖于应用的几个参数。其中第一级错误会导致下游设备无法对TS流进行正常解码, 该错误属于致命错误, 会影响播出机构的安全播出, 而第二、三级错误不会影响到下游设备的正常解码, 不会导致播出事故。

在数字电视前端系统的重要通道中, 既要保证对TS流进行实时监测, 又要保证监测发现问题后, 立即切换到备用设备, 保证安全播出。基于PC硬件平台来完成TS流监测的设备, 可以实现TR101-290的3级错误监测, 但是无法满足长期安全稳定的工作, 而且价格不菲;以FPGA为基础的纯硬件平台可以对TR101-290的第一级错误进行完全检测, 其检测和应急切换的时间可以缩短到毫秒量级, 唯一缺点是无法实现TR101290的第二、三级检测, 但是由于TR101290的第二、三级错误不会影响到安全播出, 综合考虑, 依靠硬件来实现监测和切换更加适合系统安全播出的要求。

大连捷成在其i-MOD智能信号处理平台上新推出一款TDS-5103 TS流智能监测应急切换模块, 它是基于FPGA来实现对输入的TS流进行实时监测和自动应急切换, 此功能模块不仅具有较好的系统稳定性、安全性, 同时还具有较高的性价比。其功能框图如图1所示。

3 TDS-5103 TS流智能监测应急切换模块

TDS-5103 TS流智能监测应急切换模块的功能特点如下:

1) TDS-5103 TS流智能监测应急切换模块的切换规模为3×1和4×1可选, 支持手动、自动应急切换, 还可以通过控制计算机对其进行控制。当主路TS流出现错误后, 模块会自动切换到备路信号源, 当主路信号恢复后, 可以自动返回主路信号, 也可以保持备路信号输出不变。是否返回到主路取决于模块的设置。

2) TDS-5103 TS流智能监测应急切换模块分为2种切换模式:整流切换与单节目切换。当主、备、辅路的TS流完全相同时, 可采用整流切换, 这是一种常规的切换模式, 实现起来较为容易;当主、备、辅路的TS流不相同时, 采用把备路信号解复用, 再复用到主路TS流进行单节目的SPTS切换, 称之为单节目切换, 这是一种创新的切换模式, 具有较高的技术难度。

之所以提出单节目切换模式, 有以下几个原因:

(1) 在系统设计时, 考虑到系统安全, 设计人员通常会设想最坏的可能性。在有线前端系统中最坏的可能性是当主、备、辅路TS流全部出现错误 (TS流的各种参数完全一致) , 且出现错误的节目各不相同, 此时模块不得不将一路有错误的TS流进行输出, 虽然会有相应的报警作为提醒, 但是技术人员无法立即解决故障, 直至信号源恢复正常。如果模块支持单节目切换, 则可以将主路有错误的节目用备路对应的节目进行替换, 将一个正常的TS流输出到下级。

(2) 当主、备路的TS流参数完全一致, 主路TS流内一个节目出现错误后, 采用整流切换到备路TS流时, 通常会使流内所有节目出现静帧、黑场、马赛克等现象, 肉眼可明显看出变化。如果采用单节目切换, 只将错误的节目用备路TS流中的相应节目替换, 则主路其他正常的节目不需要被替换, 也就不会出现静帧、黑场等现象。

(3) 如果主、备路TS流参数不一致, 当主路TS流发生错误时, 对其进行整流切换是不现实的, 这样会将流内没问题的节目也进行切换, 而且是不同节目之间进行切换, 这样就会造成播出混乱的现象。此时需要用单节目切换来解决这个问题, 将有错误的节目用备路指定的节目替代, 虽然也会引起部分节目混乱, 但是将影响降到了最低。

当主备路节目不一致, 其PID值也不会相同, 如果不修改PID值, 直接对单节目进行置换, 后级设备怎么能对TS流进行正确解码呢?在模块进行正常工作状态之前, 会将主路TS流内的PID值与备路TS流内的PID值做一个映射关系。当主路TS流内某个节目出现错误, 模块会按照预先设定好的PID映射关系, 在主路与备路的TS流内对应的节目之间进行置换。众所周知, 在复用的过程中是可以对节目的PID值进行修改的, 也就是说在进行单节目切换、再复用的同时, 将其PID值置换为主路对应的PID值, 这样就不会影响到后级设备对其进行正确解码。

3) TDS-5103 TS流智能监测应急切换模块支持当前路断电直通

传统的应急切换器都是支持主路断电直通, 即设备断电后, 不管主路信号是否正常, 输出的只能是主路信号, 这样难免会出现将故障信号输出给下级设备的情况, 影响节目正常播出。而大连捷成的TDS-5103功能模块, 对断电直通进行重新定义, 将其断电之前最后输出的信号作为断电之后的直通输出, 确保将正常信号进行输出, 提高系统的安全性。

4) 依靠FPGA实现对TS流实时监测, 具有较高的稳定性;其监测时间可精确到毫秒级, 用最短的时间发现并解决系统故障, 将系统故障造成的影响降到最低。

5) 模块内置彩条信号发生, 当切换到最后一路输入无信号时自动输出彩条。

智能切换 篇5

一直以来, 播出单位都是通过增加人员值班, 24小时不间断工作的方式来保证安全播出, 但是很多事故是突发的, 比如设备故障是不可避免的。当事故发生时, 怎样以最快的时间切换到备用设备或系统, 以保证不出现停播现象, 这些是需要完善的监测系统来保障。

一个完善的数字前端系统, 除了要对系统中的核心设备、唯一设备、易发故障设备进行重点备份外, 必要的监测手段也是不可缺少的。广电总局对各个播出单位的要求是至少要对三个点进行监测:1.节目输入信号监测;2.节目输出信号监测;3.受众接收端的接收监测。通过监测可以迅速有效的确定故障源, 对其进行快速处置。但是如何对数字电视前端系统进行监测呢?

一般数字电视前端系统的监测分为两个层次:

(1) 码流分析:侧重点是码流深度分析, 需完成MPEG2和DVB标准各个层次的分析, 甚至要求精确到BIT位, 以便在必要时候按照标准和规范对码流进行逐位分析, 以定位和解决问题, 保障前端系统的标准性和开放性。

(2) TS流监测:重点是系统的安全播出, 要求做到快速反应, 快速定位故障点, 缩短排除故障时间。

对于多数数字电视前端系统而言, 码流分析这一层次较易达到, 而TS (传输) 流监测则较为困难, 理论上卫星接收机、编码器、复用器、加扰器、适配器、调制器的输出信号都需要被监测, 监测点较多。考虑到监测设备的价格较为昂贵, 因此在系统设计时, 通常对系统中重要的通道、重要的设备输出信号进行实时分析、监测和自动应急切换, 而其他通道只做简单的实时监测, 并自动应急切换, 不对其进行深层次的分析, 这样可以控制系统建设成本, 使系统设计更加合理。

在数字电视前端系统中信源和复用是最重要的两个环节, 从安全的角度考虑, 必须对其进行设备备份, 并对输出的TS流 (传输流) 进行实时监测, 一旦TS流出现错误, 应立即切换到备用设备, 保证安全播出。

TS流的监测应符合TR101-290监测标准, 该标准分为三级错误检测:第一级监测 (错误包括:同步丢失错误、同步字节错误、PAT错误、连续计数错误、PMT错误及PID错误) , 集中了所有基本的参数, 这些参数保证TS流能够被解码;第二级 (错误包括:传输错误、CRC错误、PCR间隔错误、PCR抖动错误、PTS错误及CAT错误) , 集中了一些附加参数, 这些参数推荐用来进行连续性监测;第三级 (错误包括:NIT错误、SI重复率错误、缓冲器错误、非指定PID错误、SDT错误、EIT错误、RST错误、TDT错误、空缓冲器错误及数据延迟错误) , 是依赖于应用的几个参数。其中第一级错误会导致下游设备无法对TS流进行正常解码, 该错误属于致命错误, 会影响播出机构的安全播出, 而第二、三级错误是不会影响到下游设备的正常解码, 不会导致播出事故。

在数字电视前端系统的重要通道中, 既要保证对TS流进行实时监测, 又要保证监测发现问题后, 立即切换到备用设备, 保证安全播出。基于PC硬件平台来完成TS流监测的设备, 可以实现TR101-290的三级错误监测, 但是无法满足长期安全稳定的工作, 而且价格不菲;以FPGA为基础的纯硬件平台可以对TR101-290的第一级错误进行完全检测, 其检测和应急切换的时间可以缩短到毫秒等级, 唯一缺点是无法实现TR101290的第二、三级检测, 但是由于TR101290的第二、三级错误不会影响到安全播出。综合考虑, 依靠硬件来实现监测和切换更加适合系统安全播出的要求。

大连捷成在其i-MOD智能信号处理平台上新推出一款TDS-5103 TS流智能监测应急切换模块, 它是基于FPGA来实现对输入的TS流进行实时监测和自动应急切换, 此功能模块不仅具有较好的系统稳定性、安全性, 同时还具有较高的性价比。其功能框图见下图。

TDS-5103 TS流智能监测应急切换模块的功能特点:

(1) TDS-5103 TS流智能监测应急切换模块的切换规模为3×1和4×1可选, 支持手动、自动应急切换, 还可以通过控制计算机对其进行控制。当主路TS流出现错误后, 模块会自动切换到备路信号源, 当主路信号恢复后, 可以自动返回主路信号, 也可以保持备路信号输出不变。是否返回到主路取决于模块的设置。

(2) TDS-5103 TS流智能监测应急切换模块分为两种切换模式:整流切换、单节目切换。当主、备、辅路的TS流完全相同时, 可采用整流切换, 这是一种常规的切换模式, 实现起来较为容易;当主、备、辅路的TS流不相同时, 我们采用把备路信号解复用, 再复用到主路TS流进行单节目的SPTS切换, 我们称之为单节目切换, 这是一种创新的切换模式, 具有较高的技术难度。

之所以提出单节目切换模式, 有以下几个原因:

(1) 在系统设计时, 考虑到系统安全, 设计人员通常会设想最坏的可能性。在有线前端系统中最坏的可能性是当主、备、辅路TS流全部出现错误 (TS流的各种参数完全一致) , 且出现错误的节目各不相同, 此时模块不得不将一路有错误的TS流进行输出, 虽然会有相应的报警作为提醒, 但是技术人员无法立即解决故障, 直至信号源恢复正常。如果模块支持单节目切换, 则可以将主路有错误的节目用备路对应的节目进行替换, 将一个正常的TS流输出到下级。

(2) 当主、备路的TS流参数完全一致, 主路TS流内一个节目出现错误后, 采用整流切换到备路TS流时, 通常会使流内所有节目出现静帧、黑场、马赛克等现象, 肉眼可以明显看出变化。如果采用单节目切换, 只将错误的节目用备路TS流中的相应节目替换, 则主路其它正常的节目不需要被替换, 也就不会出现静帧、黑场等现象。

(3) 如果主、备路TS流参数不一致, 当主路TS流发生错误时, 对其进行整流切换是不现实的, 这样会将流内没问题的节目也进行切换, 而且是不同节目之间进行切换, 这样就会造成播出混乱的现象。此时需要用单节目切换来解决这个问题, 将有错误的节目用备路指定的节目替代, 虽然也会引起部分节目混乱, 但是将影响降到了最低。

当主备路节目不一致, 其PID值也不会相同, 如果不修改PID值, 直接对单节目进行置换, 后级设备怎么能对TS流进行正确解码呢?

在模块进行正常工作状态之前, 我们会将主路TS流内的PID值与备路TS流内的PID值做一个映射关系。当主路TS流内某个节目出现错误, 模块会按照预先设定好的PID映射关系, 在主路与备路的TS流内对应的节目之间进行置换。众所周知, 在复用的过程中是可以对节目的PID值进行修改的, 也就是说我们在进行单节目切换、再复用的同时, 将其PID值置换为主路对应的PID值, 这样就不会影响到后级设备对其进行正确解码。

(3) TDS-5103 TS流智能监测应急切换模块支持当前路断电直通。

传统的应急切换器都是支持主路断电直通, 即设备断电后, 不管主路信号是否正常, 输出的只能是主路信号, 这样难免会出现将故障信号输出给下级设备的情况, 影响节目正常播出。而大连捷成的TDS-5103功能模块, 对断电直通进行重新定义, 将其断电之前最后输出的信号作为断电之后的直通输出, 确保将正常信号进行输出, 提高系统的安全性。

(4) 依靠FPGA实现对TS流实时监测, 具有较高的稳定性;其监测时间可以精确到毫秒级, 用最短的时间发现并解决系统故障, 将系统故障造成的影响降到最低。

(5) 模块内置彩条信号发生, 当切换到最后一路输入无信号时自动输出彩条。

(6) 模块与平台的以太网控制卡进行通讯, 可以实现详细的操作及故障日志记录和查询。可通过控制计算机对模块进行监控。

汽车远近光灯智能切换系统的研究 篇6

随着时代发展, 汽车已成为人民生活中极其常见且重要的代步工具。但因远、近光灯不及时切换而干扰驾驶员视线引发的交通事故时有发生, 约占夜间事故总数的30%, 且成上升趋势。另外, 驾驶员频繁切换远近光灯容易导致疲劳和注意力不集中, 且是否及时变换灯光与驾驶员素质紧密相关, 手动切换还是会带来不便和安全隐患。为了避免上述原因引发的交通事故, 设计了一种汽车近光灯和远光灯的智能切换系统。该系统还采用了手动操作优先于自动操作的模式, 提高了安全系数。

目前, 有很多研究机构对汽车远近光灯自动切换进行了研究, 有如下方案:

1) 利用简单的电路实现灯光自动切换。但行车过程中外界干扰因素较多, 难以考虑全面, 且电路工作的稳定性较差。

2) 利用偏振光防炫目。但由于偏振片性能有待提高, 尚未达到实用化程度;

3) 红外夜视系统。但不能完全解决远光危害问题, 且成本较高。

4) 单色光防眩。通过利用单色光的远光灯来照明。但仅利用一段较窄波长范围的黄光, 照射效率低, 视野较暗, 效果不理想。

5) 利用光敏传感器探测外界光照强度的液晶变光装置。但系统的造价高, 液晶面板的耐温特性差, 此技术尚不成熟。

6) 利用传感装置感测前方光源的智能变光汽车前照灯。迎面来车时会自动降低前照灯的光照度, 会车毕又恢复强光。但因光照度变化十分柔和, 存在一定的危险, 且成本价稍高。

通过对上述技术方案的分析, 可以发现解决方案可分为两种:1.辅助改变灯光的物理特性。但改变灯光的物理特性很难达到理想效果;2.从根本上调节远近光灯状态。但这种方案易受现有技术的制约, 要考虑的因素较多。大部分研究是通过感应外界光照强度来调节远近光灯状态, 但复杂且易变化的外界环境对解决方案的执行效果有一定的干扰。

通过总结和参考以前的研究, 本文提出了一种利用信号发射器发射和采集的系统来控制远近光灯的切换的方案, 从而避免了外界复杂的照明环境的干扰。

1 智能切换系统的设计

1.1 工作原理

系统主要提供自动开启和手动开启两种系统启动模式。自动模式下, 通过光敏传感器和时间限制共同决定何时开启本系统, 手动模式下, 当驾驶员按下“切换模式”后, 智能切换系统开始启动, 否则不启动。

若自车的灯光状态为近光灯, 则信号发射器发射信号“1”。若自车的灯光状态为远光灯, 则信号发射器发射信号“2”, 若自车的灯光状态为近光灯和远光灯交替切换, 则信号发射器发射信号“3”。

当系统启动后, 通过光敏传感器来感应外界光线是否充足, 若充足, 则开启近光灯, 信号发射器散发信号“1”, 否则开启远光灯, 散发信号“2”。

在行车过程中, 若感应到对方来车的单一信号时, 收到的信号为“1”或“3”时, 则开启近光灯, 并散发信号“1”;若收到信号“2”, 也开启近光灯, 散发信号“1”。在收到信号“2”的情况下通过感应3s内对方发射的信号是否仍为“2”, 若是则灯光状态变为远近光灯交替, 提醒对方车辆变换近光灯。否则不变换灯光状态。

若感应到多种信号或未收到信号, 控制系统对传输的信号数据不作处理。通过分析速度传感器和毫米波雷达传输的数据, 比较自己车速和与其他物体的相对速度的大小来调节灯光的状态, 并散发相应的信号。

1.2 总体设计

1.2.1 智能切换系统的功能

1) 会车变光。当相向行驶的车辆安装有信号发射器时, 可直接通过感应的信号进行远近光灯的智能切换。当双方车辆中有车没有安装信号发射器时, 则可通过测量两车间距和车速来判断是否进行远近光灯的切换。

2) 模式选择。驾驶员按下“夜间模式”后车辆启动智能切换系统, 若驾驶员想进行手动操作, 可直接切换, 且手动始终优先于自动, 为驾驶员提供双重保障。

3) 距离测量。毫米波发射器向某一方向发射毫米波, 同时开始计时, 在途中碰到障碍物立即返回, 毫米波接收器收到反射波就立即停止计时。毫米波在空气中的传播速度为340m/s, 根据计时器记录的时间t, 则可算出发射点距障碍物的距离 (s) , 即:s=340t/2。

4) 行驶方向判断。通过毫米波雷达判断两个车是快速接近的, 在此前提下, 测出两车的间距, 通过光传感器判断是会车还是跟随驾驶。

1.2.2 系统组成

汽车远近光灯智能切换系统由以下部分组成:光传感器、毫米波雷达、速度传感器、DSP芯片、信号发射器、电磁开关灯。

光传感器主要是在会车时感知外界光照强度, 并传输给系统, 进而判断对方是否由远光灯变成近光灯状态。

车速传感器用于采集自车的行驶速度, 信号输出端与控制器连接, 传输数据。

毫米波雷达则多次测定自车与对方物体的距离, 将信号发给系统, DSP芯片便进行数据处理, 得出本车的速度V自, 对方物体的速度V对, 相对速度ΔV。根据公式ΔV=|V自|-|V对|计算, 当ΔV=V自时, 智能系统切换为远光灯;当ΔV<V自时, 切换为近光灯。

DSP芯片作为智能切换系统的控制器, 对输入端 (毫米波雷达、信号发射器、速度传感器) 传输的数据进行分析处理, 然后控制输出端, 进行相应灯光状态的自动切换。

智能切换系统工作过程如下:

当自车收到对方车辆散发的单一信号时, 控制器对所采集到的信号进行处理, 切换成相应的灯光状态;若没有采集到对方车辆信号或采集到多辆车辆信号时, 则控制器对所采集到的信号不做处理, 随后分析处理毫米波雷达和速度传感器采集到的数据, 切换相应灯光状态。

2 总结

本系统通过信号发射器的信号发射和采集以及利用相对速度来判断是否会车来更好地实现远、近光灯的实时准确切换, 有效地避免了行车环境变化导致光照强度不同对智能系统的判断干扰的问题。同时自动控制与手动控制自由、自动转换, 既提高了控制的准确性, 又减少了驾驶员的压力和操作负担。在一定程度上能有效地避免因前照灯转换不当或违规使用的现象, 有利于构建和谐的驾驶环境。

参考文献

[1]刘振洲.汽车远光传感与控制系统研究[D].黑龙江硕士学位论文, 2009.

[2]吕光辉, 张忍.基于单片机技术的汽车远近光自动切换装置的研究[J].汽车与配件, 2013 (35) .

[3]高岩, 舒强, 郑楚清.汽车远近光灯自动切换系统设计[J].汽车实用技术, 2012 (4) .

[4]陈海宁.基于DSP的车载防撞雷达系统的设计[P].江苏大学硕士学位论文, 2009.

[5]魏培敏, 闫新明, 栗炳灿.汽车智能灯光系统的研制与开发[C]//.河南省汽车工程学会第二届科研学术研讨会, 2005.

智能切换 篇7

目前电视机普遍有TV、AV、YUV、VGA、HDMI这几个信号源,接入各种信号源的端子之后,通过遥控器或者键控上面的信号源键手工对这几个信号源进行来回切换,有点繁琐,而且万一键控失灵,遥控器丢失的时候就没法进行切换操作了,有没有方法能在接入端子后就自动切换到这个端子所在的信号源呢?答案是肯定的,而且这种方法占用系统资源很少,下面就介绍如何只占用极少的系统资源来检测端子接入从而实现智能切换信号源。

2. 实现方法

目前多数电视系统方案中使用的IO(输入输出)口资源比较紧张,而低速模数转换口(Low Speed Analog Digital Converter以下简称LSADC)一般有4～6个,键控和感光需要用到3个,还有富余;本方案只需要用到一个LSADC口,思路是在各个信号源端子上取一个pin脚,端子接入的时候pin脚上有电平变化,然后搭建一个电路连接到LSADC口上,使接入端子后能在LSADC口上产生不同的电压,电视机主板通过采样到LSADC口上不同的电压值来判断不同的端子接入,从而达到自动切换信号源的目的。

AV输入为RCA 3合一的端子,如图1所示,分别输入视频和左右声道,取第7脚作为检测端子接入的触发信号脚,网络名为AV-plug-in,之前这个脚的网络是大地,这样平时没有端子接入的时候7脚悬空,当有端子接入之后,7脚就变成0电平,接入大地。

YUV输入也是RCA 3合一端子,如图2所示,分别输入Y,U,V三种信号,取第7脚作为检测端子接入的触发信号脚,网络名为YUV-plug-in,之前这个脚的网络是大地,这样平时没有端子接入的时候7脚悬空,当有端子接入之后,7脚就变成0电平,接入大地。

VGA输入为D-SUB 15pin输入端子,如图3所示,分别输入R,G,B,以及行场同步信号,取第5脚作为检测端子接入的触发信号脚,网络名为VGA-plug-in,之前这个脚的网络是大地,这样平时没有端子接入的时候5脚悬空,当有端子接入之后,5脚就变成0电平,接入大地。

HDMI输入端子信号如图4所示,输入HDMI的四组差分信号以及DDC等信号,取第11脚作为检测端子接入的触发信号脚,网络名为HDMI-plug-in,之前这个脚的网络是大地,这样平时没有端子接入的时候11脚悬空,当有端子接入之后,11脚就变成0电平,接入大地。

各个信号源的端子接入触发信号选定之后,再搭建如图5所示电路,其中3.3V为电视机主板LSADC模块的供电压;R1,R2,R3,R4,R5为5个分压电阻;LSADC为接入主IC的采样电压信号;AV-plug-in为AV端子接入触发信号;YUV-plug-in为YUV端子接入触发信号;VGA-plug-in为VGA端子接入触发信号;HDMI-plug-in为HDMI端子接入触发信号。

当各个信号源端子接入,那么相应的端子接入触发信号就变成0电平,假设LSADC口的电压为Vadc,那么

当AV接入时:

当YUV接入时:

当VGA接入时:

当HDMI接入时:

修改R1,R2,R3,R4,R5这5个分压电阻的值就可以调节各个端子接入后Vadc的电压。

每个电视机主板LSADC口都有一定的采样精度,以8bit,3.3V LSADC模块供电电压为例为例,理论上这种LSADC口就可以分辨出0x FF种电压值,把3.3V分成256等份,3.3V对应0x FF,那么0～3.3V之间的某个电压值就能对应到0x00～0x FF之间的某个16进制数,预先在主板软件里面设定好各个端子接入时对应的16进制数,前后留有一定的误差,当接入某个信号源端子后,LSADC口就有一个在0～3.3V之间的电压值Vadc,电视机主板采样到这个电压值后就能对应到0x00～0x FF之间的一个值,通过在主板软件里面设定好的16进制数从而判断有什么端子接入,然后软件作相应的切换信号源动作,从而达到自动检测端子接入切换信号源的目的。

如图5所示,当两个端子同时接入时,只响应靠近LSADC口的触发信号,比如AV,YUV同时接入,那么只自动切换到AV,所以我们可以给几个信号源根据实际情况做个优先级的安排,优先级高的触发信号就靠近LSADC口,从而同时接入的时候响应优先级高的信号源。

3. 结束语

上面的实施方法利用的系统资源很少,只需要一个LSADC口,增加的元器件也少,端子是已经存在的,只需在上面选取几个触发信号脚,再增加几个分压电阻,然后通过软件对各个电压所对应的信号源预先设定,就能达到自动检测端子接入从而智能化切换信号源的目的。

摘要：随着科技智能化的发展,消费类电子也不断走向智能化。本文介绍如何只占用极少的系统资源来检测端子接入,从而实现智能切换信号源。

关键词：检测,端子接入,切换,智能,信号源

参考文献

[1]康华光.电子技术基础:模拟部分[M].北京:高等教育出版社,2000.

[2]胡宴如.模拟电子技术[M].北京:高等教育出版社,2000.

智能切换 篇8

SMART呼吸机是我们研制的一款具有一定智能化程度的微机控制的高档无创呼吸机,而与其配套的国产医用空气压缩机不具备待机模式。针对这一问题对其进行改进,使其不但在中心供气出现故障时可以自动切换至空气压缩机,而且当故障排除后还可以自动切换回中心供气,完全满足了SMART呼吸机的匹配要求。

1 气源智能切换装置

1.1 加装气源切换装置的必要性

中心供气系统需要严格的管理和经常性的维护保养,以确保设备运行的可靠性[4]。呼吸机是对自主呼吸能力丧失或减低的危重病人实施呼吸支持的重要设备[5],一旦压缩气体的供应出现故障,往往会导致呼吸机工作异常,严重时甚至会危及病人生命。空气压缩机加装气源切换装置后,可在中心供气和空气压缩机供气二者间自主切换,大大降低了因供气发生的呼吸机故障。

1.2 气源切换装置硬件平台搭建

1.2.1 材料

采用二个Honeywell公司的26PCF压力传感器分别用于测量中央供气和空气压缩机供气压力。26PCF压力传感器采用集成电路技术和硅压敏电阻技术[6],其测量精确性较高,带有温度补偿和校正,测量类型为表压,量程为0-100 psi。采用德国宝德公司电控两位三通阀作为气源切换阀门。

Smart呼吸机采用两个功能较为强大的C8051f020单片机作为控制核心。C8051f020单片机具备片内12位8通道A/D转换器[7],可以直接通过引脚输入压力传感器的模拟信号。在改装过程中,我们避免使用专门的单片机,而是利用了呼吸机中的C8051f020单片机的富余能实现对气源切换装置进行控制。

1.2.2 硬件安装方法

为了对气源压力进行监测,并达到气源自动切换的目的,需要对空气压缩机进行一定程度的改装。如图1所示,将空气压缩机后盖板拆除后,首先将空气压缩机气体输出单向阀前的管道断开,依次接入一只三通接头和一只两位三通阀门,在三通接头上连接压力传感器1,对空气压缩机的输出压力进行监测;然后在两位三通阀的另一个输入接口上连接一根软管,软管另一头连接医用气体快速接头,软管中段用三通接头接入压力传感器2,对中央供气压力进行监测;在空气压缩机侧面板上开孔,将医用气体快速接头固定其上。为了方便今后的检修,将气体快速接头和两个压力传感器的安装位置做成可以打开的活门结构。将压力传感器1、2的输出信号用导线引出,经运算放大器放大、低通滤波后,分别接入呼吸机控制主板上的单片机的片内AD转换器0的模拟输入引脚18、19。

1、2.压力传感器3、4.三通接头5.两位三通阀门6.医用快速接头7.单向阀

对空气压缩机电源进行改装,加装控制继电器,使呼吸机内的单片机可以控制空气压缩机电源的通断。

1.3 气源切换装置的软件架构

使用c语言编写气源监测、切换程序,在呼吸机的控制菜单中增加气源控制选项菜单。通过呼吸机的液晶屏幕,可选择切换装置的工作方式。

气源切换装置控制菜单的结构如图2所示,设置关闭和开启两个选项。当选择关闭选项时,呼吸机仅对气源的压力进行监测,当气源压力异常时在液晶屏上显示报警信息而不对气源进行切换。如果选择开启选项,则可进一步选择节能或待机两种工作模式。当选择节能模式时,如果中心供气压力正常,单片机控制空气压缩机的电源继电器处于断开位置,空气压缩机不工作,同时两位三通阀门处在接通中心供气的位置。如果中心供气压力出现异常,则单片机发出控制信号使电源继电器闭合,同时使两位三通阀门处在接通空气压缩机的位置,空气压缩机开始工作,建立压力后向呼吸机供气。节能模式的优点是当中心供气压力正常时,空气压缩机的电源是断开的,在节省电能的同时降低了噪声。其缺点是当空气压缩机刚开始工作时,需要一定的时间才能使机内贮气罐中的空气压力由零上升至工作压力,这可能导致在此段时间之内呼吸机工作出现异常。

与节能模式相比较,待机模式的不同点在于不论中心供气压力是否正常,单片机总是控制空气压缩机处于加电状态,使空气压缩机的贮气罐中气体压力时刻处于工作压力。这种情况下,如果中心供气压力出现异常,两位三通阀自动切换至接通空气压缩机位置,呼吸机可以立即得到正常压力的压缩空气供应,几乎不会有任何延迟。其缺点是即使中心供气压力正常,空气压缩机也要一直维持工作压力,导致能耗和噪声较节能模式要大一些。气源切换装置的C语言程序流程图见图3。

2 结论

将改装的空气压缩机安装在SM A RT呼吸机上验证,结果证明智能气源切换装置操作方便,动作灵敏可靠,能在中心供气和空气压缩机供气之间自动进行智能切换,且具备多种工作模式,较好的实现了设计目标。

摘要：目的对配置于SMART呼吸机上的医用空气压缩机进行改进,使呼吸机具备中心供气和空气压缩机供气自动选择、自动切换功能。方法在空气压缩机的气路中加装传感器、控制阀等设备,使用C语言编程,利用呼吸机的单片机对切换装置进行控制。结果当中心供气设备发生故障导致供气压力低于下限时,呼吸机可以在报警的同时自动切换至空气压缩机供气,当中心供气压力恢复正常后,呼吸机又能够智能切换回中心供气。结论加装气源切换装置提升了呼吸机的智能化程度,避免了呼吸机由于气源因素导致的工作异常。

关键词：呼吸机,空气压缩机,智能切换装置

参考文献

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[2]陈渡平,王征,钱欢.呼吸机中心供气与空压机供气自动切换装置[J].中国医疗器械杂志,2007,31(6).452.

[3]林颐胜.对呼吸机空气压缩机的探讨[J].医疗卫生装备,2005,26(9):43-45.

[4]廖火平.医院供气中心的建设和维护[J].中国医疗设备,2008,23(4):77-78.

[5]蔡映云.机械通气及临床应用[M].上海:上海科学技术出版社,2002

[6]谭志坚,杨东,郑则广.呼吸机触发技术的现状和新进展[J].中国医疗设备,2009,23(4):56-59.