觸摸屏技術(shù)在在廣播發(fā)射中的應用
國家廣播電影電視總局五五二臺 謝曉
[摘要]本文主要介紹了人機觸摸屏這一新興技術(shù)的主要分類(lèi)和特點(diǎn)以及其在廣播發(fā)射中的應用。
[關(guān)鍵詞]觸摸屏 廣播發(fā)射 易操作性
前言
隨著(zhù)使用電腦在工業(yè)領(lǐng)域等作為信息控制設備的與日俱增，人機觸摸屏以其易于使用、堅固耐用、反應速度快、節省空間等優(yōu)點(diǎn)，在廣播發(fā)射等技術(shù)領(lǐng)域和商業(yè)領(lǐng)域內得到越來(lái)越多的廣泛應用。它最大程度地簡(jiǎn)化了計算機的使用，讓那些即使是對計算機一無(wú)所知的人，也可以點(diǎn)擊觸摸屏上的圖標、指示等方法完成同樣的工作，使設備展現出更大的易操作性和魅力。
定義
觸摸屏的定義如下：
所謂觸摸屏(人機觸摸屏產(chǎn)品)就是指連接可編程序控制器(PLC)、變頻器、伺服控制器、直流變速器、儀表等現場(chǎng)控制設備，通過(guò)觸碰顯示屏上的顯示寫(xiě)入工作參數或輸入操作命令，來(lái)實(shí)現人與機器信息交互的數字設備。更直觀(guān)的來(lái)說(shuō)，觸摸屏就是能替代傳統控制按鈕和指示燈的智能化操作顯示終端。
特點(diǎn)
人機觸摸屏是一種與電腦交互的最簡(jiǎn)單，最直接的方法。作為一種新型的人機交互輸入方式，它具有許多傳統設備無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)：
1、除去界面使用語(yǔ)言的不同、圖形標識是否按照統一標準等問(wèn)題，人機觸摸屏技術(shù)使用戶(hù)基本無(wú)需經(jīng)過(guò)特殊培訓就能馬上使用設備；
2、人機觸摸屏技術(shù)消除了操作相對繁瑣的鍵盤(pán)和鼠標。如果配合識別軟件，人機觸摸屏還可以實(shí)現手寫(xiě)輸入；
3、觸摸屏非常堅固，足以承受許多惡劣的環(huán)境，而通常惡劣的環(huán)境很容易損壞鍵盤(pán)和鼠標；
4、用戶(hù)可以選擇點(diǎn)擊定義明確的菜單，因此人機觸摸屏技術(shù)有效地降低了用戶(hù)操作上的紕錯，最大程度的減少了誤操作的可能性。
分類(lèi)
按照觸摸屏的工作原理和傳輸信息的介質(zhì)，觸摸屏分為四種類(lèi)型：電阻式、電容感應式、紅外線(xiàn)式和表面聲波式。在這里介紹一下在工業(yè)領(lǐng)域中最常用的電阻式觸摸屏和電容式觸摸屏。
1、電阻式觸摸屏的歷史最早，使用最多，而且其工作原理也是幾種觸摸屏中最簡(jiǎn)單的一種。電阻式觸摸屏基本上是薄膜加上玻璃的結構，在表面保護涂層和基層之間有兩層透明導電層[TO(ITO：納米銦錫金屬氧化物，弱導電體，具有很好的導電性和透明性，一般ITO的涂層較為容易脆斷，而涂得太厚又會(huì )影響到屏幕的透光性和清晰度，所以ITO的涂層會(huì )多加一層薄塑料作為保護層)，分別對應x、Y軸，它們之間用細微透明的絕緣顆粒絕緣，觸摸產(chǎn)生的壓力會(huì )使兩導電層接通，按壓不同的點(diǎn)時(shí)，該點(diǎn)到輸出端的電阻值也不同，因此會(huì )輸出與該點(diǎn)位置相對應的電壓信號(模擬量)，經(jīng)A／D轉換后即可獲取x、Y的坐標值。電阻式觸摸屏價(jià)格便宜且易于生產(chǎn)，可以用任何物體來(lái)觸摸，很適合工業(yè)控制領(lǐng)域使用。但因所使用的ITO涂層易受環(huán)境影響的關(guān)系，且屏的外層采用塑料，易被劃傷，使用壽命往往不長(cháng)。但隨著(zhù)新型的多線(xiàn)式電阻觸摸屏的出現，它的使用壽命已經(jīng)大為延長(cháng)。
2、電容式觸摸屏的四邊均鍍上了狹長(cháng)的電極，其內部形成一個(gè)低電壓交流電場(chǎng)。觸摸屏上貼有一層透明的薄膜層，它是一種特殊的金屬導電物質(zhì)。當用戶(hù)觸摸電容屏時(shí)，用戶(hù)手指和工作面形成一個(gè)耦合電容，因為工作面上接有高頻信號，于是手指會(huì )吸走一個(gè)很小的電流，這個(gè)電流分別從屏的四個(gè)角上的電極中流出；控制器通過(guò)對四個(gè)電流比例的精密計算，即可得出接觸點(diǎn)位置。
電容觸摸屏所使用的雙玻璃材料不但能保護導體及感應器，更能有效地防止外在環(huán)境因素對觸摸屏造成影響，就算屏幕沾有污穢、塵埃或油漬，電容式觸摸屏依然能準確算出觸摸位置。所以在公共場(chǎng)合最常見(jiàn)的就是這種觸摸屏。但由于電容隨溫度、濕度或接地情況的不同而變化，其穩定性較差，往往會(huì )產(chǎn)生漂移現象。而且由于它需要把人體當電容器的一個(gè)電極使用，當使用者戴著(zhù)手套或手持絕緣物體觸摸時(shí)會(huì )因為增加了絕緣的介質(zhì)導致觸摸屏沒(méi)有反應。
工作原理
(一)組成
人機觸摸屏通常由硬件和軟件兩部分組成。
觸摸屏系統一般包括兩個(gè)部分：觸摸檢測裝置和觸摸屏控制器。觸摸檢測裝置安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶(hù)觸摸位置，接收后送觸摸屏控制器；觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸點(diǎn)坐標；再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來(lái)的命令并加以執行。
人機觸摸屏的硬件部分包括處理器、顯示單元(可以是CRT或液晶顯示器)、輸入單元(觸碰檢測裝置)、控制卡(將觸摸信號轉化為控制信號)、通訊接口(數據線(xiàn)、驅動(dòng)程序等)、數據存儲單元等(如圖1)，有時(shí)還包括一個(gè)外部的計算機。其中處理器的性能決定了人機觸摸屏的性能高低，是觸摸屏的核心單元。
圖1
人機觸摸屏的軟件一般分為兩部分，即運行于人機觸摸屏硬件中的系統軟件和運行于PC機操作系統下的畫(huà)面編程或組態(tài)軟件。使用者都必須先使用人機觸摸屏的畫(huà)面組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過(guò)Pc機和人機觸摸屏產(chǎn)品的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到人機觸摸屏的處理器中運行(如圖2)。
圖2
(二)工作原理
多數觸控技術(shù)的工作原理是將屏幕圖像區域劃分為預先確定的網(wǎng)格(取決于屏幕尺寸和分辨率)，觸摸菜單選項的一個(gè)網(wǎng)格會(huì )執行一個(gè)子程序，效果和使用鼠標或在提示行輸入命令相同。工作時(shí)，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統根據手指觸摸的圖標或菜單位置來(lái)定位選擇信息輸人。觸摸屏的觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測用戶(hù)觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測裝置上接收觸摸信息，并將它轉換成觸點(diǎn)坐標，再送給CPU，它同時(shí)能接收CPU發(fā)來(lái)的命令并加以執行。
(三)實(shí)現功能及應用
人機觸摸屏可以實(shí)現的基本功能包括：
1、設備工作狀態(tài)顯示，如指示燈、按鈕、文字、圖形、曲線(xiàn)等；
2、數據、文字輸入操作，打印輸出；
3、簡(jiǎn)單的邏輯和數值計算；
4、連接多種控制設備組網(wǎng)；
5、執行輸入的控制等多種操作；
6、快速處理故障等。
在不同的領(lǐng)域里，還可以根據不同的需要，用人機觸摸屏搭配不同的特殊設備實(shí)現不同的特殊功能。
圖3
以我機房所維護的DX發(fā)射機的人機觸摸屏系統主頁(yè)面為例(圖3)，在工作過(guò)程中，我們可以直觀(guān)、快捷的查詢(xún)各設備的運行狀態(tài)，當前各表值情況，各設備之間的連接情況等。當某一設備出現故障時(shí)，在主頁(yè)面一目了然，在保證安全傳輸的前提下，可以通過(guò)人機觸摸屏迅裝在裝有高壓電器設備的控制柜內。如果無(wú)法避免，需要遠離高壓電速的關(guān)斷故障設備。相較于傳統的廣播發(fā)射處理故障流程，大大的縮短故障發(fā)生位置所需要的時(shí)間，同時(shí)直觀(guān)準確的界面顯示也可讓對設備不很熟悉的值班人員迅速發(fā)現故障所在位置，能夠及時(shí)通知負責人員，減少停劣播的時(shí)間。
除了實(shí)現實(shí)現上述功能外，DX發(fā)射機的人機觸摸屏還能實(shí)現對發(fā)射機升降功率、射頻音頻的輸入輸出控制、運行設備組件的控制等多項特殊功能(圖4)。大大簡(jiǎn)化了手動(dòng)操作的步驟和時(shí)間，具有極高的易操作性，為廣播電視發(fā)射的安全傳輸提供了更有力的保障。
圖4
使用環(huán)境及維護要求
為了保證人機觸摸屏能正確、有效的工作，延長(cháng)其工作壽命，其所使用的工作環(huán)境應滿(mǎn)足以下要求：
1、濕度和溫度要求
一般來(lái)說(shuō)，人機觸摸屏需要在溫度0-50。C、相對濕度在85％RH以下的環(huán)境內使用。因此，人機觸摸屏的安裝地點(diǎn)應盡可能避開(kāi)溫度變化大且容易結露的場(chǎng)所，并且應避開(kāi)太陽(yáng)光直射。不能將人機觸摸屏安裝在發(fā)熱量大的電氣設備上(如大容量電阻、加熱器、大功率變壓器等)。
2、振動(dòng)或沖擊要求
人機觸摸屏不能安裝在可能會(huì )受到振動(dòng)或沖擊的場(chǎng)所，因為所使用材料的關(guān)系，必須確保安裝牢固，使振動(dòng)加速度控制在規定范圍內，并且不會(huì )出現摔落等意外事故。
3、清潔無(wú)污染的環(huán)境
人機觸摸屏應安裝在清潔無(wú)污染的環(huán)境中，必須避開(kāi)有可能接觸到水、腐蝕性氣體或溶劑的場(chǎng)所。也不要將其安裝在塵埃、鹽分、鐵粉等較多的場(chǎng)所。當需要清理觸摸屏的液晶顯示器時(shí)，必須使用酒精或汽油，不能使用其他電子清潔劑或化學(xué)藥劑。
4、電磁兼容問(wèn)題
所謂電磁兼容就是人機觸摸屏或系統在電磁環(huán)境中能正常工作，并且不會(huì )對周?chē)h(huán)境中的其他任何物體構成具有破壞性的電磁干擾。
由于人機觸摸屏產(chǎn)品在使用時(shí)有可能對其他電器產(chǎn)生電磁干擾，或受到其他電器的電磁干擾，這些干擾不僅可能影響人機觸摸屏產(chǎn)品工作的可靠性和安全性，還可能影響其他電器的正常工作，甚至導致安全危險。通常情況下，為保證電磁兼容不成為問(wèn)題，人機觸摸屏不能安裝在裝有高壓電器設備的控制柜內。如果無(wú)法避免，需要遠離高壓電線(xiàn)，并確保離開(kāi)動(dòng)力線(xiàn)200ram以上。最好的辦法是將通訊電纜單獨穿管走線(xiàn)，并良好接地。
注意
l、雖然在很多領(lǐng)域，人機觸摸屏都因其界面直觀(guān)友好、功能強大等特點(diǎn)得到廣泛的應用，但不是所有的功能都可以用人機觸摸屏來(lái)代替，特別是不能用作緊急停止的按鈕(對我們的DX發(fā)射機來(lái)說(shuō)就是緊急關(guān)機按鈕)。這是因為：緊急停止回路一般是用硬件繼電器搭建而成的，以保證快速的響應，而如果將緊急停止按鈕設置在人機觸摸屏上的話(huà)，從
人機觸摸屏反應過(guò)來(lái)，時(shí)間延遲的概率會(huì )大大增加，從而產(chǎn)生不必要的過(guò)失。
2、人機觸摸屏的通訊線(xiàn)路連接緊固非常重要，否則就無(wú)法正確地讀人數據和傳送數據。因此，必須確保各種接線(xiàn)電纜的端子部分任何時(shí)候都要被鎖牢。
人機觸摸屏的發(fā)展趨勢
只要觀(guān)察就會(huì )發(fā)現，人機觸摸屏技術(shù)已經(jīng)滲透到我們工作生活的各方各面。觸摸屏技術(shù)方便了人們對設備的操作使用，是一種極有發(fā)展前途的交互式輸入技術(shù)。隨著(zhù)數字電路和計算機技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)的觸摸屏產(chǎn)品功能將越來(lái)越豐富，壽命也將更長(cháng)。而隨著(zhù)人們生活中對操作簡(jiǎn)便性的要求以及工作上對提高效率要求的逐步提高，新型觸摸屏將不斷涌現，觸摸屏的應用領(lǐng)域也會(huì )越來(lái)越廣，性能會(huì )越來(lái)越好。相信不久的將來(lái)，我們的生活就會(huì )像那旬著(zhù)名的廣告詞所說(shuō)的那樣：手指輕輕一點(diǎn)——用科技“點(diǎn)”亮生活。
5．結束語(yǔ)
結合秦皇島市以信息化帶動(dòng)農業(yè)現代化的總體要求，開(kāi)發(fā)設計的“秦皇島市農業(yè)科技信息平臺”是符合信息化社會(huì )發(fā)展要求的，具有深刻的現實(shí)意義。該網(wǎng)站的建設采用不同于傳統的以網(wǎng)頁(yè)的形式實(shí)現資源共享的方式，而是采用面向服務(wù)的思想，通過(guò)對接口的統一編程實(shí)現信息資源的共享，減少了秦皇島市農業(yè)科技信息的傳遞成本，對信息資源的配置效率和辦事效率的提高具有積極的意義。
參考文獻
[1]李天德等．《廣播電視發(fā)送與傳輸維護手冊》．
[2]吳啟紅．《變頻器、可編程序控制器及觸摸屏綜合應用技術(shù)實(shí)操指導書(shū)》
[3]嚴盈富．《觸摸屏與PLC入門(mén)》．
