發(fā)射機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)用性改造

張學(xué)新，袁 軍

（河南省廣播電視發(fā)射臺(tái)，河南 鄭州 450003）

1 引言

河南省廣播電視發(fā)射臺(tái)發(fā)射機(jī)房原來(lái)只有2套電視節(jié)目，隨著電視事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)已增至6套。近年來(lái)，雖然對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)等鏈路信號(hào)進(jìn)行過(guò)改動(dòng)，但隨著光纖信號(hào)、數(shù)字微波信號(hào)、SDH環(huán)網(wǎng)信號(hào)、衛(wèi)星信號(hào)以及控制監(jiān)控傳輸線的增多，原有的系統(tǒng)功能已不能滿足現(xiàn)階段信號(hào)傳輸和監(jiān)控的要求[1-2]。根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況和安全播出工作的需要,河南省廣播電視發(fā)射臺(tái)在充分利用原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本著經(jīng)濟(jì)性、安全性、實(shí)用性的原則對(duì)控制室信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行了改造。

2 對(duì)信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)的整合

改造前，機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)較為單一，僅有傳輸系統(tǒng)和接收系統(tǒng)2部分組成，而且原有系統(tǒng)布線相互交叉，且電源插座又混用在一起，極易造成事故。改造中充分考慮到現(xiàn)有傳輸設(shè)備的特點(diǎn)以及存在的問(wèn)題，整個(gè)系統(tǒng)由電源供電系統(tǒng)、信號(hào)傳輸系統(tǒng)、信號(hào)切換系統(tǒng)、無(wú)線接收系統(tǒng)、信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)5部分組成。并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)布局，系統(tǒng)的信號(hào)流程如圖1所示，采取以下具體措施:

1）將傳輸設(shè)備和信號(hào)走向進(jìn)行了重新分類，分組排列，貼加標(biāo)簽，盡量簡(jiǎn)單明了，避免了原來(lái)整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)線混在一起、電源互不獨(dú)立的狀況。

2）將整個(gè)系統(tǒng)機(jī)架、解碼器、分配器、切換器、監(jiān)測(cè)儀器等進(jìn)行了接地處理，并對(duì)之進(jìn)行等電位連接，以防止雷電和設(shè)備自身故障對(duì)系統(tǒng)的影響。

3）對(duì)NEC控制桌的利用。由于NEC主備發(fā)射機(jī)下?lián)艿降厥信_(tái)使用，因而NEC控制桌就閑置了下來(lái)，該控制桌長(zhǎng)1.3 m、寬1.3 m、高1.2 m,左邊面板安裝有18 cm監(jiān)視器和6011示波器各1臺(tái)，然而右邊面板空間并沒(méi)有利用，而且經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量，LZ0301B音視頻切換器為標(biāo)準(zhǔn) 2U 機(jī)箱（482mm×300mm×88mm），重量 5 kg，6臺(tái)切換器組合在一起正好放在控制面板上，非常方便值班員手動(dòng)切換信號(hào)，這就為設(shè)計(jì)和布局提供了想象空間。經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，不僅用自制支撐架解決了設(shè)備通風(fēng)對(duì)流散熱問(wèn)題，而且解決了中一、河一、河二、河四、河五和數(shù)字微波切換器布局問(wèn)題，如圖2所示。

4）對(duì)原監(jiān)視墻的利用。原鋁合金監(jiān)視墻長(zhǎng)4.8 m、高2.8 m、寬0.8 m，擺放在控制室中央，經(jīng)過(guò)加工，將銀灰色鋁塑板貼在面板上，并在鋁合金每層支架內(nèi)徑中安裝上線槽，并將顯示器掛件用螺絲固定在設(shè)計(jì)位置，并標(biāo)明頻道符號(hào)。這樣一來(lái)，不僅解決了14臺(tái)液晶顯示器的掛放問(wèn)題，更有利于信號(hào)線路的進(jìn)出，并且對(duì)原有的電源走線進(jìn)行了打壓實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)耐壓無(wú)誤后，繼續(xù)使用，但發(fā)現(xiàn)20個(gè)電源插頭接點(diǎn)簧片接觸不太理想，于是全部進(jìn)行了更換，使之符合用電要求。

3 對(duì)控制監(jiān)控室電源的改造

控制監(jiān)控室原來(lái)僅有電工房一路市電電源，2006年7月該系統(tǒng)因外電的閃斷和本身問(wèn)題而引起過(guò)空氣開(kāi)關(guān)跳閘，進(jìn)而影響到了光纖信號(hào)向本臺(tái)上行站的傳輸。這一沉痛的教訓(xùn)，給這次改造提出了更高的要求，經(jīng)過(guò)分析和討論，認(rèn)為采取以下方法較為妥當(dāng)：

1）從上行站UPS機(jī)房引入220 V電源作為光端機(jī)、視頻分配器、信號(hào)切換器、工控計(jì)算機(jī)等設(shè)備的供電電源。此種方法優(yōu)點(diǎn)是可為本臺(tái)節(jié)約UPS電源購(gòu)置費(fèi)用，提高上行站UPS電源的利用率，實(shí)現(xiàn)機(jī)房設(shè)備優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)；缺點(diǎn)是供電線路長(zhǎng),不易鋪設(shè)電纜，需要對(duì)控制室供電系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。

2）考慮到上行站的用電安全，在盡量減小UPS電源用電負(fù)荷情況下，把電工房送入的市電作為14臺(tái)大屏幕監(jiān)視器供電電源，這樣一來(lái)不僅可以有效解決UPS電源負(fù)荷過(guò)重問(wèn)題，延長(zhǎng)供電時(shí)間，而且還能為信號(hào)系統(tǒng)提供備份電源。

3）經(jīng)過(guò)計(jì)算，機(jī)房小信號(hào)設(shè)備用電負(fù)荷不足1 kW，相對(duì)于60 kV·A的UPS電源來(lái)說(shuō)，不足以影響到上行站的用電安全，但如何實(shí)現(xiàn)市電和UPS電源轉(zhuǎn)換,這才是改造工作的重中之重。經(jīng)過(guò)查找技術(shù)資料，多次試驗(yàn)和綜合考慮，用最簡(jiǎn)單的雙向繼電器作為控制器，完成了上述兩路電源的轉(zhuǎn)換。此系統(tǒng)由J2C4-22雙向繼電器、手動(dòng)開(kāi)關(guān)、五聯(lián)空氣開(kāi)關(guān)3部分組成，其原理如圖3所示。

（1）當(dāng)UPS電源送出220 V電壓后，J2C4-22線包輔接點(diǎn)A1，A2吸合，J2C4-22繼電器接點(diǎn)J13和J14導(dǎo)通，J43和J44導(dǎo)通，常開(kāi)接點(diǎn)變?yōu)槌ｉ]接點(diǎn)。接點(diǎn)J21和J22斷開(kāi)，J31和J32斷開(kāi)，常閉接點(diǎn)變?yōu)槌ｉ_(kāi)接點(diǎn)。手動(dòng)開(kāi)關(guān)接點(diǎn)J3和J4帶電，兩相電壓通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)J1和J2接點(diǎn)送入五聯(lián)空氣開(kāi)關(guān)，此時(shí)由五聯(lián)空氣開(kāi)關(guān)供電的設(shè)備均為UPS電源供電。

（2）當(dāng)UPS電源出現(xiàn)故障時(shí)，J2C4-22線包輔接點(diǎn)A1，A2釋放，繼電器接點(diǎn)J43和J44、接點(diǎn)J13和J14變?yōu)槌ｉ_(kāi)接點(diǎn)；繼電器接點(diǎn)J21和J22、接點(diǎn)J31和J32又變?yōu)槌ｉ]接點(diǎn)，市電經(jīng)手動(dòng)開(kāi)關(guān)接點(diǎn)J5和J6送入，J3和J4仍然帶電，兩相電壓仍然通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)J1和J2接點(diǎn)送入五聯(lián)空氣開(kāi)關(guān)，此時(shí)由五聯(lián)空氣開(kāi)關(guān)供電的設(shè)備均為市電供電。其間繼電器倒換時(shí)間僅0.2 s，幾乎同步，即可迅速完成電源倒換。

（3）當(dāng)J2C4-22出現(xiàn)故障時(shí)，值班員可手動(dòng)操作開(kāi)關(guān)，將手動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)由接點(diǎn)J3和J4轉(zhuǎn)入接點(diǎn)J5和J6，完全脫開(kāi)繼電器將市電直接接入，由接點(diǎn)J5和J6通過(guò)接點(diǎn)J1和J2送入五聯(lián)空氣開(kāi)關(guān)供電。這樣，該系統(tǒng)又多了一種應(yīng)急手段。

上述系統(tǒng)不僅解決了電源的自動(dòng)切換問(wèn)題，而且投入非常小，既安全又可靠。該系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來(lái)，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)任何問(wèn)題，不僅為本臺(tái)節(jié)約了資金，還確保了安全播出。

4 信號(hào)自動(dòng)切換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與安裝

為了確保信號(hào)的安全，在解決多路信號(hào)源的同時(shí)，選用了LZ0301B音視頻自動(dòng)切換裝置。該切換器主要有以下特點(diǎn)：1）三路輸入，一分四輸出；2）掉電時(shí)主信號(hào)輸入通道與輸出通道直通；3）當(dāng)主信號(hào)出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)輸出備份信號(hào)；4）若主信號(hào)出現(xiàn)故障時(shí)，報(bào)警燈出現(xiàn)閃爍，同時(shí)蜂鳴器報(bào)警。其主要技術(shù)指標(biāo)增益穩(wěn)定度為0.5 dB%100℃，隔離度優(yōu)于65 dB，信噪比大于75 dB，幅頻特性視頻±0.5 dB。

在安裝中將5套自動(dòng)切換器送入信號(hào)進(jìn)行了規(guī)范，第1路固定為光纖信號(hào)，第2路固定為數(shù)字微波信號(hào)，第3路固定為SDH環(huán)網(wǎng)信號(hào)。這不僅解決了信號(hào)的主備排列問(wèn)題，而且還避免了各信號(hào)源的混淆，更有利于信號(hào)維護(hù)，如圖4所示。由于移動(dòng)電視信號(hào)為ASI數(shù)字信號(hào)源，因而，通過(guò)SDH環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)適配器將其直接送入20頻道數(shù)字激勵(lì)器，可滿足要求。

對(duì)時(shí)間撥碼開(kāi)關(guān)進(jìn)行了調(diào)試，當(dāng)?shù)?路信號(hào)出現(xiàn)故障時(shí)，使之在最短時(shí)間內(nèi)快速向第2路轉(zhuǎn)換。2009年11月鄭州市鄭花路魏河進(jìn)行水利工程改造，在施工中將本臺(tái)12芯光纖鏟斷，此時(shí)自動(dòng)切換系統(tǒng)自動(dòng)將數(shù)字微波信號(hào)和SDH環(huán)網(wǎng)信號(hào)切出，5套節(jié)目均沒(méi)有造成任何停播事故，為安全播出提供了保障。

制作各種長(zhǎng)短不一音頻電纜接頭20余根，以便在特殊情況下應(yīng)急使用。2009年國(guó)慶60周年前夕2CH全固態(tài)發(fā)射機(jī)噪聲突然增大，經(jīng)查發(fā)現(xiàn)是切換器到發(fā)射機(jī)激勵(lì)器輸入端電纜短路引起，由于此電纜在地口槽內(nèi)鋪設(shè)，查找起來(lái)非常困難，立即使用備用線將光纖信號(hào)直接接入發(fā)射機(jī)，避免了停播事故。

在做音頻電纜頭的時(shí)候，由于設(shè)備生產(chǎn)廠家的不同，卡農(nóng)音頻電纜頭接地也不一樣，因此一定要細(xì)心測(cè)量所使用設(shè)備切換器輸入輸出接地端子，并且所有音頻電纜頭接地端子應(yīng)與之一致,否則可能會(huì)引起輸出信號(hào)的不平衡，使聲音過(guò)小。另外，還要用絕緣套管將焊接點(diǎn)隔開(kāi)，避免長(zhǎng)期插拔引起接線短路和碰撞出現(xiàn)無(wú)聲或交流聲情況發(fā)生。

5 自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和安裝

由于機(jī)房節(jié)目套數(shù)的不斷增多，目前需要監(jiān)聽(tīng)、監(jiān)看的節(jié)目點(diǎn)多達(dá)20多路，各種監(jiān)聽(tīng)聲音圖像混合在一起，不僅給值班員帶來(lái)視覺(jué)疲勞，也給值班員帶來(lái)了極大的精神壓力。根據(jù)實(shí)際情況，安裝了發(fā)射機(jī)房自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)裝置。

發(fā)射機(jī)房自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)安裝在機(jī)房主控室內(nèi)，值班員坐在大廳內(nèi)就可直接監(jiān)看6套節(jié)目的播出情況，當(dāng)節(jié)目源和發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障時(shí),該系統(tǒng)根據(jù)采集信號(hào)電平跳變和噪聲變化等情況快速進(jìn)行報(bào)警，提醒值班員采取措施，起到了防患于未然的作用。系統(tǒng)主要由工控機(jī)、數(shù)據(jù)采集線、控制應(yīng)用軟件、大屏幕液晶顯示裝置4部分組成，其原理是將機(jī)房光纖信號(hào)、數(shù)字微波信號(hào)、SDH環(huán)網(wǎng)信號(hào)、衛(wèi)星信號(hào)、無(wú)線接收信號(hào)等進(jìn)行采集，然后送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，來(lái)實(shí)現(xiàn)音視頻信號(hào)的自動(dòng)報(bào)警。

機(jī)房多路音視頻監(jiān)測(cè)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)有以下功能：1）具有多畫(huà)面實(shí)時(shí)監(jiān)看功能；2）具有故障報(bào)警功能，主要包括圖像丟失、圖像黑屏、圖像靜幀和伴音丟失等；3）具有數(shù)據(jù)記錄及錄像功能；4）具有數(shù)據(jù)查詢及錄像回放功能；5）具有系統(tǒng)的設(shè)置功能。并且各路視音頻畫(huà)面可任選一路固定監(jiān)聽(tīng),并能根據(jù)不同故障情況發(fā)出報(bào)警提示，其原理如圖5所示。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)6套電視節(jié)目主用信號(hào)源的采集,在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上又增加了3臺(tái)分配器將6套節(jié)目采集信號(hào)分別送入工控機(jī),使各套節(jié)目輸出電平完全滿足采樣要求。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)路RF信號(hào)的采集，專門(mén)對(duì)射頻天線進(jìn)行了改裝，制作了全頻道接收天線一副，經(jīng)過(guò)調(diào)試，使輸入的最低電平達(dá)到了75 dB，完全滿足了多路解調(diào)器的需要，采用了DB-08多路解調(diào)器分別解出5路視頻信號(hào)和5路音頻信號(hào)，一并送入610H工控機(jī)。另外用機(jī)頂盒接收移動(dòng)電視節(jié)目，解調(diào)出模擬視音頻信號(hào)，送入工控機(jī)，使采集的信號(hào)完全滿足工控機(jī)的要求。

這樣，不管是信號(hào)監(jiān)聽(tīng)、監(jiān)看還是接收，值班員可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置各種信號(hào)故障的監(jiān)測(cè)門(mén)限和監(jiān)測(cè)時(shí)段，自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)置的情況，負(fù)責(zé)將12路電視節(jié)目的聲音、畫(huà)面、監(jiān)測(cè)信息和報(bào)警信息實(shí)時(shí)地顯示給機(jī)房值班人員。以9CH為例，當(dāng)圖像信號(hào)出現(xiàn)丟失或黑屏?xí)r，液晶大屏幕會(huì)顯示9CH圖像丟失或圖像黑屏的提示和聲音告警，值班人員可迅速采取措施，參考應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行處理，如圖6所示。另外，該系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，不對(duì)控制室其他系統(tǒng)構(gòu)成任何影響。

上述方法不僅加快了值班員的判斷速度，也提高了值班員的操作準(zhǔn)確度，使之根據(jù)應(yīng)急預(yù)案要求進(jìn)行操作，既有針對(duì)性，又避免了盲目性，更有利于安全播出。2008年3月，19CH頻道凌晨3點(diǎn)出現(xiàn)掉高壓故障，報(bào)警系統(tǒng)快速報(bào)警，提醒值班員對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行檢查，迅速處理了故障，由于此時(shí)間段是值班員最容易忽視的時(shí)間，正是該系統(tǒng)的自動(dòng)報(bào)警才避免了發(fā)射機(jī)停播。

在安裝該系統(tǒng)時(shí)，考慮到下一步發(fā)射機(jī)要整體搬遷，主要對(duì)信號(hào)源和開(kāi)路接收部分進(jìn)行了采集，將來(lái)搬入新塔后，計(jì)劃對(duì)發(fā)射機(jī)激勵(lì)器、變頻器、功放盤(pán)、耦合器等信號(hào)進(jìn)行采集，全面實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理，確保設(shè)備的安全運(yùn)行。

6 小結(jié)

通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)的改造，不僅實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的自動(dòng)切換，電源的自動(dòng)倒換，故障的自動(dòng)報(bào)警，而且大大減輕了值班員的壓力，使值班員坐在值班室就可觀察到設(shè)備的運(yùn)行情況，不僅利用了設(shè)備，節(jié)約了數(shù)萬(wàn)資金，還鍛煉了隊(duì)伍，為下一步機(jī)房搬入新塔積累了經(jīng)驗(yàn)。該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)兩年運(yùn)行，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)任何問(wèn)題，確保了設(shè)備安全播出，真正體現(xiàn)了廣電總局提出的“高質(zhì)量、不間斷、既經(jīng)濟(jì)、又安全”的12字方針。

[1]史廣生.發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的通信故障及改進(jìn)措施[J].電視技術(shù)，2010，34（2）：73-74.

[2]夏利民，李世駿，金玉.廣電機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J].電視技術(shù)，2010，34（4）：86-89.