發(fā)射臺電視機房自動化監(jiān)測系統(tǒng)設計與應用

武 旸

（北京市博匯科技有限公司，北京 100085）

湖北省龜山發(fā)射臺是新中國建設的早期發(fā)射臺之一，也是我國廣播電視事業(yè)發(fā)展史上的里程碑。但隨著廣播電視事業(yè)的不斷發(fā)展，技術水平不斷革新，機房設備也在不斷增加和更新，如何管理好機房設備，及時排除故障，保證廣大人民群眾能正常收聽收看廣播電視節(jié)目，這些對機房技術人員提出了更高要求。2011年11月，博匯科技中標“湖北省廣播電視總臺龜山發(fā)射臺電視機房自動化監(jiān)控”項目，筆者也參與了這一項目的建設。

1 機房現(xiàn)狀分析

龜山發(fā)射臺機房現(xiàn)有8部模擬電視發(fā)射機設備需完成運行狀態(tài)實時自動化監(jiān)控。電視機房模擬電視發(fā)射機基本情況見表1。

表1 發(fā)射機基本狀況表

系統(tǒng)需實現(xiàn)對4主4備模擬電視發(fā)射機的實時參數(shù)采集，包括監(jiān)測參數(shù)越限自動報警、相關數(shù)據(jù)的存儲、報警數(shù)據(jù)工作參數(shù)檢索查詢等功能。對每個節(jié)目發(fā)射機的4套信號源監(jiān)測，并可完成自動（手動）切換控制，同時實現(xiàn)模擬電視多點多環(huán)節(jié)視音頻信號的實時監(jiān)測，并完成大屏幕多畫面組合顯示、視音頻信號自動判別監(jiān)測、實時監(jiān)視監(jiān)聽與輪巡監(jiān)視監(jiān)聽等功能。為滿足上述功能需求，就需要建立一套完成完整的機房自動化監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)至少包括發(fā)射機監(jiān)測系統(tǒng)和信號監(jiān)測系統(tǒng)。

2 發(fā)射機監(jiān)測系統(tǒng)

發(fā)射機監(jiān)測系統(tǒng)如圖1所示。

2.1 發(fā)射機監(jiān)測系統(tǒng)組成

根據(jù)發(fā)射機監(jiān)測需求，配置以下設備：

1）TrinityAres-URM發(fā)射機集中監(jiān)管平臺主機。系統(tǒng)運行核心服務器，可顯示發(fā)射機監(jiān)測的狀態(tài)信息、報警信息。支持多用戶同時訪問，根據(jù)用戶不同權限，登錄后提供不同的操作界面和功能。對監(jiān)測參數(shù)、異態(tài)報警數(shù)據(jù)進行邏輯處理，將結果報告中心監(jiān)管平臺軟件并集中存儲。支持多個網(wǎng)絡用戶的同時訪問，按照權限的高低訪問不同的數(shù)據(jù)庫內容。可監(jiān)控監(jiān)測設備軟件和硬件的運行狀態(tài)并報告集中監(jiān)管平臺軟件。后臺完成各類數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析，根據(jù)需求可即時生成或按日、周、半月、月、季、年和自定義自動生成報表?？缮啥喾N類型報表：異態(tài)明細報表、異態(tài)持續(xù)時間報表、異態(tài)發(fā)生次數(shù)統(tǒng)計報表、頻道落地情況報表、頻道變更情況報表、自定義報表等?？蓪Ω鞅O(jiān)測前端及總體情況進行橫向和縱向匯總分析。

2）串口服務器。通過發(fā)射機的RS-232/RS-485通信串口采集發(fā)射機工作狀態(tài)參數(shù)，將采集到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡發(fā)送給發(fā)射機監(jiān)測主機。對于無通信接口的發(fā)射機，可通過對其模擬量數(shù)據(jù)采集完成參數(shù)收集。

3）發(fā)射機監(jiān)控主機。完成發(fā)射機指標數(shù)據(jù)采集及監(jiān)測報警的功能，將數(shù)據(jù)回傳到TrinityAres-URM發(fā)射機集中監(jiān)管平臺服務器。后臺采用Linux操作系統(tǒng)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定高效。

2.2 發(fā)射機監(jiān)測系統(tǒng)功能

發(fā)射機監(jiān)測系統(tǒng)功能如下，可分為信息采集與信息處理量大模塊：

1）發(fā)射機狀態(tài)信息采集內容。包括發(fā)射機頻率、駐波比、溫度、入射功率、反射功率、不平衡功率、各功放模塊輸出功率、總電壓、總電流、工作電壓、工作電流等。

2）發(fā)射機狀態(tài)信息處理。發(fā)射機系統(tǒng)的運行圖實時顯示，對于運行圖內的開關機動作進行監(jiān)測報警。監(jiān)控控制單元通信，若通信中斷彈出中斷提示菜單并發(fā)聲光報警。監(jiān)測并在軟件界面上實時顯示發(fā)射機面板上提供的所有電壓、電流、功率值以及各狀態(tài)指示燈的狀態(tài)指示。監(jiān)測統(tǒng)計發(fā)射機的實際輸出功率，并和發(fā)射機的標稱功率進行比對。如果低于標稱功率的80%進行報警。實現(xiàn)對系統(tǒng)自動記錄發(fā)射機運行的日記記錄、告警記錄。自動統(tǒng)計各發(fā)射機的播出時間、停播、劣播等故障情況，自動生成日、周、月、季、年報表。各項數(shù)據(jù)報表數(shù)據(jù)均可以以通用電子文檔文件的格式存儲、上報、打印。

2.3 發(fā)射機監(jiān)測平臺軟件

系統(tǒng)采用的TrinityAres-URM發(fā)射機集中監(jiān)管軟件應用B/S架構，機房人員通過客戶端監(jiān)測完成發(fā)射機實時狀態(tài)監(jiān)看、故障和歷史數(shù)據(jù)查詢、故障報警門限設置、預警處理、用戶管理、日志查詢等功能。

1）發(fā)射機實時狀態(tài)監(jiān)看。實時獲取發(fā)射機的狀態(tài)，根據(jù)故障等級，以不同顏色發(fā)射臺圖標標識，紅色為致命，橙色為嚴重，黃色為一般，綠色為正常。發(fā)射機實時狀態(tài)界面如圖2所示。記錄詳情，可修改恢復時間、故障原因、故障性質、故障狀態(tài)、添加處理情況。故障原因可選值有：人為、操作不當、維護不周、設備故障、切換、技術質量、惡意破壞、意外、自然災害、火災、其他。故障性質可選值有：責任、技術、破壞、災害、其他。點擊確認按鈕更新數(shù)據(jù)庫中報警記錄。操作結束后對于“恢復”或“誤報”的日志標記為“已處理”。故障日志界面如圖3所示。

3）故障報警門限設置。監(jiān)測閾值模塊能夠設置故障類型的報警開關、報警門限。監(jiān)測閾值管理界面如圖4所示。

2）故障和歷史數(shù)據(jù)查詢。日志列表故障日志信息包括發(fā)射臺、發(fā)射機、開始時間、結束時間、持續(xù)時間、描述、故障狀態(tài)（發(fā)生、恢復、誤報）、處理情況（已處理、未處理）、詳細信息。通過點擊日志列表表頭“過濾條件設置”按鈕進入過濾設置頁面，可選擇發(fā)射臺、發(fā)射機、故障類型、故障狀態(tài)，點擊確定按照過濾條件過濾掉不關注的日志信息。點擊一條日志彈出詳細頁面，展示對應的報警

4）預警處理。預警處理包括手動預警和自動預警功能。手動預警功能為手動發(fā)布預警信息，設置預警規(guī)則。自動預警功能為自動預警規(guī)則管理包含查詢和設置功能，能夠根據(jù)指定條件查詢系統(tǒng)已經(jīng)設置的預警規(guī)則，能夠設置自動預警規(guī)則，在故障發(fā)生后，自動發(fā)送短信，并且能夠修改、刪除預警規(guī)則。預警對象管理界面如圖5所示。

5）用戶管理。用戶管理模塊包括用戶信息管理、分配前端和分配用戶權限功能。系統(tǒng)管理員進入用戶管理頁面可新增、刪除、修改用戶信息，頁面圖如圖6所示。

6）系統(tǒng)日志記錄。系統(tǒng)日志管理主要功能包括查看系統(tǒng)日志功能。具有系統(tǒng)日志管理權限的用戶進入系統(tǒng)日志管理頁面，輸入查詢條件可查詢用戶的操作日志，界面圖如圖7所示。

3 信號監(jiān)測系統(tǒng)

3.1 信號監(jiān)測系統(tǒng)組成

考慮到用戶機房實際狀況，結合機房現(xiàn)有設備，系統(tǒng)做了有針對性的配置，如圖8所示。

1）RemoteAres多畫面監(jiān)測報警主機和TrinityAres-Display多畫面監(jiān)測報警主機。完成4個頻道包括各信源、切換后信號、發(fā)射機主激勵后信號和同軸切換開關饋管信號節(jié)目的視音頻監(jiān)測和多畫面顯示，滿足用戶對畫面顯示要求；系統(tǒng)多畫面任意組合顯示，支持自定義模版。支持雙屏、多屏不同內容顯示；單節(jié)目放大到全屏，同時監(jiān)聽同期聲；具有屏幕防灼傷功能，有效保護顯示屏幕；主機支持VGA，DVI，HDMI等接口輸出，顯示分辨力1 920×1 080以上；可完成靜幀、黑場、視音頻丟失、臺標、測試圖、電平、V/A比等故障監(jiān)測；包含豐富的報警方式，支持字符、標題欄、語音、日志等報警，可擴展為電話、短信報警；支持H.264錄像、數(shù)據(jù)庫查詢和遠程管理；多畫面監(jiān)測系統(tǒng)可與模擬切換器聯(lián)動，當多畫面監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測到節(jié)目故障時，可觸發(fā)切換器進行節(jié)目切換控制。

2）BHCV23多通道模擬視音頻編碼設備，采用專用1U工業(yè)機箱，完成入發(fā)射機信號和解碼后共8路AV信號編碼和IP打包輸出，用于節(jié)目調度查看。

為了滿足業(yè)務發(fā)展而帶來的監(jiān)測需求，現(xiàn)有系統(tǒng)同時支持手機CMMB，國標地面數(shù)字等信號接入，只需添加相應的監(jiān)測板卡，統(tǒng)一完成監(jiān)測并打包成IP信號，進入到多畫面主機完成監(jiān)測報警和顯示。

3.2 信號監(jiān)測系統(tǒng)特點

1）與模擬切換系統(tǒng)聯(lián)動。通過多畫面監(jiān)測報警主機對節(jié)目信源監(jiān)測，監(jiān)測到黑場、靜幀等故障時，可觸發(fā)模擬切換器進行切換控制。

2）支持多種解碼格式。支持MPEG-2，H.264，AVS等眾多主流高、標清節(jié)目解碼；支持MP2、MP3、AC3、AAC、杜比5.1聲道的音頻解碼，能區(qū)分雙聲道與立體聲監(jiān)測。

3）高效率性。目前市場中通用的編解碼器效率不高，耗費系統(tǒng)資源。系統(tǒng)多畫面顯示系統(tǒng)，采用優(yōu)化算法的高效編解碼庫，極大降低系統(tǒng)資源，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

4）系統(tǒng)防護。在每一個小畫面標題欄的頻道名每隔一段時間會水平移動（間隔時間可自行設定），標題欄的底色也可以隨意設定，有效地解決了屏幕灼傷的問題。通過加大系統(tǒng)緩存塊的讀寫空間，減少軟件對磁盤的頻繁讀寫次數(shù)，降低系統(tǒng)總線任務量和提高磁盤的使用壽命。

5）錄像支持。支持全程24 h錄像、定時錄像和故障觸發(fā)錄像；故障觸發(fā)錄像可實現(xiàn)提前故障30 s錄像；錄像文件通過MPEG-4/WMV9/H.264格式保存；系統(tǒng)可一邊錄像一邊查看或下載錄像文件；支持查看、下載當前時間前5 s的錄像文件；不需要等錄像全部完成后才能查看。

6）清晰的語音提示報警。系統(tǒng)通過采用TrinityAres-VoiceAlarmServer語音報警服務器軟件，通過IP網(wǎng)絡匯總來自多個監(jiān)測前端發(fā)送的報警信息，經(jīng)過邏輯處理后再進行語音報警，并能根據(jù)不同的報警信息進行分類顯示；支持用戶對報警信息和報警規(guī)則自定義，具備語音文件庫，可根據(jù)文字自動生成報警語音文件，不需要錄音。

4 機房自動化監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)勢

1）系統(tǒng)架構。后臺數(shù)據(jù)采集、處理軟件采用C/S架構，功能獨立、穩(wěn)定、高效；前臺業(yè)務展現(xiàn)采用B/S架構，靈活、易部署、面向多用戶。

2）標準化和個性化。采用開放的標準協(xié)議，支持第三方設備接入；所有用戶受平臺權限的控制，同時能自定義自己的操作界面、導航選單。

3）模塊化、層次化。中心平臺作為一個框架存在，通過建立開放式的多層體系結構，根據(jù)具體業(yè)務需求掛載相應的模塊，有利于實現(xiàn)更加精細的權限控制、用戶按需自定義模塊，為功能業(yè)務再開發(fā)提供便利性。當監(jiān)測設備數(shù)量擴容的時候，無需修改軟件即可接入。報表生成器、數(shù)據(jù)采集器等均為獨立模塊，可以根據(jù)服務器性能靈活組合進行負載均衡，滿足用戶今后的擴展需要。

4）安全性和穩(wěn)定性?；贛icrosoft.Net Framework 3.5框架開發(fā)應用，具有強健的安全機制，如身份驗證，傳輸加密、數(shù)據(jù)加密等多種加密手段。采用Web認證，排除偽裝登陸的可能，保證平臺交互的安全性，可以輕松實現(xiàn)7×24 h穩(wěn)定安全運行。具備完善的錯誤跟蹤系統(tǒng)，一旦平臺發(fā)生工作異常，可以方便地排查到具體的故障環(huán)節(jié)，方便快速恢復到正常狀態(tài)。

5）自動化。根據(jù)設定規(guī)則自動發(fā)送安全播出報警日志到手機，減少人工查詢的交互操作。根據(jù)設定規(guī)則自動發(fā)送設備報警日志到手機，減輕維護人員的巡檢工作量。根據(jù)設定規(guī)則自動生成各類報表，提高工作效率。

6）交互性。界面及UI設計，在充分理解用戶業(yè)務需求的基礎上，聘用專業(yè)設計公司設計，提升用戶的感官和操作體驗。大量采用Silverlight，JQuery，AJAX等流行Web開發(fā)技術和框架，通過動畫、圖表等形式展現(xiàn)內容，增強交互體驗。