河南省廣播電視發(fā)射臺(tái)集中網(wǎng)管系統(tǒng)升級(jí)改造

王 冉 姚國(guó)強(qiáng)

（作者單位：河南廣播電視發(fā)射臺(tái)）

河南省廣播電視發(fā)射臺(tái)集中網(wǎng)管系統(tǒng)升級(jí)改造

王 冉 姚國(guó)強(qiáng)

（作者單位：河南廣播電視發(fā)射臺(tái)）

摘 要：為了滿足廣電系統(tǒng)的安全傳輸要求，河南省廣播電視發(fā)射臺(tái)電視米波機(jī)房為2CH、7CH、9CH三個(gè)頻道增加了備用發(fā)射機(jī)，同時(shí)啟動(dòng)了電視機(jī)房集中網(wǎng)管系統(tǒng)升級(jí)改造項(xiàng)目，主要完成電視集中網(wǎng)管系統(tǒng)擴(kuò)容及兼容的改造升級(jí)。本文就該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、實(shí)施及運(yùn)行狀況進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：集中網(wǎng)管；串口服務(wù)器；交換機(jī)

2011年以來，河南省廣播電視發(fā)射臺(tái)在省廣電局的大力支持下完成了兩次大規(guī)模技術(shù)升級(jí)，第一次是以中原福塔（河南廣播電視發(fā)射塔）正式投入使用為標(biāo)志，電視機(jī)房集中網(wǎng)管系統(tǒng)的一期工程順利完成并投入運(yùn)行。第二次也就是本文所闡述的這次升級(jí)改造是以2CH、7CH、9CH三個(gè)頻道備用發(fā)射機(jī)并入集中網(wǎng)管系統(tǒng)為特征的“河南省廣播電視發(fā)射臺(tái)集中網(wǎng)管系統(tǒng)升級(jí)改造”工程即二期工程。兩次大規(guī)模技術(shù)升級(jí)，提高了電視發(fā)射機(jī)的可靠性和信源的播出質(zhì)量。特別是第二次集中網(wǎng)管系統(tǒng)升級(jí)改造使電視機(jī)房實(shí)現(xiàn)24h不間斷安全播出，具有科學(xué)的可控、可操作性，并且其自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能大大降低了播出事故的隱患。

1　設(shè)計(jì)背景

系統(tǒng)建設(shè)之初，由于塔上空間限制和資金的局限性，電視機(jī)房2CH、7CH、9CH三個(gè)頻道一直是單機(jī)播出，直到近期電視機(jī)房才為2CH、7CH、9CH三個(gè)頻道添置了成都凱騰四方公司生產(chǎn)的模擬電視發(fā)射機(jī)作為備機(jī)。由于三個(gè)頻道主備發(fā)射機(jī)都不是同一品牌，雖然3臺(tái)備用發(fā)射機(jī)都各自配套了遠(yuǎn)程的監(jiān)控軟件，并不能直接并入已建成的集中網(wǎng)管中，不能通過集中網(wǎng)管系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控發(fā)射機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)。機(jī)房技術(shù)人員積極配合發(fā)射機(jī)生產(chǎn)廠家和軟件制作單位，經(jīng)過三方通力合作，終于在安全播出期前解決了集中網(wǎng)管兼容備機(jī)的問題并通過了省局的驗(yàn)收，圓滿完成了安全播出任務(wù)。

2　系統(tǒng)實(shí)施

2.1 電視集中網(wǎng)管系統(tǒng)軟件升級(jí)改造

新發(fā)射塔機(jī)房占用塔樓六、七、八共3層，2CH、7CH、9CH三個(gè)頻道備用發(fā)射機(jī)在8層，電視機(jī)房集中網(wǎng)管系統(tǒng)服務(wù)器等遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備和信號(hào)轉(zhuǎn)輸在六層。此次升級(jí)改造實(shí)施時(shí)主要考慮3套節(jié)目備用發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)并入集中網(wǎng)管系統(tǒng)以及并入集中網(wǎng)管系統(tǒng)所需的設(shè)備。

電視機(jī)房集中網(wǎng)管系統(tǒng)由發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、信號(hào)源智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、多媒體監(jiān)測(cè)監(jiān)聽系統(tǒng)、電源監(jiān)控系統(tǒng)、環(huán)境（溫度、濕度、煙感）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、安防（門禁、視頻））監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及協(xié)同辦公（OA）系統(tǒng)組成。各個(gè)層次間由以太網(wǎng)相連，網(wǎng)絡(luò)上有工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、以太交換機(jī)和串口服務(wù)器。各個(gè)子系統(tǒng)在有本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的同時(shí)，通過服務(wù)器進(jìn)行信息的交換和分析。

2.1.1 電視集中網(wǎng)管系統(tǒng)軟件概述

集中網(wǎng)管系統(tǒng)是北京通達(dá)視訊公司基于Forcecon（三維力控）監(jiān)控組態(tài)軟件而專門針對(duì)河南發(fā)射臺(tái)情況量身打制的機(jī)房集中網(wǎng)管系統(tǒng)，它具有靈活的組態(tài)方式，可以根據(jù)設(shè)備的情況進(jìn)行進(jìn)一步升級(jí)，而不用在每一次升級(jí)時(shí)都要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步編程，為用戶提供了簡(jiǎn)潔、容易上手的工程實(shí)現(xiàn)方式，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能。

2.1.2 備機(jī)并入電視集中網(wǎng)管軟件系統(tǒng)

在一期工程設(shè)計(jì)時(shí)就為2CH、7CH、9CH三個(gè)頻道增加備機(jī)預(yù)留了相應(yīng)的軟件模塊，其目的就是便于集中網(wǎng)管系統(tǒng)的升級(jí)改造。

系統(tǒng)的硬件連接通過串口服務(wù)器將各個(gè)設(shè)備與負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集的工控機(jī)連接，工控機(jī)與數(shù)據(jù)處理服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。在一期工程網(wǎng)管系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中就已經(jīng)將各個(gè)不同發(fā)射機(jī)的底層通信協(xié)議完全封裝，對(duì)其他模塊提供完全統(tǒng)一的接口。因此，增加新發(fā)射機(jī)后，僅需要將增加發(fā)射機(jī)控制單元與串口服務(wù)器連接，并將新的通信協(xié)議追加到原有底層協(xié)議模塊中。就可實(shí)現(xiàn)無縫融合，方便系統(tǒng)的擴(kuò)展和兼容。

根據(jù)發(fā)射機(jī)提供接口的具體情況，主要監(jiān)控內(nèi)容如下。發(fā)射機(jī)整機(jī)參數(shù)：發(fā)射頻率、發(fā)射功率、反射功率、不平衡功率、輸出駐波比、工作溫度、風(fēng)機(jī)和電源。功率放大器整機(jī)參數(shù)：發(fā)射功率，不平衡功率、反射功率、工作溫度和每個(gè)放大器模塊的工作電壓、工作電流以及過激勵(lì)、過載和過熱情況。激勵(lì)器參數(shù)：發(fā)射頻率、頻偏、輸出功率、反射功率、工作溫度、輸入信號(hào)和輸出信號(hào)。還具有自動(dòng)開關(guān)機(jī)、主備倒機(jī)、故障報(bào)警、值班及巡檢記錄、歷史數(shù)據(jù)查詢及統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能。

2.2 電視集中網(wǎng)管系統(tǒng)硬件升級(jí)改造

集中網(wǎng)管此次硬件升級(jí)改造方案的特點(diǎn)是應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)及自動(dòng)控制原理，對(duì)塔樓八層機(jī)房數(shù)據(jù)采集和塔樓六層值班監(jiān)控進(jìn)行系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)升級(jí)改造，涉及串口服務(wù)器、交換機(jī)、KVM多電腦切換器3種網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備和控制設(shè)備。

發(fā)射機(jī)要和集中網(wǎng)管服務(wù)器實(shí)現(xiàn)相互通信就是2個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的相互通

信，除了必要的硬件連接外，要通過一定的通信協(xié)議才能互聯(lián)互通，對(duì)不同廠家的發(fā)射機(jī)設(shè)備和I/O設(shè)備進(jìn)行分析時(shí)，就要參照ISO/OSI參考模型的分層結(jié)構(gòu)。

2.2.1 發(fā)射機(jī)與數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換設(shè)備（串口服務(wù)器）的通訊

備用發(fā)射機(jī)本機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分為本地和遠(yuǎn)程2種。本機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)判斷面板上的控制鍵，并根據(jù)“本控/遠(yuǎn)程”鍵決定將開關(guān)機(jī)控制權(quán)交本機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還是遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，控制權(quán)確定后，再根據(jù)開關(guān)機(jī)指令或開機(jī)按鍵執(zhí)行開關(guān)及過程。開機(jī)后，本機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通過采樣接口實(shí)時(shí)采集發(fā)射機(jī)的模擬量和狀態(tài)量，經(jīng)數(shù)據(jù)處理器光電隔離后送單片機(jī)80196運(yùn)算，判斷后存入數(shù)據(jù)表中。通過RS232通信接口讀取激勵(lì)器的參數(shù)和狀態(tài)，通過RS485通信接口讀取功放單元的參數(shù)和狀態(tài)，并存入數(shù)據(jù)表中，在發(fā)射機(jī)中控單元液晶屏上顯示。經(jīng)控制接口完成對(duì)發(fā)射機(jī)的開關(guān)及控制、駐波比過大保護(hù)和過熱保護(hù)，單片機(jī)80196還實(shí)時(shí)地經(jīng)按鍵開關(guān)讀取菜單操作鍵，完成菜單操作和液晶屏顯示切換。單片機(jī)80196通過RS485通信接口接收工控機(jī)系統(tǒng)的指令，完成數(shù)據(jù)上傳和發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程控制。

2.2.2 數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換設(shè)備（串口服務(wù)器）與網(wǎng)管服務(wù)器的連接

如果是單獨(dú)一臺(tái)數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換設(shè)備（串口服務(wù)器）與網(wǎng)管服務(wù)器的連接僅需要一根網(wǎng)線和兩個(gè)RJ45接頭，分別連接串口服務(wù)和網(wǎng)管服務(wù)器的以太網(wǎng)口，再使用上節(jié)所講的串口調(diào)試助手，以及TCP/UPD測(cè)試工具對(duì)串口服務(wù)器和網(wǎng)管服務(wù)器的通訊進(jìn)行調(diào)試即可。但是集中網(wǎng)管服務(wù)器背部至多有兩個(gè)RJ45接口，顯然不能滿足眾多發(fā)射機(jī)及其他設(shè)備的接入。這時(shí)就需要引入以太交換機(jī)作為這個(gè)局域網(wǎng)中的網(wǎng)橋。

以太網(wǎng)交換機(jī)是基于以太網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)的交換機(jī)，以太網(wǎng)采用共享總線型傳輸媒體方式的局域網(wǎng)。以太網(wǎng)交換機(jī)的結(jié)構(gòu)是每個(gè)端口都直接與一個(gè)局域網(wǎng)或站點(diǎn)相連，并且一般都工作在全雙工方式。交換機(jī)能同時(shí)連通許多對(duì)端口，使每一對(duì)相互通信的主機(jī)都能像獨(dú)占通信媒體那樣，進(jìn)行無沖突的傳輸數(shù)據(jù)。

2.2.3 KVM多電腦切換器（ATEN CS78A 8）

5套節(jié)目發(fā)射機(jī)的監(jiān)控通過各自的工控機(jī)實(shí)現(xiàn)，既可納入集中網(wǎng)管發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，又可在控制臺(tái)上單獨(dú)顯示和控制，實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主備功能和控制獨(dú)立功能。出于對(duì)電視機(jī)房空間的局限性和經(jīng)費(fèi)的考慮，不再為各個(gè)頻道的工控機(jī)分別配備顯示和控制設(shè)備，而采用KVM對(duì)5套節(jié)目的工控機(jī)進(jìn)行集中式管理，可以增加IT設(shè)備正常運(yùn)作的時(shí)間（因?yàn)榭梢詼p少訪問及診斷的時(shí)間），節(jié)省可觀的空間面積以及不必要的設(shè)備與人力，毋須考慮網(wǎng)絡(luò)的效率就可以訪問所有的設(shè)備。

KVM（多電腦切換器）是網(wǎng)絡(luò)中的管理設(shè)備，它是Keyboard（鍵盤）、Video（顯示器）和Mouse（鼠標(biāo)）三個(gè)單詞的第一個(gè)字母。即能夠?qū)崿F(xiàn)用一套鍵盤、顯示器、鼠標(biāo)來控制多臺(tái)設(shè)備。正式的名稱為多計(jì)算機(jī)切換器。

此次系統(tǒng)升級(jí)使用的多電腦切換器為ATEN CS78A 8生產(chǎn)的CS78A 8端口KVM多電腦切換器可通過單一控制端（Keyboard（鍵盤）、Video（顯示器）、Mouse（鼠標(biāo)））訪問8臺(tái)服務(wù)器。操作人員可以藉由CS78A前面板按鍵、熱鍵組合與OSD，方便地選擇與切換所連接的服務(wù)器。此外，CS78A的安裝流程相當(dāng)簡(jiǎn)便，僅需將線纜連接到相對(duì)應(yīng)的連結(jié)端口上即可完成。

CS78A并具備強(qiáng)大的自動(dòng)掃描功能，用戶可以自行設(shè)定自動(dòng)掃描的時(shí)間，以便隨時(shí)監(jiān)控CS78A所連接的工控機(jī)狀態(tài)。

3　運(yùn)行狀況

3.1 運(yùn)行安全可靠

此次系統(tǒng)升級(jí)改造在硬件上采用了獨(dú)立的數(shù)據(jù)接口轉(zhuǎn)換設(shè)備，數(shù)據(jù)接口具有獨(dú)立工作的能力，集中網(wǎng)管服務(wù)器和遠(yuǎn)程控制發(fā)射機(jī)的工控機(jī)在運(yùn)行過程中即使出現(xiàn)異?；蛩罊C(jī)等現(xiàn)象也不會(huì)改變發(fā)射機(jī)現(xiàn)有工作狀態(tài)，同時(shí)保證了整個(gè)系統(tǒng)其他環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性；在軟件上，考慮了各種異常情況的發(fā)生，并在發(fā)生異常時(shí)，能及時(shí)采取相應(yīng)的策略，保證節(jié)目的正常接收和發(fā)送，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行安全可靠。

3.2 抗干擾性強(qiáng)

整個(gè)系統(tǒng)的硬件部分采用了多種地勘干擾的技術(shù)手段：系統(tǒng)的服務(wù)器采用1+1的模式配備，模擬量和和開關(guān)量的電源及其通信之間互相隔離，防止信號(hào)干擾，對(duì)模擬量的采樣使用光電隔離的手段，信號(hào)傳輸使用性能優(yōu)良的屏蔽線，在輸入端增設(shè)帶通濾波裝置有效阻擋無用的信號(hào)。對(duì)系統(tǒng)軟件上可能會(huì)干擾正常播出信號(hào)的干擾部分提前進(jìn)行處理，以保證系統(tǒng)不會(huì)根據(jù)干擾信號(hào)對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行錯(cuò)誤的報(bào)警或操作。

4　結(jié)論

此次集中網(wǎng)管系統(tǒng)的升級(jí)改造進(jìn)一步完善了機(jī)房播控系統(tǒng)，提高了機(jī)房管理與安全播出水平，提升管理先進(jìn)性理念與價(jià)值，又充分考慮未來數(shù)字信號(hào)及技術(shù)發(fā)展需求，為安全播出任務(wù)保駕護(hù)航。