廣播電視自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的無間隙更新改造

尤龍聰

廣播電視自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的無間隙更新改造

尤龍聰

（作者單位：福建省廣播電視傳輸發(fā)射中心105臺(tái)）

廣播電視監(jiān)測(cè)工作是安全播出的重要保障，是確保播出質(zhì)量和覆蓋效果的重要手段，是政府主管部門科學(xué)決策、有效監(jiān)管的重要支撐，是廣播電視全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的重要標(biāo)志。廣播電視發(fā)射臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是確保廣播電視監(jiān)測(cè)、遙控和管理的有效科學(xué)手段，因此加強(qiáng)廣播電視發(fā)射臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)工作是提升廣播電視信息戰(zhàn)、輿論戰(zhàn)能力的需要，是促進(jìn)廣播電視行業(yè)健康有序發(fā)展的需要，是保證公眾良好視聽權(quán)益的需要。

廣播電視；自動(dòng)化監(jiān)控；監(jiān)控改造

1　無間隙更新改造的意義

福建省廣播電視傳輸發(fā)射中心105臺(tái)系福建省廣播電視傳輸發(fā)射中心直屬臺(tái)，是福建省廣播電視微波閩南線的重要樞紐臺(tái)和發(fā)射臺(tái)，擔(dān)負(fù)著中央電視臺(tái)、福建電視臺(tái)、衛(wèi)視東南臺(tái)、中央人民廣播電臺(tái)和福建人民廣播電臺(tái)的傳輸發(fā)射任務(wù)。具體承擔(dān)著東南衛(wèi)視、福建臺(tái)、中七和中一臺(tái)四套電視節(jié)目和中二、中一、省一、經(jīng)濟(jì)臺(tái)、交通臺(tái)、都市生活六套調(diào)頻節(jié)目的傳輸發(fā)射任務(wù)。原來的監(jiān)控系統(tǒng)是按電視和調(diào)頻分開對(duì)信號(hào)播出進(jìn)行人工監(jiān)控的。更新改造的自動(dòng)化集成監(jiān)控系統(tǒng)是由多個(gè)環(huán)節(jié)組成，例如：計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)指標(biāo)狀態(tài)采集系統(tǒng)、信源切換及監(jiān)視系統(tǒng)等，這樣可以在很大程度上提高整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)安全可靠性。其中計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、信源切換及監(jiān)視系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)及電力系統(tǒng)、電視墻監(jiān)視監(jiān)聽等大部分設(shè)備都安裝在原有電視機(jī)房監(jiān)控室內(nèi)。調(diào)頻機(jī)房監(jiān)控室相對(duì)獨(dú)立，因此基本不受施工影響。而電視機(jī)房監(jiān)控室在施工期間必須先拆除所有的原有設(shè)備，架空鋪設(shè)抗靜電地板，再安裝新設(shè)備，期間所有的廣播電視都要不間斷播出，不能受施工影響。因此，如何設(shè)計(jì)施工組織方案實(shí)現(xiàn)電視機(jī)房所有節(jié)目不間斷播出，使整套設(shè)備無間隙接入運(yùn)行成為本次更新改造的重中之重。而只有詳細(xì)了解原有監(jiān)控系統(tǒng)組成和更新改造的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)組成和原理才能在施工過程中運(yùn)籌帷幄，做到安全播出和規(guī)范施工兩不誤，確保萬無一失。

2　原有電視監(jiān)控系統(tǒng)組成

原監(jiān)控系統(tǒng)組成主要由視音頻信號(hào)源、視音頻分配器、視音頻切換器和監(jiān)視器組成（見圖1）。這些設(shè)備安置在電視機(jī)房監(jiān)控室的監(jiān)視墻和控制桌內(nèi)，信源切換和監(jiān)視、監(jiān)聽、判斷停播的原因及發(fā)現(xiàn)故障產(chǎn)生的位置，故障處理，主備機(jī)切換完全依賴值檢人員人工完成操作，給安全優(yōu)質(zhì)播出造成隱患。

圖1　原電視監(jiān)視系統(tǒng)組成

3　電視機(jī)房自動(dòng)化集成監(jiān)控系統(tǒng)組成原理

電視機(jī)房自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)由多個(gè)環(huán)節(jié)組成，包含計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)指標(biāo)狀態(tài)采集系統(tǒng)、信源切換及監(jiān)視系統(tǒng)等（見圖2），該系統(tǒng)讓整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的安全可靠性得到了大大的提高。

圖2　電視集成監(jiān)控系統(tǒng)方框圖

電視發(fā)射機(jī)集成監(jiān)控系統(tǒng)硬件由視音頻信源、視音頻切換器、視音頻工作站、視音頻解調(diào)器、自動(dòng)數(shù)據(jù)采集控制器和計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理組成。除自動(dòng)采集控制器安裝在電視發(fā)射機(jī)上，其余設(shè)備全部安裝在電視監(jiān)控室內(nèi)。在硬件形式上，采用積木式結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)箱，按各子系統(tǒng)功能劃分成幾類分體模塊，整個(gè)系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性可以因積木式的結(jié)構(gòu)而有所提高。系統(tǒng)自動(dòng)化監(jiān)控管理由計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理器內(nèi)軟件完成。

3.1計(jì) 算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要是對(duì)發(fā)射機(jī)各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)、值機(jī)人員的崗位管理和對(duì)環(huán)境電力等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)某一功能發(fā)生異常并生成異常信息，都由系統(tǒng)管理功能來實(shí)現(xiàn)。監(jiān)控軟件有六大模塊：監(jiān)控模塊、數(shù)據(jù)報(bào)表、值班日記、考勤管理、系統(tǒng)設(shè)置和登錄。其監(jiān)控界面可查看所有發(fā)射機(jī)的主要參數(shù)，包括功率、駐波比、狀態(tài)、調(diào)幅度、環(huán)境、電力、周界及門禁監(jiān)控的信息。

3.2發(fā)射機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)

“分布式”的控制結(jié)構(gòu)是發(fā)射機(jī)采集控制采用的形式，每一套節(jié)目都要對(duì)應(yīng)相應(yīng)的采集控制器，采集控制器可以獨(dú)立工作，且整個(gè)發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)不對(duì)發(fā)射機(jī)的正常工作產(chǎn)生任何干擾。也就是說，采集控制器是相對(duì)獨(dú)立的，控制器之間不產(chǎn)生任何的依賴。我們采用抗干擾能力較強(qiáng)的RS422來應(yīng)對(duì)復(fù)雜的發(fā)射臺(tái)的電磁干擾，通訊接口方式完成采集器與監(jiān)控系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡(luò)通訊，經(jīng)ARM管理器完成RS422接口與RJ45以太網(wǎng)接口的轉(zhuǎn)換，從而將發(fā)射機(jī)監(jiān)控融入整個(gè)發(fā)射臺(tái)工業(yè)以太網(wǎng)平臺(tái)。

采集控制器，它在監(jiān)控系統(tǒng)與發(fā)射機(jī)之間起到橋梁的作用，而它所負(fù)責(zé)的工作是采集發(fā)射機(jī)的相關(guān)工作參數(shù)，還可以接受遠(yuǎn)程控制指令對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行遙控操作。11CH、8CH、33CH泰諾克發(fā)射機(jī)的數(shù)據(jù)采集通過協(xié)議采集數(shù)據(jù)加開關(guān)機(jī)硬采的方式來進(jìn)行，39CH北廣發(fā)射機(jī)是通過協(xié)議的方式來進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

3.3視音頻智能切換器

福建省廣播電視傳輸發(fā)射中心105臺(tái)電視機(jī)房承擔(dān)著5套節(jié)目的發(fā)射任務(wù)，電視信源輸入方式主要有三種：光纖信號(hào)、微波信號(hào)和衛(wèi)星信號(hào)。信源切換器主要功能包括人工手動(dòng)切換、智能自動(dòng)切換、遠(yuǎn)程數(shù)字遙控切換。三種切換功能既可以同時(shí)使用，又可以獨(dú)立工作。系統(tǒng)自動(dòng)完成視音頻信號(hào)的自動(dòng)判別選擇，經(jīng)智能切換器選擇后的視音頻信號(hào)送入電視發(fā)射機(jī)上運(yùn)行播出。

信源的質(zhì)量是安全播出非常重要的環(huán)節(jié)，一旦信源丟失則將造成無圖像無伴音的停播事故，CYK-401AV視音頻智能切換器具備四路視音頻輸入，一路視音頻分配輸出，切換后三路視音頻輸出（其中兩路音頻為平衡輸出，一路非平衡輸出，第一路具有斷電直通功能），具備手動(dòng)/自動(dòng)選擇功能，手動(dòng)情況下可通過按鍵切換輸入通道，自動(dòng)情況下自動(dòng)切換到有信號(hào)的通道。輸入輸出信號(hào)5個(gè)獨(dú)立的視頻及音頻丟失報(bào)警功能（繼電器觸點(diǎn)方式），通過檢測(cè)同步信號(hào)和黑場(chǎng)情況判斷視頻信號(hào)的有無。每個(gè)輸入通道可獨(dú)立地設(shè)置音頻故障切換門限及故障狀態(tài)延時(shí)時(shí)間門限，具有設(shè)置參數(shù)斷電保存功能，故障切換延時(shí)門限可任意設(shè)定（視頻丟失無延時(shí)）。

信源處理系統(tǒng)不僅為發(fā)射機(jī)自動(dòng)選擇狀態(tài)正常的信號(hào)，同時(shí)也為視音頻工作站提供了所需視音頻信號(hào)。

3.4視音頻工作站和電視信號(hào)解調(diào)器

本地與遠(yuǎn)程監(jiān)視監(jiān)聽是以視頻處理工作站為核心，它的主要功能是采集處理多路視音頻信號(hào)分析處理，音頻以動(dòng)態(tài)柱形圖的形式疊加在圖像上，其功能包含視音頻信號(hào)質(zhì)量判別報(bào)警等。

系統(tǒng)為每套發(fā)射節(jié)目提供了4個(gè)視音頻信號(hào)作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，包括1個(gè)主信源圖像、2個(gè)備信源圖像、1個(gè)射頻解調(diào)圖像，4個(gè)伴音信號(hào)以動(dòng)態(tài)柱形圖的形式疊加在視頻圖像上。射頻解調(diào)視音頻信號(hào)來自CYK-404TV電視信號(hào)解調(diào)器，該設(shè)備通過無線開路信號(hào)接收并解調(diào)出4路電視節(jié)目的音視頻信號(hào)功能，每路輸出的節(jié)目頻率通過RS422接口設(shè)定。設(shè)備工作原理為：采用4塊PHILIPS高頻頭，通過51單片機(jī)控制。

4　無間隙更新改造組織設(shè)計(jì)

為了保障在更新改造過程中不影響電視發(fā)射機(jī)的正常播出運(yùn)行，我們?cè)敿?xì)了解學(xué)習(xí)了自動(dòng)化集成監(jiān)控系統(tǒng)組成的原理和施工流程，制定詳細(xì)的施工方案和應(yīng)急預(yù)案，制定操作步驟，時(shí)間進(jìn)度和各項(xiàng)安全措施。根據(jù)新舊系統(tǒng)組成原理和差異，及施工需要與運(yùn)行設(shè)施隔離，施工用電與播出用電分離的施工規(guī)范要求。首先，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套臨時(shí)播出環(huán)路，完全隔離獨(dú)立于兩個(gè)有待施工改造的系統(tǒng)（見圖3）。

圖3　臨時(shí)播出環(huán)路

先單獨(dú)增設(shè)一路供電線路用于以上設(shè)備的供電，利用現(xiàn)有兩路微波及衛(wèi)星信號(hào)源送到視音頻切換器做主備信號(hào)選擇后送到發(fā)射機(jī)激勵(lì)器B，完成臨時(shí)播出環(huán)路，使電視節(jié)目正常不間斷播出運(yùn)行。

隨后，我們開始對(duì)電視機(jī)房控制室的設(shè)備進(jìn)行逐一拆除，清理掉地溝內(nèi)廢棄聯(lián)接線纜，重新鋪設(shè)接地系統(tǒng)，鋪設(shè)架空抗靜電地板。并重新設(shè)計(jì)安裝供電系統(tǒng)，見圖4。

圖4　監(jiān)控室供電系統(tǒng)圖

供電系統(tǒng)由1個(gè)總開關(guān)和6個(gè)分路開關(guān)組成，按設(shè)備使用功能類型分成控制桌、微波信源、光纖信源、調(diào)頻信源、電視信源、備用電源6個(gè)供電回路，外加2臺(tái)UPS不間斷電源，所有電源插座都帶有獨(dú)立開關(guān)，這樣有利于各模塊的技術(shù)維護(hù)。

本次改造又增添一路光纖網(wǎng)絡(luò)信源，整個(gè)集成監(jiān)控系統(tǒng)各設(shè)備和過橋線安裝連接完成后，可先將光纖信號(hào)連到視音頻切換器的信號(hào)輸入端第一路端口，經(jīng)切換器主路輸出連到電視發(fā)射機(jī)激勵(lì)器A輸入端口，整個(gè)系統(tǒng)環(huán)路初步連接完畢。之后分別對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行運(yùn)行測(cè)試，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行正常后，可在例行檢修時(shí)間內(nèi)把發(fā)射機(jī)運(yùn)行播出狀態(tài)從激勵(lì)器B切換到激勵(lì)器A，如此，光纖信號(hào)經(jīng)更新后的自動(dòng)化集成系統(tǒng)送到發(fā)射機(jī)運(yùn)行正常播出。之后，拆除臨時(shí)播出環(huán)路，把微波信號(hào)，衛(wèi)星信號(hào)分別接入視音頻切換器信號(hào)輸入端第二路、第三路端口，備路輸出連到激勵(lì)器B輸入端口。最后，整套自動(dòng)化集成監(jiān)控系統(tǒng)按設(shè)計(jì)預(yù)案完成施工改造，運(yùn)行正常，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求。

福建省廣播電視傳輸發(fā)射中心105臺(tái)電視機(jī)房在不間斷播出的情況下，整個(gè)系統(tǒng)無間隙接入運(yùn)行播出，開創(chuàng)了本臺(tái)重大工程項(xiàng)目無需向廣電總局申請(qǐng)臨時(shí)停機(jī)、審批備案就可以如期完成竣工驗(yàn)收的先例。為廣電系統(tǒng)的工程項(xiàng)目改造留下了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。保障了廣播電視信號(hào)安全優(yōu)質(zhì)播出，實(shí)現(xiàn)了廣播電視安全播出工作始終堅(jiān)持的不間斷，高質(zhì)量、既經(jīng)濟(jì)又安全的總方針。提高了廣播電視安全播出水平。

[1]林曉斌.中波廣播發(fā)射臺(tái)監(jiān)控管理集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究[D].泉州:華僑大學(xué),2012.

[2]吳志勇.河南省骨干發(fā)射臺(tái)遠(yuǎn)程管理監(jiān)控系統(tǒng)[J].廣播與電視技術(shù),2013(7).

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