模數(shù)同播時(shí)期發(fā)射臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案與實(shí)施

高明會(huì)

安徽廣播電視臺(tái) 安徽省 合肥市 230066

隨著中央廣播電視節(jié)目數(shù)字化覆蓋工程的推進(jìn)，電視調(diào)頻發(fā)射臺(tái)所發(fā)射的廣播電視節(jié)目套數(shù)越來越多，信號(hào)播出模式也從簡單的模擬過渡到模數(shù)同播狀態(tài)。監(jiān)測(cè)對(duì)象大量增加，監(jiān)測(cè)參數(shù)形式更加復(fù)雜，現(xiàn)有發(fā)射臺(tái)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已不能滿足監(jiān)測(cè)要求。安徽廣播電視臺(tái)宣城發(fā)射臺(tái)對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)改造，通過改造實(shí)現(xiàn)對(duì)信源系統(tǒng)、發(fā)射系統(tǒng)、空開接收系統(tǒng)及電力、機(jī)房環(huán)境等重要參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及告警。方案充分考慮到技術(shù)先進(jìn)性和可擴(kuò)展性及與現(xiàn)在數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化的充分結(jié)合。

1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需求

為保障安徽廣播電視臺(tái)宣城發(fā)射臺(tái)信號(hào)傳輸安全及用戶收聽收視質(zhì)量，根據(jù)發(fā)射臺(tái)現(xiàn)有的播出內(nèi)容結(jié)合新業(yè)務(wù)擴(kuò)展，經(jīng)過充分的分析，具體如下：

1.1 模擬電視節(jié)目監(jiān)測(cè)，故障查詢

監(jiān)測(cè)6套模擬電視節(jié)目的信號(hào)源、開路信號(hào)。

1.2 調(diào)頻廣播節(jié)目監(jiān)測(cè)，故障查詢

監(jiān)測(cè)13套調(diào)頻廣播節(jié)目的信號(hào)源、開路信號(hào)。

1.3 數(shù)字地面電視（DTMB）節(jié)目監(jiān)測(cè)，故障查詢

監(jiān)測(cè)7路ASI信號(hào)源（內(nèi)包含56套電視節(jié)目）、開路信號(hào)。

1.4 數(shù)字音頻廣播（CDR）節(jié)目監(jiān)測(cè)，故障查詢

監(jiān)測(cè)2路CDR信號(hào)節(jié)目信號(hào)源、開路信號(hào)。

1.5 應(yīng)急信號(hào)切換

建立一套完整的視音頻智能切換系統(tǒng)，既可遠(yuǎn)程設(shè)定任意信號(hào)源主備狀態(tài)，又能生成故障日志。有遠(yuǎn)程強(qiáng)制直通功能和斷電直通功能。在監(jiān)控軟件界面設(shè)置切換器的控制界面，可通過軟件界面對(duì)切換器進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)的信源切換，同時(shí)在軟件界面上可實(shí)時(shí)監(jiān)看信源信號(hào)狀態(tài)。

1.6 環(huán)境及發(fā)射機(jī)智能監(jiān)控

對(duì)發(fā)射臺(tái)的動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)、發(fā)射機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)做整合升級(jí)，將現(xiàn)有的視頻監(jiān)控和溫濕度、煙感、市電、UPS電源等設(shè)備的監(jiān)測(cè)功能進(jìn)行改造。要求不僅對(duì)發(fā)射機(jī)的相關(guān)工作數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，而且做到可以定時(shí)開關(guān)機(jī)，主備倒換等控制功能，同時(shí)融合到檢測(cè)軟件內(nèi)。

1.7 系統(tǒng)視音頻實(shí)時(shí)顯示、故障報(bào)警、查詢、存儲(chǔ)錄制及遠(yuǎn)程監(jiān)控

所有信號(hào)多畫面顯示監(jiān)測(cè)報(bào)警主機(jī)，通過多畫面實(shí)時(shí)顯示、監(jiān)測(cè)、報(bào)警，立體聲音頻彩色音量柱多窗口組合顯示輸出，可連接等離子大屏幕顯示設(shè)備，多畫面分割方式呈現(xiàn)多路視頻信號(hào)，視頻可以任意組合，方便實(shí)時(shí)監(jiān)看，對(duì)節(jié)目故障可以錄制查詢，實(shí)時(shí)報(bào)警。

2 總體方案設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)?，如圖1所示。

圖1 智能監(jiān)管總控系統(tǒng)拓?fù)?/p>

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程

系統(tǒng)中有7個(gè)頻點(diǎn)數(shù)字電視信號(hào)，6套模擬電視信號(hào)（主備），13路調(diào)頻廣播信號(hào)（主備），一套CDR廣播監(jiān)測(cè)，根據(jù)系統(tǒng)需要，需對(duì)主備信源進(jìn)行技術(shù)監(jiān)測(cè)，擇優(yōu)切換播出、信源發(fā)射前端及所有回傳信號(hào)進(jìn)行全方位監(jiān)測(cè)，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)流程圖

該系統(tǒng)的模式為監(jiān)測(cè)設(shè)備，監(jiān)測(cè)包括回傳信號(hào)在內(nèi)的所有信號(hào)節(jié)點(diǎn)的信號(hào)質(zhì)量，然后將監(jiān)測(cè)采集的數(shù)據(jù)信息通過局域網(wǎng)傳遞給總控分析查詢并上大屏顯示。另外，多畫面監(jiān)測(cè)分割顯示系統(tǒng)也會(huì)對(duì)各路上墻顯示信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)并報(bào)警，從而達(dá)到雙重監(jiān)測(cè)功能。

系統(tǒng)中配備的監(jiān)測(cè)設(shè)備為高精度信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備，監(jiān)測(cè)精度為金帆級(jí)。多畫面監(jiān)測(cè)能在顯示大屏上直接顯示各節(jié)點(diǎn)的信號(hào)狀況，如果信號(hào)質(zhì)量出現(xiàn)任何問題時(shí)，它都能及時(shí)的報(bào)警提醒機(jī)房工作人員查看。

2.3 信源信道監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

2.3.1 FM監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

FM無線信號(hào)由天線接收送入射頻端口監(jiān)測(cè)模塊，監(jiān)測(cè)模塊對(duì)FM的信號(hào)連續(xù)性、空中接收電平值等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)形成監(jiān)測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)。同時(shí)，對(duì)接收的調(diào)制音頻進(jìn)行解調(diào)、數(shù)字IP化，最終將監(jiān)測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)與IP節(jié)目內(nèi)容送入后級(jí)交換機(jī)，如圖3所示。

圖3 FM監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖

后級(jí)交換機(jī)中數(shù)據(jù)送往后級(jí)數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)，可以為本地發(fā)射臺(tái)站，也可以為遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)包含：監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)、多畫面屏幕墻及監(jiān)聽音響。所有廣播信號(hào)的監(jiān)測(cè)指標(biāo)以動(dòng)態(tài)柱狀圖表征，若干個(gè)柱狀圖可以拼接在一個(gè)屏幕中。當(dāng)出現(xiàn)信號(hào)中斷、電平異常告警時(shí)，柱狀圖發(fā)出告警、音響發(fā)出聲音告警，提醒維護(hù)人員及時(shí)處理。

2.3.2 模擬電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

模擬電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與FM類似，通過天線接收無線模擬電視信號(hào)，監(jiān)測(cè)模塊對(duì)信號(hào)連續(xù)性、空中接收電平值等關(guān)鍵指標(biāo)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)形成監(jiān)測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)接收的調(diào)制電視信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、H.264編碼數(shù)字IP流，最終將監(jiān)測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)與IP節(jié)目內(nèi)容送入后級(jí)交換機(jī)。模擬電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，如圖4所示。

圖4 模擬電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖

在后級(jí)數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)中，首先可以實(shí)現(xiàn)多畫面視頻分割，實(shí)時(shí)觀看直播電視節(jié)目，并在視頻邊緣疊加了音量電平動(dòng)態(tài)柱狀圖；其次實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)伴音、調(diào)制電平、接收?qǐng)鰪?qiáng)、視頻連續(xù)、音頻連續(xù)、靜幀、彩條、黑場等指標(biāo)。當(dāng)出現(xiàn)以上告警時(shí)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)及時(shí)發(fā)出聲光告警通知維護(hù)人員，并將告警記入數(shù)據(jù)庫中。

2.3.3 數(shù)字電視監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

2.3.3.1 IP/ASI信源監(jiān)測(cè)

數(shù)字電視信號(hào)源監(jiān)測(cè)包括：信號(hào)源接入、信號(hào)解碼、監(jiān)測(cè)錄制、ASI碼流監(jiān)測(cè)、多畫面監(jiān)測(cè)等子系統(tǒng)。數(shù)字電視節(jié)目源經(jīng)解擾后清流進(jìn)入信號(hào)解碼，以ASI串行流進(jìn)入節(jié)目監(jiān)測(cè)錄制，在后級(jí)實(shí)現(xiàn)ASI碼流層面的TR101 290三級(jí)錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)上游信號(hào)源的質(zhì)量評(píng)價(jià)。為了更方便的實(shí)現(xiàn)監(jiān)控節(jié)目匯聚及多畫面顯示，再將ASI打包成TS OVER IP傳輸格式，在電視墻中實(shí)現(xiàn)多畫面分割顯示，所有的配置管理及告警均在系統(tǒng)管理平臺(tái)中完成設(shè)置，如圖5所示。

圖5 IP/ASI信號(hào)監(jiān)測(cè)流程圖

2.3.3.2 RF信道監(jiān)測(cè)

空中接收的國標(biāo)地面數(shù)字電視信號(hào)，在此環(huán)節(jié)進(jìn)行解調(diào)、信道解碼，依據(jù)GB20600-2006標(biāo)準(zhǔn)對(duì)RF信號(hào)的信號(hào)鎖定狀態(tài)、信號(hào)強(qiáng)度、誤碼率、調(diào)制模式、載波模式（單載波、多載波）、星座圖、PN序列、交織類型等多項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)告警時(shí)，及時(shí)以聲光方式通知維護(hù)人員。

RF射頻信號(hào)由對(duì)應(yīng)射頻監(jiān)測(cè)模塊DTMB模塊接入，模塊內(nèi)置解調(diào)單元與CA解擾單元，完成對(duì)信號(hào)的接入、解調(diào)、解擾及TS OVER IP碼流打包輸出，供后續(xù)環(huán)節(jié)進(jìn)行節(jié)目質(zhì)量，如圖6所示。

圖6 RF射頻信號(hào)監(jiān)測(cè)流程圖

2.3.4 CDR廣播信號(hào)監(jiān)測(cè)

完成CDR數(shù)字音頻廣播信號(hào)的接收、信道指標(biāo)監(jiān)測(cè)、音頻異態(tài)監(jiān)測(cè)、音頻壓縮編碼、TS over IP輸出功能。

2.4 多畫面分割及顯示子系統(tǒng)

為了讓值班人員能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)看多路前端監(jiān)測(cè)節(jié)目信息，系統(tǒng)配備了一個(gè)多畫面分割監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在值班室工作人員監(jiān)看節(jié)目信息同時(shí)可以知道當(dāng)前節(jié)目有無異常，如有異常還會(huì)實(shí)時(shí)顯示是何種安全故障并報(bào)警?；贗P傳輸?shù)腡S（包括SPTS及MPTS）輸入：可通過網(wǎng)絡(luò)接收解擾后的MPTS碼流數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)進(jìn)行解復(fù)用、解碼、組合及顯示等操作。支持從ASI接收的TS（包括SPTS及MPTS）流的實(shí)時(shí)解復(fù)用、解碼、組合及顯示等操作。支持標(biāo)清(16路)和高清（6路以上）數(shù)字電視（DVB）節(jié)目，支持MPEG-2及H.264格式。支持節(jié)目定時(shí)分組輪顯功能。例如，接收24/32套節(jié)目后，可分成兩組（每組12/16套節(jié)目），通過遙控面板控制切換顯示，也可支持定時(shí)自動(dòng)切換輪巡。具備大量窗口布局模板供用戶選擇，并可任意指定子窗口與節(jié)目的對(duì)應(yīng)。每個(gè)窗口均可實(shí)時(shí)顯示多聲道VU表、頻道名稱、窗口序號(hào)以及當(dāng)前監(jiān)聽等標(biāo)識(shí)。

LED電子屏由像素管Φ3.75mm（RED）、像素點(diǎn)間距≤4.76mm、像素密度≥40000點(diǎn)/M2的室內(nèi)單基色模塊組成；根據(jù)本項(xiàng)目尺寸要求，LED電子屏外框尺寸為：4100mm（寬）×244mm（高）；控制方式與計(jì)算機(jī)顯示器同步，能集成顯示預(yù)警平臺(tái)信息，以及日期、時(shí)間和其他可改寫自編信息。

2.5 發(fā)射機(jī)自動(dòng)監(jiān)控子系統(tǒng)

發(fā)射臺(tái)對(duì)于發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)采集是非常必要的。由于發(fā)射機(jī)存在新老共存、品牌眾多等實(shí)際特點(diǎn)，因此，本監(jiān)控部分在設(shè)計(jì)是可以采用無采集接口方式、模擬接口方式、數(shù)字接口方式進(jìn)行信號(hào)采集，這三種方式涵蓋了所有類型發(fā)射機(jī)的信號(hào)采集。

發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中每部發(fā)射機(jī)安裝的采集器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各種狀態(tài)量，將含有監(jiān)測(cè)地址的數(shù)據(jù)傳給RMT-100管理器進(jìn)行監(jiān)測(cè)信號(hào)的翻譯、解釋、顯示等功能，如圖7所示。

圖7 發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖

發(fā)射機(jī)監(jiān)控根據(jù)整體和部分的關(guān)系可以進(jìn)行整機(jī)指標(biāo)、放大器指標(biāo)、激勵(lì)器指標(biāo)三個(gè)級(jí)別的指標(biāo)監(jiān)測(cè)。

2.5.1 整機(jī)指標(biāo)

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)、電源。

2.5.2 放大器指標(biāo)

發(fā)射功率、工作電壓、不平衡功率、反射功率、工作溫度、工作電流以及過激勵(lì)、過載、過熱情況。

2.5.3 激勵(lì)器指標(biāo)

發(fā)射頻率、輸出功率、頻率偏移、反射功率、工作溫度、輸入信號(hào)狀態(tài)、輸出信號(hào)狀態(tài)。

2.6 報(bào)警系統(tǒng)

當(dāng)發(fā)射臺(tái)技術(shù)系統(tǒng)出現(xiàn)告警時(shí)，有兩種報(bào)警方式。

2.6.1 短信報(bào)警方式

當(dāng)發(fā)生緊急情況時(shí)，可將報(bào)警信息以短信方式發(fā)至維護(hù)人員和臺(tái)站領(lǐng)導(dǎo)的手機(jī)上。通過報(bào)警管理系統(tǒng)可以對(duì)報(bào)警源進(jìn)行配置，如發(fā)射機(jī)故障報(bào)警、信源故障報(bào)警、煙霧報(bào)警、浸水報(bào)警、停電報(bào)警等，可以對(duì)報(bào)警手機(jī)號(hào)碼進(jìn)行配置。所有的報(bào)警記錄和短信發(fā)送情況均記錄在服務(wù)器中。

2.6.2 多路遠(yuǎn)程智能報(bào)警

此系統(tǒng)采用工業(yè)串行控制總線RS485與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相連，真正做到監(jiān)測(cè)與報(bào)警分離，可以將該設(shè)備安裝在距離監(jiān)測(cè)設(shè)備150米遠(yuǎn)處實(shí)現(xiàn)報(bào)警。

在實(shí)際應(yīng)用中，可以將監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝在機(jī)房內(nèi)，而將報(bào)警器安裝在工作室，方便用戶監(jiān)測(cè)信號(hào)，不用在機(jī)房與工作室之間來回穿梭。本系統(tǒng)可以自定義鈴聲或語音報(bào)警，只須將系統(tǒng)中的播放文件更換為自定義文件即可。

結(jié)束語

工作人員配合設(shè)備集成商，在保證日常安全播出的同時(shí)，利用晚間的停播時(shí)間完成了系統(tǒng)的安裝調(diào)試，并對(duì)各種軟件進(jìn)行了調(diào)試配置。2017年12月，系統(tǒng)試運(yùn)行三個(gè)月后通過了安徽廣播電視臺(tái)科技委組織的驗(yàn)收。驗(yàn)收組認(rèn)為該項(xiàng)目設(shè)計(jì)理念先進(jìn)，完全滿足現(xiàn)有模數(shù)同播期發(fā)射臺(tái)站安全播出監(jiān)測(cè)要求，同時(shí)兼具擴(kuò)展性。設(shè)備的選型及項(xiàng)目實(shí)施完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，對(duì)于其他臺(tái)站的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)改造具有很好的參考意義。