自動化監(jiān)測系統(tǒng)在發(fā)射臺站的應用

山西廣播電視無線管理中心 朱 慶

1.前言

山西廣播電視無線管理中心承擔全省廣播電視發(fā)射及傳輸?shù)陌踩コ霰Ｕ先蝿?，下設九個發(fā)射傳輸臺站。按照總局62號要求，自動監(jiān)測系統(tǒng)建設是必不可少的。老軍營電視發(fā)射中心位于太原市區(qū)，為山西省直屬發(fā)射一級臺站，本臺自動監(jiān)測系統(tǒng)的功能主要有：播出信號監(jiān)測系統(tǒng)能實時監(jiān)測模擬電視節(jié)目、DTMB節(jié)目重要節(jié)點信號源信號和開路信號，設備運行監(jiān)控系統(tǒng)能實時監(jiān)控關鍵設備實時狀態(tài)，故障報警；電力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)能實時對機房電力系統(tǒng)及溫濕度、浸水進行實時監(jiān)測。自動化管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)監(jiān)控管理、數(shù)據(jù)存儲，監(jiān)聽監(jiān)看調(diào)度等功能，監(jiān)聽監(jiān)看顯示屏置于臺站控制室。

2.自動化監(jiān)測系統(tǒng)

2.1 播出信號監(jiān)測系統(tǒng)

播出信號監(jiān)測系統(tǒng)主要包括信號源信號監(jiān)測和開路信號的監(jiān)測，根據(jù)要求信號監(jiān)測分為三段監(jiān)測，第一段為信號源接收信號，第二段為信號源處理信號，第三段為開路接收信號。監(jiān)測信號傳送至監(jiān)測信號采集設備，監(jiān)聽監(jiān)看調(diào)度服務器通過監(jiān)控交換機對采集的信號進行記錄、存儲、管理、調(diào)度，若監(jiān)測信號參數(shù)指標異常，自動聲光報警。并對自臺播出節(jié)目的信號源和發(fā)射信號質(zhì)量、效果進行記錄，異態(tài)信息應保存一年以上。

圖1 播出節(jié)目信號監(jiān)測及節(jié)傳設備監(jiān)測系統(tǒng)圖

2.2 設備運行監(jiān)測系統(tǒng)

設備運行監(jiān)測對發(fā)射機、節(jié)傳系統(tǒng)的關鍵設備進行網(wǎng)絡化監(jiān)測，若出錯發(fā)出聲光報警，并存儲故障報警數(shù)據(jù)。主要包含發(fā)射機監(jiān)測系統(tǒng)、節(jié)傳設備監(jiān)測系統(tǒng)以及監(jiān)聽監(jiān)看系統(tǒng)。

（1）發(fā)射機監(jiān)測系統(tǒng)

由管理服務器和發(fā)射機采集控制器構成。具有分布式計算機管理系統(tǒng)特點，宜采用點對多點的拓撲結構。通信鏈路的中斷不影響本機控制單元的工作。

管理服務器主要負責收集、存儲發(fā)射機采集控制器上傳的發(fā)射機的各種狀態(tài)和實時參數(shù)數(shù)據(jù)，完成發(fā)射機的系統(tǒng)控制和管理以及數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表、故障分析、綜合信息管理等功能。發(fā)射機管理服務器安裝在監(jiān)控機房內(nèi)。

發(fā)射機采集控制器主要負責完成對單體發(fā)射機的各種控制功能，采集發(fā)射機的運行參數(shù)，監(jiān)測、調(diào)整發(fā)射機的工作狀態(tài)及故障報警。

針對帶通信接口的發(fā)射機，監(jiān)測系統(tǒng)以發(fā)射機自動化設備通信接口提供的數(shù)據(jù)、參數(shù)為準，發(fā)射機采集控制器安裝在發(fā)射機內(nèi)部，并對外提供IP接口，與交換機采用6類屏蔽線相連。

1）發(fā)射機控制功能

● 根據(jù)操作時間表，自動開/關發(fā)射機；

● 根據(jù)操作需要，發(fā)射機即時開、關機；

● 發(fā)射機主機、備機自動切換；

● 發(fā)射機升降功率；

● 校準發(fā)射機系統(tǒng)時間。

2）發(fā)射機工作狀態(tài)監(jiān)測

● 監(jiān)測開機、關機完成或失敗狀態(tài)；

● 監(jiān)測發(fā)射機控制模式（本地手動、本地自動、遠程等）；

● 監(jiān)測發(fā)射機故障狀態(tài)（詳見“發(fā)射機故障報警、自動記錄”部分）。

3）發(fā)射機運行參數(shù)實時監(jiān)測

● 監(jiān)測發(fā)射機整機狀態(tài)及參數(shù)；

● 監(jiān)測發(fā)射機冷卻系統(tǒng)；

● 監(jiān)測激勵器的狀態(tài)及參數(shù)；

● 監(jiān)測功率放大器的各級、各模塊的狀態(tài)及參數(shù)；

● 供電狀態(tài)及參數(shù)。

4）發(fā)射機故障報警、自動記錄

● 整機報警和記錄；

● 激勵器報警和記錄；

● 功放報警和記錄；

● 功放電源報警和記錄。

（2）節(jié)傳設備監(jiān)測系統(tǒng)

發(fā)射臺節(jié)目源有主備通道，信號是以不同方式傳送到發(fā)射臺，對于數(shù)字信號應進行解復用、解碼及格式轉(zhuǎn)換；對于模擬信號，尤其是廣播信號，通過不同方式和路由送到發(fā)射臺時，在指標上會存在一定差異。因此，需對接收到的節(jié)目信號進行適當處理，以滿足發(fā)射機輸入的要求。節(jié)傳相關設備主要有：光傳輸設備、微波設備、衛(wèi)星接收設備、信號處理設備（解復用器、解碼器、音頻處理器）及分配放大器、切換矩陣和切換開關等。

（3）監(jiān)聽監(jiān)看系統(tǒng)

本系統(tǒng)主要由監(jiān)聽監(jiān)看調(diào)度服務器、監(jiān)聽/報警音箱、聲光報警器、語音報警監(jiān)聽系統(tǒng)及相應軟件組成，其中監(jiān)聽監(jiān)看調(diào)度服務器通過監(jiān)控交換機對采集的信號進行記錄、存儲、管理、調(diào)度，若監(jiān)測信號參數(shù)指標異常，自動聲光報警。該系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)測和監(jiān)控信號的音視頻展示。

2.3 電力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

（1）電力監(jiān)測系統(tǒng)

電力設備在發(fā)射臺技術系統(tǒng)中是基本的保障，是保證播出安全的重要系統(tǒng)，因此將此部分作為專門的系統(tǒng)建設。電力監(jiān)測系統(tǒng)主要實現(xiàn)：對發(fā)射臺內(nèi)各種帶智能接口的變配電設備狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集并進行集中顯示；當設備出現(xiàn)故障時，實時顯示設備的故障類型，并發(fā)出報警信號；對發(fā)射臺內(nèi)各種變配電設備的工作狀態(tài)和操作進行分類統(tǒng)計，生成日報、月報和年報等統(tǒng)計報表。

變配電設備主要包括變壓器、低壓開關柜、低壓配電柜、穩(wěn)壓電源、UPS和柴油發(fā)電機組等，其中對有智能接口的變壓器和低壓開關柜只做監(jiān)測。

1）UPS監(jiān)測功能

實現(xiàn)對UPS的輸入、輸出電壓，電池工作參數(shù)，頻率，負載

等電源信息的實時監(jiān)測。

實現(xiàn)即時顯示UPS工作信息，記錄電源事件。

2）低壓開關柜監(jiān)測功能

● 監(jiān)測進出線回路的電流和電壓。

● 監(jiān)測有功（無功）功率。

● 監(jiān)測開關狀態(tài)及合閘狀態(tài)等。

3）低壓配電柜監(jiān)控功能

● 監(jiān)測低壓配電柜進線的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)頻率等。

● 監(jiān)測低壓配電柜分配回路的熔斷器、斷路器、接觸器、熱繼電器等狀態(tài)。

● 根據(jù)臺站需要完成各開關和接觸器的控制。

根據(jù)需求，柴油發(fā)電機需要實現(xiàn)斷電自啟動功能。其他電力設備（變壓器、低壓開關柜、配電柜、穩(wěn)壓器），只對具備智能接口的設備進行監(jiān)測。電力監(jiān)測采集器布置在配電室內(nèi)，管理服務器布置在控制室內(nèi)進行統(tǒng)一管理。

（2）環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)包括環(huán)境監(jiān)測采集器和各種傳感器等。

1）溫濕度監(jiān)測

在發(fā)射臺站各主要技術用房布置溫濕度傳感器，監(jiān)測各技術用房的溫度和濕度，保證各技術系統(tǒng)正常運行環(huán)境。

在發(fā)射機房、配電室、發(fā)電機房設置4個溫濕度傳感器。傳感器選擇帶通訊接口的智能傳感器，對射頻干擾較大的房間在安裝時加裝金屬屏蔽罩，安裝的位置選擇能夠反映整個房間情況的開闊區(qū)域，避免安裝在局部通風不良的位置。

2）漏水檢測

在發(fā)射機房、配電室、發(fā)電機房設置4個漏水報警器。環(huán)境監(jiān)測采集器布置在發(fā)射機房的機柜內(nèi)，管理服務器布置在控制室內(nèi)。

3）感煙監(jiān)測

在發(fā)射機房、配電室、發(fā)電機房設置4個煙感報警器，發(fā)射臺站安裝感煙報警器來檢測機房煙霧的情況。

3.自動化管理系統(tǒng)

自動化管理系統(tǒng)由管理服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、監(jiān)聽監(jiān)看調(diào)度服務器、客戶端組成，主要實現(xiàn)監(jiān)控管理、數(shù)據(jù)存儲，監(jiān)聽監(jiān)看調(diào)度等功能。自動化管理設備位于發(fā)射臺站控制室內(nèi)。

4.大屏顯示系統(tǒng)

大屏顯示系統(tǒng)由大屏顯示墻、圖像拼接控制器、控制計算機、交換機和控制軟件組成。大屏幕顯示墻由12塊（4*3排列）46寸高清液晶屏和1塊LED條屏組成的屏幕墻，作為全臺工作狀況和視頻圖像的顯示系統(tǒng)。大屏顯示系統(tǒng)分別顯示播出信號監(jiān)測系統(tǒng)、設備運行監(jiān)控系統(tǒng)、電力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的相關工作軟件控制界面以及各類其他信息，采用圖像拼接控制器和各系統(tǒng)管理終端連接，實現(xiàn)各子系統(tǒng)的畫面顯示和切換。主要功能如下：

1）大屏管理

支持多個屏幕同時工作，控制相互獨立；通過簡單的路徑、圖標或模板實現(xiàn)窗口的打開、關閉、移動、縮放等應用操作。可對大屏幕顯示墻的整體進行開/關與指標調(diào)整等操作；并通過自動檢測程序，了解系統(tǒng)的運行狀態(tài)。顯示當前大屏幕上顯示的窗口和應用列表，對窗口進行操作。對所有需要在大屏幕顯示墻上顯示的應用進行全面管理，安排各類應用顯示的區(qū)域和時間表。畫面分割、合成、切換及任意開窗。

系統(tǒng)可整屏、分區(qū)或分屏顯示相關文字、表格、圖形和圖像信息?？蓪⒄吝M行多畫面的分割或合成，任意1路信號可全屏顯示，并可在其上以開窗口的方式，疊加顯示其它信號。顯示畫面能夠自由縮放、移動、漫游，不受物理拼縫的限制，采用軟件控制顯示窗口的拼接與分割，屏與屏之間的拼縫不影響文字和表格、圖形和圖像的正確顯示。

2）用戶管理

系統(tǒng)通過管理客戶端實現(xiàn)設備管理、用戶管理、權限管理、狀態(tài)管理、系統(tǒng)維護等功能，保障系統(tǒng)正常運行；提供多級安全保障管理功能，可設置多種操作等級或權限。

5.設備布置與管線敷設

發(fā)射機房、控制室內(nèi)各布置自動化機柜1個，自動化采集設備布置在發(fā)射機房的機柜內(nèi)，自動化管理設備布置在控制室機柜內(nèi)。發(fā)射機房水平線槽主要采用200×100mm金屬線槽敷設在地溝內(nèi)。在墻內(nèi)或墻上安裝的系統(tǒng)末端模塊和點位均通過線槽引JDG鋼管敷設。所有線纜除電源線外均采用屏蔽線纜敷設。

6.電源

由老軍營發(fā)射中心內(nèi)已有配電柜給自動化機柜內(nèi)各服務器、網(wǎng)絡交換機、采集器等設備供電。

7.接地

采用工作、防雷、保安聯(lián)合接地方式，接地電阻不大于1Ω，用鍍鋅扁鋼將自動化機柜及電氣絕緣的金屬支架等相接后，再和機房中已有的接地端子牢固相接。所有室外進入樓內(nèi)的電纜安裝防雷浪涌保護器。

8.結束語

廣播電視發(fā)射臺站要圓滿完成安全播出任務，不僅取決于臺站技術隊伍的素質(zhì)，更重要的是取決于技術手段是否先進。采用自動化技術，以先進的監(jiān)測設備和科學管理為平臺，實現(xiàn)廣播電視節(jié)目從傳輸?shù)桨l(fā)射各個環(huán)節(jié)的自動控制、自動監(jiān)測和自動播出管理，能夠確保廣播電視發(fā)射臺站安全播出工作萬無一失。