5G在發(fā)射臺機(jī)房自動化監(jiān)控中的應(yīng)用

山東省廣播電視局泰山轉(zhuǎn)播臺 韓 波

本文介紹了5G工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)下機(jī)房遠(yuǎn)程監(jiān)控和周邊相關(guān)技術(shù)應(yīng)用，分析了監(jiān)控系統(tǒng)組成、監(jiān)測環(huán)節(jié)的各項步驟，預(yù)判可能出現(xiàn)的問題并給出了科學(xué)的解決辦法。實踐表明，監(jiān)控自動化的運用降低了人力資源成本，提高了各類設(shè)備的工作效率，具有一定的推廣價值。

廣播電視發(fā)射機(jī)房的自動監(jiān)測和控制是要用先進(jìn)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對管理范圍內(nèi)的廣播發(fā)射機(jī)系統(tǒng)、機(jī)房動環(huán)系統(tǒng)在統(tǒng)一平臺下智能控制。為提高廣播電視節(jié)目無線覆蓋的信號質(zhì)量，實現(xiàn)發(fā)射臺站播出自動化、智能化工程的規(guī)范管理，廣播電視無線發(fā)射臺站積極探索在5G工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)下，開展發(fā)射機(jī)房遠(yuǎn)程監(jiān)控的開發(fā)和應(yīng)用。廣播電視發(fā)射臺站建設(shè)使用自動化播出、監(jiān)控、監(jiān)測與管理系統(tǒng)，提升工作效率，是當(dāng)前信息化社會發(fā)展的必然趨勢。

5G工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)下機(jī)房遠(yuǎn)程監(jiān)控，綜合利用無線通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感技術(shù)等智能監(jiān)控機(jī)房動力和環(huán)境（設(shè)備工況、空調(diào)、環(huán)境溫濕度、視頻監(jiān)控、門禁、消防系統(tǒng)等），實現(xiàn)異地運維、遠(yuǎn)程管理，24h監(jiān)管設(shè)備，發(fā)現(xiàn)異常及時告警。

對監(jiān)測信息可以通過5G專網(wǎng)回傳，值班人員通過接入終端（手機(jī)、Pad等）實時查看機(jī)房整體情況。出現(xiàn)故障時，可以通過App推送監(jiān)測反饋信息或者M(jìn)OS發(fā)送短信提醒。需要多人同時解決問題時，5G網(wǎng)絡(luò)的大數(shù)據(jù)傳輸可以提供流暢的高清視頻會議，協(xié)同處理。5G網(wǎng)絡(luò)傳輸內(nèi)容限于監(jiān)測信息，對操控權(quán)限的信息與5G公網(wǎng)隔離。對于接入用戶的認(rèn)證需要設(shè)置必要的身份認(rèn)證體制，并制定嚴(yán)格的管理制度約束權(quán)限內(nèi)的用戶，為發(fā)射系統(tǒng)安全播出提供堅實保障。為了防止偽造訪問用戶的身份，同時使用多個認(rèn)證方式對用戶的身份進(jìn)行校驗。

1 監(jiān)控系統(tǒng)組成

感知層：機(jī)房攝像頭、電壓表、電流表、溫度計、濕度計、風(fēng)速儀等相關(guān)傳感器對CPU、電源、風(fēng)扇、網(wǎng)卡、電池、機(jī)房溫度、環(huán)境、監(jiān)控視頻等目標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。

傳輸層：連接感知層設(shè)備入網(wǎng)，采集目標(biāo)數(shù)據(jù)，通過5G網(wǎng)絡(luò)上傳至云平臺，執(zhí)行上位機(jī)命令，實現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程控制。

控制中心：數(shù)據(jù)分析處理、實時監(jiān)測、異常告警提示、遠(yuǎn)程設(shè)備控制。

監(jiān)控系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

圖1 總體系統(tǒng)圖

2 監(jiān)測環(huán)節(jié)

機(jī)房信源監(jiān)測系統(tǒng)主要包括信號源信號監(jiān)測和播出反饋信號的監(jiān)測。根據(jù)信源傳輸流程，信號監(jiān)測分為四步監(jiān)測，第一步為臺站所有接收的信源，第二步為經(jīng)編解碼處理后的信源，第三步為復(fù)用后的信源，第四步為空收發(fā)射后的播出信號。所有監(jiān)測信號接入至信號采集一體化設(shè)備，信源調(diào)度服務(wù)器通過訪問接入交換機(jī)對采集的信號進(jìn)行管理、記錄、存儲、調(diào)度、呈現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)主要以全I(xiàn)P化為主，將TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議作為信息、數(shù)據(jù)、數(shù)字信號交互的根本路徑，并采用統(tǒng)一的協(xié)議，為基于同一種架構(gòu)的不同業(yè)務(wù)聯(lián)系奠定基礎(chǔ)。廣播電視監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 地面數(shù)字電視廣播系統(tǒng)架構(gòu)圖

監(jiān)測設(shè)備對發(fā)射系統(tǒng)、節(jié)目傳送系統(tǒng)等關(guān)鍵節(jié)點設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)格化監(jiān)測，主要包含發(fā)射機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)、節(jié)目傳送設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)以及監(jiān)聽監(jiān)看系統(tǒng)。可以監(jiān)測識別設(shè)備加電自檢啟動、工作狀態(tài)主備自動轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集傳送、故障報警日志記錄和相應(yīng)的處理記錄與門限保護(hù)功能。發(fā)射機(jī)本機(jī)測控系統(tǒng)主要有控制單元、激勵器控制模塊、功放控制模塊及功率數(shù)據(jù)采集模塊等組成。衛(wèi)星接收設(shè)備及解碼設(shè)備業(yè)務(wù)信息監(jiān)測，報警的反饋和記錄。監(jiān)聽監(jiān)看對信源傳輸?shù)母鳝h(huán)節(jié)上大屏，并對空收的信號監(jiān)看。對機(jī)房專用精密空調(diào)狀態(tài)監(jiān)測。遠(yuǎn)程控制開關(guān)機(jī)、調(diào)節(jié)溫濕度。

電力系統(tǒng)監(jiān)測要實現(xiàn)對發(fā)射機(jī)房內(nèi)所有帶相應(yīng)數(shù)據(jù)接口的變配電設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集，并進(jìn)行集中顯示。變配電設(shè)備主要包括穩(wěn)壓電源、UPS、變壓器、低壓開關(guān)柜、低壓配電柜等。

環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)包括溫濕度傳感器、煙霧傳感器、漏水監(jiān)測器等數(shù)據(jù)的采集并集中顯示。

溫濕度的監(jiān)測：在發(fā)射臺站主要控制機(jī)房布置溫濕度傳感器，監(jiān)測溫度和濕度，保證機(jī)房環(huán)境處于國家標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，滿足設(shè)備正常運行環(huán)境要求。傳感器的通訊接口滿足國標(biāo)協(xié)議要求，第三方軟件開發(fā)接入平臺。對于頻率干擾較大的房間傳感器注意防干擾，選擇安裝的位置要適應(yīng)機(jī)房整體布局，避免安裝在局部通風(fēng)不良的位置，以免誤報漏報。

漏水檢測：在發(fā)射機(jī)房、發(fā)電機(jī)房等設(shè)置漏水報警器，以太網(wǎng)接入交換機(jī)。

感煙監(jiān)測：在發(fā)射機(jī)房、發(fā)電機(jī)房等設(shè)置煙感報警器，機(jī)房通風(fēng)良好，注意保護(hù)報警器，以免誤報漏報。

大屏顯示系統(tǒng)負(fù)責(zé)全面呈現(xiàn)整個系統(tǒng)的采集數(shù)據(jù)，包括信源的監(jiān)測系統(tǒng)、設(shè)備運行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、電力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、機(jī)房動環(huán)的數(shù)據(jù)、監(jiān)控軟件控制界面等，圖形化、數(shù)據(jù)化呈現(xiàn)以及其他拓?fù)湫畔?。軟件基于TS Over IP技術(shù)，提供了對廣播數(shù)字電視內(nèi)容監(jiān)測、多畫面組合顯示、轉(zhuǎn)碼錄像、數(shù)字電視傳輸信道碼流監(jiān)測、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管等功能。通過UDP協(xié)議，獲取局域網(wǎng)絡(luò)中的組播碼流，便于信號的統(tǒng)一調(diào)度、多畫面顯示主機(jī)的配置，部署支持黑場、靜幀、視頻丟失、視頻解碼異常、彩場、彩條、臺標(biāo)丟失、視頻加擾、測試圖異常等視頻故障監(jiān)測，支持音頻丟失、音量過高、音量過低等音頻故障監(jiān)測。大屏顯示系統(tǒng)顯示圖如圖3所示。

圖3 大屏顯示系統(tǒng)圖

3 系統(tǒng)功能

可通過PC電腦端、手機(jī)端、大屏同步顯示，依靠數(shù)據(jù)可實現(xiàn)整個管理的數(shù)字化、標(biāo)準(zhǔn)化，實現(xiàn)整體機(jī)房的智能運維和管理控制。

（1）遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測，多中心發(fā)送，并在電腦上和手機(jī)APP端實時顯示。

（2）設(shè)備管理集中化，遠(yuǎn)程采集設(shè)備運行數(shù)據(jù)來實現(xiàn)對不同地點設(shè)備的遠(yuǎn)程集中實時監(jiān)控維護(hù)。

（3）實現(xiàn)設(shè)備提前故障危險預(yù)警、遠(yuǎn)程診斷分析，故障服務(wù)響應(yīng)自動化，技術(shù)維護(hù)人員調(diào)度智能化，降低設(shè)備運維管理成本。

（4）歷史數(shù)據(jù)記錄查詢、報警、趨勢圖、流程圖及報表等。

對于所有服務(wù)器、編解碼器、復(fù)用器、發(fā)射機(jī)等重要設(shè)備的日志存入日志服務(wù)器，并長期保存（一年以上），監(jiān)控錄像要保存半年以上。值班中心機(jī)房要有紙質(zhì)值班表格記錄，與監(jiān)控日志統(tǒng)一。這些信息對相應(yīng)權(quán)限人員開放，根據(jù)不同角色設(shè)置不同等級的訪問權(quán)限，允許多用戶同時登錄訪問和查閱。

結(jié)束語：自動化運維可以有效降低人力資源成本，并減輕相關(guān)人員工作量，提高工作效率。在廣播電視安全播出保障工作中有效應(yīng)用5G自動化監(jiān)控系統(tǒng)，可以提高工作效率及運行質(zhì)量，更好的保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行。從業(yè)人員自身應(yīng)加強(qiáng)專業(yè)知識學(xué)習(xí)，利用智能化監(jiān)測信通做好日常的維護(hù)工作。工作中不斷總結(jié)思考，完善智能化方案，形成符合實際情況的高自動化水平、高穩(wěn)定、高可用的系統(tǒng)，從而來提高發(fā)射臺的工作效率、保障安全播出。在建設(shè)過程中，需要注重其擴(kuò)展性、全面性、便捷性及安全性，利用好5G技術(shù)推動我國廣播行業(yè)進(jìn)入自動化、智能化時代。