基于C/S 和B/S 混合架構的無線發(fā)射臺自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

朱建平

（寧波廣播電視集團，浙江 寧波 315000）

0 引言

隨著計算機技術、網絡通信技術、信息技術的飛速發(fā)展，依托多種技術開發(fā)的計算機集成綜合監(jiān)測控制系統(tǒng)在各行各業(yè)得到了廣泛應用。所有廣播電視無線發(fā)射所用的傳輸、發(fā)射等設備在出廠時都自帶監(jiān)控數(shù)據口，盡管設備出廠時的數(shù)據接口協(xié)議并未統(tǒng)一，但絕大多數(shù)都使用RS-232、RS-485、CAN 總線等常用傳輸協(xié)議，這些都可以通過數(shù)據轉換設備轉換成TCP/IP 協(xié)議接口，直接運行于計算機網絡中，為綜合監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)提供了便利，降低了開發(fā)成本，提高了系統(tǒng)的運行可靠性、穩(wěn)定性、兼容性以及可擴展性，最終實現(xiàn)數(shù)據、控制網絡的集成統(tǒng)一和自動化控制，極大地減輕了值機人員的工作負擔[1]。

1 監(jiān)控軟件體系架構

監(jiān)控軟件體系架構可以分為基于點對點控制模式的客戶端/服務器模式（即C/S 架構）和基于網頁服務器為中心的瀏覽器/服務器模式（即B/S 架構）。

1.1 C/S 架構

C/S 架構由客戶端和服務器組成，服務器的功能只是保存數(shù)據。該模式中，數(shù)據通信和控制是點對點進行的，無需經過服務器就能讀取數(shù)據。C/S架構基于兩層分布式結構，具有系統(tǒng)響應時間短、實時性好的優(yōu)勢，必須安裝專用客戶端，能有效保證系統(tǒng)的安全性[2]。

1.2 B/S 架構

B/S 架構是隨著Internet 技術興起的，是在C/S架構上進行了改進的三層分布式結構，由瀏覽器、Web 服務器以及數(shù)據服務器組成。瀏覽器為用戶提供軟件界面，并向Web 服務器提出請求，數(shù)據庫服務器執(zhí)行數(shù)據操作并將運行結果提交給Web 服務器，Web 服務器利用HTTP 協(xié)議將結果顯示在Web 瀏覽器上。

2 混合架構綜合監(jiān)控方案

寧波廣播電視發(fā)射中心發(fā)射三體自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)主要由設備監(jiān)測服務器、流媒體漫錄服務器、音頻監(jiān)測服務器以及兩臺設備監(jiān)測客戶端電腦組成。其中，設備監(jiān)測服務器、流媒體漫錄服務器、音頻監(jiān)測服務器采用B/S 架構，兩臺設備監(jiān)測客戶端電腦上安裝基于組態(tài)軟件的C/S 架構實時監(jiān)測軟件。

2.1 設備監(jiān)測服務器

設備監(jiān)測服務器的主要功能是對供配電系統(tǒng)、溫濕度、水浸、發(fā)射機實時狀態(tài)及告警信息進行數(shù)據采集存儲，同時根據設置定時發(fā)送開關機指令并確認操作結果。設備監(jiān)測服務器的邏輯架構如圖1所示。

如圖1 所示，將設備不同的數(shù)據統(tǒng)一轉換為TCP/IP 網絡數(shù)據接入交換機，實現(xiàn)不同設備與設備監(jiān)測服務器的數(shù)據通信。在保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠性前提下，兼顧經濟性、盡量減少數(shù)據轉換設備和重復布線的原則，對溫濕度、水浸設備數(shù)據的實時性要求并不是很高，因此溫濕度和水浸設備數(shù)據接口用總線進行并接，不同設備通過不同地址碼實現(xiàn)數(shù)據的輪巡訪問；供配電及發(fā)射機的數(shù)據實時性要求較高，還涉及一些控制指令的傳輸，因此每臺設備均用獨立的協(xié)議轉換設備進行數(shù)據轉換（支持TCP/IP協(xié)議的直接接入交換機），這樣即使某一數(shù)據轉換設備故障，也不會影響對其他設備的監(jiān)控，同時也兼顧了數(shù)據傳輸?shù)膶崟r性[3]。

圖1 設備監(jiān)測服務器系統(tǒng)框圖

2.2 流媒體漫錄服務器和音頻監(jiān)控服務器

流媒體漫錄服務器的主要功能是將音頻監(jiān)控中各個監(jiān)控節(jié)點的節(jié)目內容按照時間要求進行實時錄制，音頻監(jiān)測服務器的主要功能是將各監(jiān)控節(jié)點音頻信號轉換成電平值，以便監(jiān)測客戶端以柱狀條形式實時顯示，同時對各監(jiān)測點監(jiān)測時間進行設定，保存客戶端回傳的異態(tài)告警信息。系統(tǒng)架構如圖2 所示。

如圖2 所示，信源節(jié)傳系統(tǒng)中傳輸?shù)腁ES 數(shù)字音頻信號無法直接通過TCP/IP 協(xié)議傳輸，同時為了更高的傳輸效率和實時性，將各節(jié)點的數(shù)字音頻信號通過轉換板卡以UDP 組播形式在網絡上傳輸，為漫錄服務器和音頻監(jiān)測服務器數(shù)據服務。

圖2 音頻監(jiān)測漫錄服務器系統(tǒng)框圖

2.3 混合架構監(jiān)控框架

以上3 個基于Web 端的服務器為數(shù)據的存儲和參數(shù)等配置信息建立提供了平臺。對于人機交互的監(jiān)控畫面，考慮到對設備遠程操作及監(jiān)控數(shù)據實時顯示有更高的安全性和更快的響應速度需求，采用基于組態(tài)軟件的C/S 架構軟件客戶端，同時配以WebSocket 軟件完成服務器與客戶端之間的數(shù)據交互，形成融合C/S與B/S兩種架構的綜合監(jiān)控系統(tǒng)[4]。系統(tǒng)架構如圖3 所示。

圖3 混合架構監(jiān)控系統(tǒng)框圖

2.3.1 數(shù)據通道隔離與單向互訪

由于TCP 和UDP 協(xié)議在傳輸模式上有本質的區(qū)別，這兩種協(xié)議在同一交換機網絡同時傳輸時會相互影響，使網絡擁堵、數(shù)據丟包嚴重，最終造成網絡不穩(wěn)定。為了解決這個問題，在交換機中劃分不同的VLAN，使設備監(jiān)測的TCP 數(shù)據和音頻監(jiān)測UDP 數(shù)據隔離開來，同時在交換機音頻監(jiān)測VLAN下設置VLANIF 地址作為設備監(jiān)測服務器的網管地址，從而實現(xiàn)設備檢測服務器對音頻漫錄及監(jiān)測服務器的單項訪問，集中通過設備監(jiān)測服務器對監(jiān)控系統(tǒng)的全局參數(shù)進行設置。

2.3.2 客戶端與服務器間數(shù)據下發(fā)與上傳

寧波廣播電視集團綜合監(jiān)控系統(tǒng)結構如圖4所示。

圖4 監(jiān)控系統(tǒng)總體框圖

基于組態(tài)軟件開發(fā)的發(fā)射機房綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過網絡讀取前端設備的實時數(shù)據，通過軟件界面直觀顯示給用戶；WebSocker 軟件一方面將Web 服務器上對發(fā)射系統(tǒng)、音頻、電力、環(huán)境等數(shù)據的監(jiān)控參數(shù)下發(fā)給客戶端，另一方面將客戶端中的操作指令、指令操作返回數(shù)據、實時告警信息等數(shù)據上報至Web 服務器，通過服務器寫入本地數(shù)據庫；Web服務器通過網絡讀取前端設備數(shù)據，并將數(shù)據直接寫入數(shù)據庫[5]。音頻監(jiān)控軟件界面如圖5 所示，設備監(jiān)控軟件界面如圖6 所示。

圖5 音頻監(jiān)控軟件界面

圖6 設備監(jiān)控軟件界面

3 結語

本文以軟件架構為切入點，分析了寧波廣播電視發(fā)射中心發(fā)射三臺機房綜合監(jiān)控系統(tǒng)運行原理。本系統(tǒng)自開發(fā)完成并投入使用已有一段時間，目前各項功能正常、運行穩(wěn)定，實現(xiàn)了發(fā)射機房自動化監(jiān)控為主、人工確認為輔的工作模式，大大提升了發(fā)射臺安全播出的工作效率。