西藏電視發(fā)射臺智慧運維監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

巴 桑

（西藏廣播電視臺，西藏 拉薩 850000）

0 引言

西藏電視發(fā)射臺智慧運維監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對臺站內(nèi)發(fā)射機運行狀態(tài)、電視節(jié)目信號源、發(fā)射播出信號以及發(fā)射臺電力、環(huán)境、內(nèi)外安全等進行實時監(jiān)測、監(jiān)控，各子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，運維監(jiān)控系統(tǒng)能自動告警、自動切換，可以實時查詢和統(tǒng)計各子系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了西藏電視發(fā)射臺智慧運維和自動化播出的工作目標，有效提高了西藏電視發(fā)射臺的工作效率和管理水平，降低了運維成本，降低了臺站值班員的工作強度，增強了臺站指揮調(diào)度能力，減少了人為事故的發(fā)生，更好地保障了臺站的播出安全。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

智慧運維監(jiān)控系統(tǒng)由信號源子系統(tǒng)、發(fā)射機子系統(tǒng)、電力子系統(tǒng)、環(huán)境安防子系統(tǒng)、播出監(jiān)測子系統(tǒng)、故障告警子系統(tǒng)以及輔助子系統(tǒng)等7 個服務(wù)子系統(tǒng)和1 個監(jiān)控平臺客戶端子系統(tǒng)構(gòu)成，實現(xiàn)對電視節(jié)目信號源、傳輸發(fā)射、播出質(zhì)量進行一體化、自動化監(jiān)測、監(jiān)控、監(jiān)管。各個子系統(tǒng)能自動切換、倒換，全部實現(xiàn)自動化控制[1]，實現(xiàn)無人值守模式。各子系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)和告警數(shù)據(jù)都實時保存在SQL Server 數(shù)據(jù)庫中。臺站值班、值守人員通過監(jiān)控平臺客戶端可對7 個服務(wù)子系統(tǒng)中的設(shè)備進行監(jiān)看、監(jiān)聽、監(jiān)控、數(shù)據(jù)查詢以及大數(shù)據(jù)分析。系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2 子系統(tǒng)功能實現(xiàn)

2.1 信號源子系統(tǒng)

信號源子系統(tǒng)主要由子系統(tǒng)控制服務(wù)程序、信號源智能切換處理器以及音視頻服務(wù)器組成，實現(xiàn)多路信號源有無、純噪聲的檢測、告警及切換，接受外部控制，可根據(jù)播出監(jiān)測子系統(tǒng)或者監(jiān)測中心的錯播監(jiān)測平臺的信息來控制切換信號源[2]。

信號源子系統(tǒng)的基本功能有：自動檢測多路節(jié)目信號源有無和純噪聲故障，可以自動切換當前播出信號源[3]，也可在監(jiān)控平臺客戶端發(fā)送指令，手動切換信號源；可調(diào)節(jié)調(diào)制度，設(shè)置工作狀態(tài)；實時對各路信號源進行監(jiān)聽、監(jiān)視、監(jiān)控，并將節(jié)目信號源錄音、錄象存儲在音視頻服務(wù)器中，可回放查詢；告警信息實時發(fā)送給告警子系統(tǒng)，由告警子系統(tǒng)統(tǒng)一發(fā)布告警。信號源子系統(tǒng)架構(gòu)如圖2 所示。

圖2 信號源子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

音視頻切換器與信號源子系統(tǒng)控制服務(wù)程序連接后，可以自動或手動從4 路信號源中選擇信號質(zhì)量最好的一路信號源進行輸出，也可自行設(shè)定其中1 路為主信號源，其余3 路為備信號源。當主信號源信號中斷或出現(xiàn)故障，系統(tǒng)自動或由值班員手動切換到信號正常的備信號源進行輸出。也可根據(jù)需要，按一定時間定時切換信號源。

2.2 發(fā)射機子系統(tǒng)

發(fā)射機子系統(tǒng)主要實現(xiàn)電視1+1 的自動倒換和自動開關(guān)機，可上報告警信息，接受外部控制[4]。發(fā)射機子系統(tǒng)采用如圖3 所示的結(jié)構(gòu)，采用發(fā)射機自身控制與外加數(shù)據(jù)控制器的方式。子系統(tǒng)可用性、可靠性、拓展性高，可拓展應(yīng)用在不同的廣播電視發(fā)射臺站中。

圖3 發(fā)射機子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)將數(shù)據(jù)控制器和1+1 控制器都以TCP/IP協(xié)議接口接入臺站局域網(wǎng)，各1+1 控制器獨立控制一套1+1 發(fā)射機系統(tǒng)，這樣系統(tǒng)的擴展和施工非常方便。每臺發(fā)射機配置一臺數(shù)據(jù)控制器，負責(zé)采集入射功率和反射功率值、天線位置狀態(tài)、風(fēng)機、功放、激勵、外電等的正常與否的狀態(tài)，控制開關(guān)機、強制控制閉合各開機點、假負載開關(guān)。天線控制器負責(zé)倒換天線。所有發(fā)射機、采集控制器、備份激勵器、備份信號源切換器、1+1 主控機都以TCP/IP 協(xié)議接口接入臺站以太網(wǎng)，便于系統(tǒng)的擴展。

2.3 環(huán)境安防子系統(tǒng)

通過環(huán)境安防子系統(tǒng)，值班監(jiān)控平臺能夠?qū)崿F(xiàn)多畫面或單畫面全屏回傳場地圖像，看到發(fā)射臺站內(nèi)的發(fā)射機房、電力機房等重要場地的視頻、溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)，可設(shè)置各監(jiān)測場地的溫濕度告警門限參數(shù)，實時監(jiān)測場地紅外、明火、煙霧、浸水等告警。如有告警，環(huán)境安防子系統(tǒng)自動發(fā)出聲光報警，提醒臺站值班、值守人員進行處置，還可對場地門禁、燈光、空調(diào)進行遠程開關(guān)控制。環(huán)境安防子系統(tǒng)架構(gòu)如圖4 所示。

圖4 環(huán)境安防子系統(tǒng)框圖

2.4 電力子系統(tǒng)

電力子系統(tǒng)的主要功能是實時監(jiān)測外電建廣152 和建羅153 的運行情況和發(fā)電機的運行情況。當主路外電中斷，電力子系統(tǒng)能自動切換到備路外電供電。當所有外電都中斷，電力子系統(tǒng)能自動啟動發(fā)電機進行發(fā)電，并自動切換到發(fā)電機路供電。電力子系統(tǒng)能夠遠程顯示整個臺站電力系統(tǒng)的工作鏈路，反映當前供電方式是哪一路外電；能夠遠程設(shè)置外電和發(fā)電機告警監(jiān)測門限參數(shù)和啟動該項告警，設(shè)置延時告警時間等設(shè)置項。電力子系統(tǒng)主要對外電輸入三相電壓、發(fā)電機油位、油壓、溫度、輸出電壓、ATS 柜總輸出三相電壓電流以及ATS 開關(guān)狀態(tài)等進行實時監(jiān)測、監(jiān)控。電力子系統(tǒng)架構(gòu)如圖5 所示。

圖5 電力子系統(tǒng)框圖

2.5 報警子系統(tǒng)

報警子系統(tǒng)在臺站內(nèi)通過各子系統(tǒng)主控程序?qū)Ω髯宰酉到y(tǒng)內(nèi)的設(shè)備進行掃描，報警主控程序?qū)ε_站各子系統(tǒng)掃描，臺站報警主控程序主動上報中心服務(wù)器[5]。報警輸出在客戶端監(jiān)控界面上，有聲光和短信報警等方式。

報警子系統(tǒng)的報警響應(yīng)迅速，對于臺站內(nèi)的故障，臺站監(jiān)控終端或總監(jiān)控中心能在2 s內(nèi)進行響應(yīng)。報警信息全面，包括信號源無信號輸入、純噪聲故障、發(fā)射機入反射功率故障、電力故障及電力各參數(shù)超出門限、環(huán)境發(fā)生煙霧、明火、紅外、溫濕度、浸水告警，安防檢測到非法入侵，各種參數(shù)接近設(shè)定門限，各臺設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)通信鏈路的通信故障。報警數(shù)據(jù)信息按照不同子系統(tǒng)、不同級別進行分級處理，將緊急故障如信號源無信號輸入、發(fā)射機入射功率故障、停電、發(fā)生煙霧、明火、非法入侵告警等設(shè)為紅色告警；將暫時未形成緊急故障，但接近或存在隱患的故障如各種門限超限、機器設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備鏈路的通信故障等設(shè)為橙色告警。對應(yīng)不同的告警級別，告警方式也不相同，用不同的聲光告警進行區(qū)別，讓臺站值班、值守人員能迅速獲知告警的緊急程度。

2.6 輔助子系統(tǒng)

智慧運維監(jiān)控系統(tǒng)的各子系統(tǒng)獨立供電，同一個子系統(tǒng)的設(shè)備共一路外電，輔助子系統(tǒng)可以通過電源復(fù)位器控制各路外電的通斷，對各子系統(tǒng)實現(xiàn)遠程復(fù)位，可以提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)停播率。

2.7 臺站設(shè)備實時數(shù)據(jù)采集

臺站內(nèi)設(shè)置高性能工業(yè)嵌入式主控器，其主要功能是通過TCP/IP 協(xié)議獲取設(shè)備的實時參數(shù)[6]，將上位機（客戶端）送到的指令轉(zhuǎn)發(fā)到各設(shè)備，對臺站內(nèi)數(shù)據(jù)進行分析處理，并根據(jù)處理結(jié)果對被控設(shè)備進行控制（如發(fā)射機N+1 系統(tǒng)的倒機控制等），完成臺站內(nèi)實時數(shù)據(jù)存儲。

臺站內(nèi)設(shè)備的實時數(shù)據(jù)采集主要分為幾種情況：對于有網(wǎng)口的設(shè)備，由主控器通過臺站內(nèi)以太網(wǎng)直接讀取設(shè)備參數(shù)；對于無網(wǎng)口但有串口（RS-232/RS-485/RS-422）的設(shè)備，通過一臺串口服務(wù)器將數(shù)據(jù)由串口轉(zhuǎn)換為網(wǎng)口數(shù)據(jù)再由主控器獲取[7]；對于既沒有網(wǎng)口也無串口的設(shè)備，則外加具有以太網(wǎng)輸出功能的數(shù)據(jù)采集控制器，將設(shè)備參數(shù)狀態(tài)讀取后通過以太網(wǎng)送到主控器。實時數(shù)據(jù)采集架構(gòu)如圖6 所示。

圖6 實時數(shù)據(jù)采集框圖

3 結(jié)語

智慧運維監(jiān)控系統(tǒng)已在西藏電視發(fā)射臺完成實施，目前系統(tǒng)運行良好，實現(xiàn)了臺站內(nèi)電視發(fā)射機自動開關(guān)機和故障時自動倒換，能在監(jiān)控客戶端平臺上查看發(fā)射機的整個工作鏈路狀態(tài)和發(fā)射機各個模塊的內(nèi)部運行參數(shù)，實現(xiàn)對多路信號源實時監(jiān)測和自動切換，實現(xiàn)對發(fā)射臺電力、環(huán)境、內(nèi)外安全等進行實時監(jiān)測、監(jiān)控，可以實時查詢和統(tǒng)計各子系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)；對發(fā)射播出的節(jié)目信號錄音、錄像可回放查詢；可對歷史數(shù)據(jù)進行查詢和大數(shù)據(jù)分析。智慧運維監(jiān)控實現(xiàn)了西藏電視發(fā)射臺智慧運維和自動化播出的工作目標，有效提高了西藏電視發(fā)射臺的工作效率和管理水平，降低了運維成本，減輕了臺站值班員的工作強度，增強了臺站指揮調(diào)度能力，減少了人為事故的發(fā)生，降低了停播率，更好地保障了臺站的播出安全。