發(fā)射機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

陳澤番

（國家廣播電視總局731臺(tái)，福建龍巖，364000）

0 引言

隨著科技的發(fā)展，安全播出工作也朝著信息化、自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展，我機(jī)房原監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)老舊，已經(jīng)無法滿足當(dāng)前無線電臺(tái)管理局運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的范圍和相關(guān)業(yè)務(wù)功能的基本要求。根據(jù)當(dāng)前安全播出實(shí)際情況，機(jī)房接受臨時(shí)調(diào)度頻繁，要求時(shí)效性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高，同時(shí)接收多部發(fā)射機(jī)臨時(shí)任務(wù)可能性大，人工執(zhí)行造成疲于應(yīng)對(duì)、發(fā)生失誤的可能性。為提高傳輸發(fā)射任務(wù)的效率和安全性，提高整體穩(wěn)定性，根據(jù)國家廣播電視總局無線電臺(tái)管理局制定的《發(fā)射臺(tái)站安全傳輸發(fā)射自動(dòng)控制技術(shù)平臺(tái)技術(shù)規(guī)范》，開發(fā)了發(fā)射臺(tái)機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)機(jī)房調(diào)度執(zhí)行的全自動(dòng)化，實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)房設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和設(shè)備異常信息等。在機(jī)房運(yùn)行一年多時(shí)間，效果良好，能達(dá)到預(yù)期的需求與目標(biāo)。

1 機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)整體框架

機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)包括調(diào)度管理系統(tǒng)、運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、系統(tǒng)管理等。整個(gè)系統(tǒng)在無線局內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用，與外界互聯(lián)網(wǎng)有效隔絕，可避免非法入侵和數(shù)據(jù)更改，保證了系統(tǒng)執(zhí)行的安全性。各個(gè)系統(tǒng)之間采用SOCET通信技術(shù)，即服務(wù)器端與客戶端之間的數(shù)據(jù)信息交互，服務(wù)器端和客戶端之間通過TCP方式進(jìn)行通訊，服務(wù)器端進(jìn)行偵聽，客戶端主動(dòng)發(fā)起連接。當(dāng)機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)與發(fā)射機(jī)房內(nèi)各子系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息交互時(shí)，作為服務(wù)端；當(dāng)機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)與臺(tái)平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，作為客戶端。

機(jī)房內(nèi)各子系統(tǒng)將設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)通過TCP端口實(shí)時(shí)傳輸給機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的接收、處理，同時(shí)將自動(dòng)化運(yùn)行數(shù)據(jù)等發(fā)送至臺(tái)平臺(tái)；臺(tái)平臺(tái)將調(diào)度令通知下發(fā)至機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，再由機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)將調(diào)度令分發(fā)至機(jī)房各子系統(tǒng)，發(fā)射機(jī)房內(nèi)各子系統(tǒng)收到運(yùn)行圖后，進(jìn)行解析存儲(chǔ)，并自動(dòng)執(zhí)行當(dāng)前最新運(yùn)行圖，完成播音任務(wù)。

1.2 系統(tǒng)的性能和目標(biāo)

根據(jù)無線電臺(tái)管理局發(fā)射機(jī)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范，從機(jī)房實(shí)際情況出發(fā)，我們?cè)O(shè)計(jì)開發(fā)新的運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)具備的功能和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)如下。

圖1 系統(tǒng)整體框架圖

(1)兼容性強(qiáng)

運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)基于.Net框架使用C#語言開發(fā)設(shè)計(jì)，系免安裝，兼容Winxp、Win7 32位、Win7 64位等各種操作系統(tǒng)，系統(tǒng)還配置了微軟SQL Server數(shù)據(jù)庫，用于存放臺(tái)平臺(tái)下發(fā)的運(yùn)行數(shù)據(jù)和單機(jī)自動(dòng)化上傳的工作數(shù)據(jù)和日志數(shù)據(jù)；其與無線局501臺(tái)SW-TUC通用單機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)、天控系統(tǒng)等完全兼容，數(shù)據(jù)格式及傳輸規(guī)范基于無線局自動(dòng)化技術(shù)規(guī)范2.0版本，并且與臺(tái)平臺(tái)對(duì)接良好。

(2)顯示直觀，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)取樣

運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)接收實(shí)時(shí)發(fā)送來的數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)界面進(jìn)行顯示和瀏覽。包括發(fā)射機(jī)的模擬量數(shù)據(jù)，發(fā)射機(jī)的開關(guān)量數(shù)據(jù)，發(fā)射機(jī)故障信息，發(fā)射機(jī)操作日志，天控系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和其他系統(tǒng)數(shù)據(jù)等。

圖2 發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示

2 運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

2.1 調(diào)度管理功能

運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的調(diào)度管理功能包括自動(dòng)和手動(dòng)兩種模式。使用自動(dòng)模式時(shí)，運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)收到臺(tái)平臺(tái)下發(fā)的運(yùn)行圖后，直接下發(fā)給發(fā)射機(jī)單機(jī)自動(dòng)化和天控系統(tǒng)執(zhí)行，并同時(shí)將確認(rèn)接收指令上傳至臺(tái)平臺(tái)。為今后整合全臺(tái)系統(tǒng)，構(gòu)建“有人留守，無人值班”的現(xiàn)代化發(fā)射機(jī)房做好準(zhǔn)備。手動(dòng)模式，接收臺(tái)平臺(tái)發(fā)來的運(yùn)行圖，手動(dòng)確認(rèn)，并反饋確認(rèn)信息；還包括運(yùn)行圖顯示、運(yùn)行圖錄入、運(yùn)行圖確認(rèn)、運(yùn)行圖發(fā)送和運(yùn)行圖查詢等功能。

運(yùn)行圖顯示是將發(fā)射機(jī)上最新的運(yùn)行圖信息同步顯示在系統(tǒng)界面；運(yùn)行圖錄入是機(jī)房根據(jù)實(shí)際需要，在運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)手動(dòng)錄入運(yùn)行圖信息；運(yùn)行圖確認(rèn)和發(fā)送功能是日常值機(jī)中使用最為頻繁的功能，臺(tái)平臺(tái)將運(yùn)行圖數(shù)據(jù)下發(fā)至機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)后，值班人員復(fù)核后再將其下發(fā)至發(fā)射機(jī)單機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)和天控系統(tǒng)執(zhí)行并反饋。如圖所示（運(yùn)行圖接收、顯示和瀏覽），系統(tǒng)界面可對(duì)當(dāng)前運(yùn)行圖進(jìn)行顯示和瀏覽。

2.2 運(yùn)行監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理與系統(tǒng)管理

運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理功能是基于微軟SQL Server數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)，與調(diào)度管理、運(yùn)行監(jiān)測(cè)和系統(tǒng)管理都緊密協(xié)作。SQL Server是微軟推出的大型網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，為開發(fā)者提供了有效的安全性，既注重?cái)?shù)據(jù)訪問的安全又兼顧了在讀取數(shù)據(jù)對(duì)速度的要求。它具有良好的穩(wěn)定性、可靠性，而且易于操作。

數(shù)據(jù)處理功能按照一定的格式和時(shí)間間隔將有關(guān)數(shù)據(jù)打包上傳并實(shí)時(shí)顯示，上傳數(shù)據(jù)的序號(hào)、名稱、順序、單位等內(nèi)容符合無線局自動(dòng)化規(guī)范2.0要求，可以對(duì)兩年內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，方便實(shí)時(shí)檢索查看。通過系統(tǒng)界面進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，包括發(fā)射機(jī)的模擬量、開關(guān)量數(shù)據(jù)，發(fā)射機(jī)故障信息，發(fā)射機(jī)操作日志，天控系統(tǒng)等相關(guān)數(shù)據(jù)。

故障報(bào)警功能，當(dāng)發(fā)射機(jī)或相關(guān)附屬設(shè)備出現(xiàn)故障信息時(shí)，運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)提示聲光報(bào)警，提示機(jī)房人員對(duì)故障進(jìn)行處理。

圖3 故障報(bào)警紅色邊框

系統(tǒng)設(shè)置管理則包括用戶管理、登錄，IP地址設(shè)置，是否全自動(dòng)接收下發(fā)運(yùn)行圖等。

圖4 系統(tǒng)設(shè)置

2.3 節(jié)目源信號(hào)一鍵切換功能

實(shí)現(xiàn)節(jié)目源信號(hào)一鍵切換功能，核心是由運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)控制數(shù)字音頻矩陣切換器的輸入輸出。音頻矩陣切換器專門用于對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行切換和分配，可將多路信號(hào)中的任一路信號(hào)輸送至輸出通道中的任一通道上，且彼此各音頻通路相互獨(dú)立。

我機(jī)房使用的是由大連捷成生產(chǎn)的X-PLUS系列數(shù)字音頻矩陣，采用ADM-16切換模塊，其輸入通道、輸出通道采用DB25-F信號(hào)接口，為避免線纜接線過于復(fù)雜，使用轉(zhuǎn)接板將DB25接口轉(zhuǎn)換為8個(gè)3pin接口；數(shù)字音頻矩陣通過LAN1接口進(jìn)行TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通訊與臺(tái)內(nèi)網(wǎng)連接，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)矩陣切換的管理和控制。

圖5 矩陣音頻的物理連接

機(jī)房一共有4路節(jié)目源音頻信號(hào)，其中1—3路為主用發(fā)射機(jī)使用，正常工作期間一一對(duì)應(yīng)，第4路為備用線路，4路音頻節(jié)目信號(hào)經(jīng)由4臺(tái)9400音頻處理器處理后經(jīng)轉(zhuǎn)接板送至數(shù)字音頻矩陣，再送至4臺(tái)D/A轉(zhuǎn)換器，完成物理連接。啟用第幾路音頻節(jié)目信號(hào)均由中控機(jī)房根據(jù)無線局調(diào)度令下發(fā)至機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控管理系統(tǒng)。

圖6 DB-25F轉(zhuǎn)3pin轉(zhuǎn)接板示意圖

運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)作為上位機(jī)控制下位機(jī)矩陣，使用大連捷成簡(jiǎn)單通訊協(xié)議，協(xié)議框架可包括控制層和數(shù)據(jù)層，采用TCP控制，其協(xié)議層次結(jié)構(gòu)如圖7所示。

圖7 協(xié)議層次結(jié)構(gòu)

其主要實(shí)現(xiàn)代碼如下：

初始化矩陣，獲取并設(shè)置矩陣狀態(tài)：

private static byte[]server_ip={192,168,1,1};

“節(jié)目源信號(hào)一鍵切換功能”，實(shí)現(xiàn)了音頻信號(hào)的快速切換，值班期間不再需要繁瑣的手動(dòng)操作。大大降低了發(fā)射機(jī)房由于音頻中斷造成的停播。

2.4 “一鍵代播”功能

為保障安全播出工作，能夠充分發(fā)揮備機(jī)的代播功能，迅速、準(zhǔn)確完成機(jī)房內(nèi)部代播工作，在開發(fā)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，對(duì)“一鍵代播”功能進(jìn)行了重點(diǎn)研發(fā)。該功能只需通過點(diǎn)擊運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)“機(jī)房內(nèi)部代播”按鍵，即可迅速自動(dòng)完成天線轉(zhuǎn)化、備機(jī)代播操作，完全由軟件控制實(shí)現(xiàn)，無需再進(jìn)行人工干預(yù)。

如對(duì)我機(jī)房A01#發(fā)射機(jī)當(dāng)啟用“一鍵代播”時(shí)，機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)立即將A01#發(fā)射機(jī)當(dāng)前運(yùn)行圖自動(dòng)下發(fā)至備機(jī)單機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)，同時(shí)對(duì)A01#發(fā)射機(jī)單機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)下發(fā)空運(yùn)行圖；并且對(duì)天控系統(tǒng)下發(fā)新運(yùn)行圖，確保發(fā)射機(jī)天線及時(shí)到位；備機(jī)也自動(dòng)切換使用A01#發(fā)射機(jī)的當(dāng)前音頻節(jié)目信號(hào)（即備機(jī)節(jié)目源被切換為“1”路節(jié)目源信號(hào)）；A01#發(fā)射機(jī)執(zhí)行當(dāng)前運(yùn)行圖，關(guān)機(jī)落高壓；備機(jī)執(zhí)行當(dāng)前運(yùn)行圖，開機(jī)上高壓。

A01#發(fā)射機(jī)在未取消“一鍵代播”之前，將不再收到運(yùn)行圖，機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)下發(fā)至A01#發(fā)射機(jī)的運(yùn)行圖將全部轉(zhuǎn)發(fā)給備機(jī)，期間備機(jī)工作數(shù)據(jù)作為A01#發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)按照規(guī)定格式傳給機(jī)房運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，完全替代A01#發(fā)射機(jī)工作。代播結(jié)束后，點(diǎn)擊“取消一鍵代播”按鍵，即可迅速恢復(fù)播出。

圖8 機(jī)房“一鍵代播”流程圖

圖9 機(jī)房取消“一鍵代播”流程圖

調(diào)度令性質(zhì),開始播音時(shí)間,結(jié)束播音時(shí)間,開始執(zhí)行日期,截止執(zhí)行日期,周期,頻率,天線編號(hào),天線方向,天線程式,節(jié)目代碼,播出功率,調(diào)制方式,調(diào)度任務(wù)類型,調(diào)度命令文號(hào),發(fā)射機(jī)代碼,下發(fā)時(shí)間,下發(fā)條數(shù)from運(yùn)行圖主表,運(yùn)行圖明細(xì)表where運(yùn)行圖主表.ID=運(yùn)行圖明細(xì)表.主表ID and運(yùn)行圖主表.狀態(tài)=3 and運(yùn)行圖主表.發(fā)射機(jī)代碼 =‘”+DataParse.TransmID[n]+”’”;

if (reader.HasRows)//如被代機(jī)有運(yùn)行圖內(nèi)容，將被代機(jī)運(yùn)行圖剪切至備機(jī)

“一鍵代播”功能在機(jī)房運(yùn)行一年多來，基于機(jī)房安全傳輸發(fā)射業(yè)務(wù)的實(shí)際情況，以及國家廣電總局無線電臺(tái)管理局制定的《發(fā)射臺(tái)站安全傳輸發(fā)射自動(dòng)控制技術(shù)平臺(tái)技術(shù)規(guī)范》，進(jìn)行了多次改版，對(duì)控制邏輯做了數(shù)次改變，現(xiàn)在運(yùn)行穩(wěn)定高效，大大提高了發(fā)射機(jī)故障期間啟用代播的速度。

3 結(jié)束語

發(fā)射機(jī)運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造項(xiàng)目采用了多項(xiàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射機(jī)和其附屬設(shè)備的統(tǒng)一管理，實(shí)現(xiàn)了機(jī)房內(nèi)所有自動(dòng)化設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，自動(dòng)報(bào)警。作為機(jī)房調(diào)度樞紐平臺(tái)，很好的完成了發(fā)射機(jī)播出的自動(dòng)化控制。運(yùn)行穩(wěn)定，易安裝、操作，數(shù)據(jù)備份方便，從實(shí)際使用情況看，已經(jīng)達(dá)到了無人化智能化的運(yùn)行維護(hù)要求。