胂頭山發(fā)射臺(tái)綜合播出監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)踐

王 磊

（棗莊電視轉(zhuǎn)播臺(tái)，山東 棗莊 277000）

1 系統(tǒng)研發(fā)的背景和需求

胂頭山發(fā)射臺(tái)是棗莊廣播電視臺(tái)的中心發(fā)射臺(tái)，承擔(dān)著棗莊廣播電視臺(tái)4套調(diào)頻廣播節(jié)目、中央臺(tái)及山東省共3個(gè)頻道的地面數(shù)字電視播出任務(wù)，安全播出的技術(shù)保障工作十分繁重。為了更好地做好播出保障工作，技術(shù)團(tuán)隊(duì)改變以往只重點(diǎn)關(guān)注設(shè)備運(yùn)行和維護(hù)的思路，研究把設(shè)備維護(hù)與技術(shù)管理、運(yùn)維數(shù)據(jù)積累分析等與值機(jī)工作相關(guān)的各部分納入一個(gè)整體的系統(tǒng)，設(shè)計(jì)并建設(shè)了綜合播出監(jiān)控系統(tǒng)[1]。

2 系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)

在滿足可靠性和可擴(kuò)展的前提下，系統(tǒng)的建設(shè)主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的功能。

（1）發(fā)射機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，包括設(shè)備運(yùn)行時(shí)對(duì)主要指標(biāo)如發(fā)射機(jī)的功率、駐波比等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開(kāi)關(guān)機(jī)控制功能及同軸開(kāi)關(guān)的控制等。

（2）播出信號(hào)監(jiān)測(cè)，包括4套調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)播出節(jié)目和3臺(tái)地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)播出的25套節(jié)目空收信號(hào)的質(zhì)量監(jiān)測(cè)。

（3）信號(hào)鏈路監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)調(diào)頻廣播各套節(jié)目的信號(hào)傳輸鏈路共12路AES信號(hào)，地面數(shù)字電視25套節(jié)目的主備信號(hào)源共計(jì)50個(gè)。

（4）動(dòng)力設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)，包括供、變電設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)和配套的其他動(dòng)力相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、記錄以及故障報(bào)警等。

（5）機(jī)房環(huán)境監(jiān)測(cè)，包括機(jī)房?jī)?nèi)溫度、濕度及煙感等數(shù)據(jù)，以及對(duì)異常情況報(bào)警。安全保衛(wèi)監(jiān)控接入院落和機(jī)房?jī)?nèi)部共計(jì)18路視頻監(jiān)控?cái)z像頭的視頻圖像[2]。

另外，需建設(shè)一套獨(dú)立的簡(jiǎn)易播出信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)4套調(diào)頻節(jié)目和25套電視節(jié)目，作為主監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的備份。

3 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)以安全、可靠為基本原則，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，兼具可升級(jí)和擴(kuò)展性，容易維護(hù)、便于操作，冗余設(shè)計(jì)。系統(tǒng)由中心監(jiān)控管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)微波傳輸系統(tǒng)以及備用接收監(jiān)測(cè)系統(tǒng)3部分組成。其中，中心監(jiān)控管理系統(tǒng)是本系統(tǒng)的核心，由發(fā)射機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集與控制加動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控模塊、調(diào)頻信號(hào)鏈路監(jiān)測(cè)模塊、地面數(shù)字電視信源與播出信號(hào)采集模塊、安防監(jiān)控系統(tǒng)及大屏幕顯示控制模塊和集中管理服務(wù)器等子系統(tǒng)構(gòu)成，前三個(gè)模塊為各自獨(dú)立的系統(tǒng)，既受集中管理服務(wù)器的控制，同時(shí)又可獨(dú)立于集中管理服務(wù)器工作，自成體系，從而實(shí)現(xiàn)相互備份[3]。數(shù)據(jù)微波傳輸系統(tǒng)的任務(wù)是把核心監(jiān)控管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送至山下辦公大樓內(nèi)的監(jiān)控值班室，同時(shí)便于臺(tái)領(lǐng)導(dǎo)和技術(shù)主管及時(shí)了解山上機(jī)房各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。備用空收監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是一套獨(dú)立的低成本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障情況，通過(guò)備用空收監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)調(diào)頻和數(shù)字電視的播出進(jìn)行監(jiān)看，確?；镜闹蛋喙ぷ髡＿M(jìn)行。同時(shí)在發(fā)射機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集與控制加動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控模塊中設(shè)置自動(dòng)值機(jī)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)值班流程的信息化。

3.1 發(fā)射機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì)

目前，胂頭山機(jī)房?jī)?nèi)共有11部發(fā)射機(jī)，其中調(diào)頻廣播四套節(jié)目主備機(jī)8部，地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)3部。供電系統(tǒng)為兩路外電加一路1 000 kW柴油機(jī)應(yīng)急發(fā)電，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置3部大功率精密空調(diào)控制環(huán)境溫度。此系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)的所有設(shè)備以及配電室、發(fā)電機(jī)房進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，控制管理采用瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）結(jié)構(gòu)，需要實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、供電系統(tǒng)主要數(shù)據(jù)監(jiān)控、開(kāi)關(guān)機(jī)控制、主備機(jī)倒換控制、環(huán)境數(shù)據(jù)采集以及自動(dòng)值機(jī)管理等主要功能[4]。

3.1.1 發(fā)射機(jī)監(jiān)控

發(fā)射機(jī)都設(shè)置獨(dú)立的數(shù)據(jù)采集控制器，采集的參數(shù)包括發(fā)射功率、反射功率、駐波比以及主電源的輸出電壓、電流等。在控制軟件設(shè)置正常工作參數(shù)，當(dāng)采集的數(shù)據(jù)超出正常范圍，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。本系統(tǒng)設(shè)置11臺(tái)采集控制器，完成對(duì)全部發(fā)射機(jī)的數(shù)據(jù)采集。

主備機(jī)倒換控制也通過(guò)采集控制器與串口服務(wù)器連接，通過(guò)RS-232/RS-458接口控制同軸開(kāi)關(guān)發(fā)射機(jī)。目前為單機(jī)播出沒(méi)有備機(jī)，以后增設(shè)備機(jī)時(shí)只需要安裝串口服務(wù)器和同軸開(kāi)關(guān)控制器即可。

3.1.2 動(dòng)力及機(jī)房環(huán)境監(jiān)控

此部分由機(jī)房溫度、濕度監(jiān)控及電力系統(tǒng)監(jiān)控組成，根據(jù)機(jī)房環(huán)境和設(shè)備的布局，設(shè)置3個(gè)溫、濕度采集點(diǎn)和5個(gè)煙霧報(bào)警采集點(diǎn)。在采集點(diǎn)安裝的各溫濕度傳感器通過(guò)隔離器與動(dòng)力環(huán)境采集器相連接，再接入交換機(jī)。設(shè)定范圍當(dāng)溫度高于36 ℃或低于-8 ℃時(shí)，濕度高于70%、低于50%以及出現(xiàn)火情時(shí)，監(jiān)控主機(jī)發(fā)出聲音報(bào)警信息。

電力系統(tǒng)監(jiān)控針對(duì)三路供電各重要參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。使用電力采集器，安裝在低壓動(dòng)力柜中，采用RS-485數(shù)字通信接口采集所有數(shù)據(jù)，同樣接入動(dòng)力環(huán)境采集器，接入交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多電量的測(cè)量，包括頻率、相電流、相電壓、線電壓以及線電流等的數(shù)據(jù)采集。

3.1.3 系統(tǒng)管理控制

管理控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)在Windows平臺(tái)上進(jìn)行，通過(guò)基于B/S架構(gòu)的Web數(shù)據(jù)通信，采用Chrome（版本64.0.0+）通過(guò)瀏覽器網(wǎng)頁(yè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)各部分的監(jiān)控。系統(tǒng)設(shè)定權(quán)限管理，根據(jù)不同技術(shù)管理層級(jí)人員設(shè)定不同的操作權(quán)限，如主備機(jī)倒換、發(fā)射機(jī)參數(shù)設(shè)置等功能，只允許技術(shù)主管以上級(jí)別的管理人員操作。

3.2 地面數(shù)字電視信源及播出信號(hào)接收監(jiān)控系統(tǒng)

地面數(shù)字電視目前的工作模式為：省播控中心通過(guò)光纜傳輸節(jié)目信號(hào)源，同時(shí)也通過(guò)發(fā)射機(jī)上的通信接口采集發(fā)射機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)回傳至省播控中心，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)的播出進(jìn)行監(jiān)控。針對(duì)當(dāng)前的工作模式，系統(tǒng)把傳送到本地的信號(hào)源和所有的播出信號(hào)做成一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。

3.2.1 系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能

系統(tǒng)需要監(jiān)測(cè)25套電視節(jié)目的主備信號(hào)源共50路，發(fā)射的25套節(jié)目的音視頻，監(jiān)測(cè)調(diào)頻廣播四套節(jié)目的音頻以及異常狀態(tài)聲音報(bào)警。

3.2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

系統(tǒng)通過(guò)相應(yīng)功能的板卡對(duì)DTMB信源、空收信號(hào)及調(diào)頻接收信號(hào)進(jìn)行打包，接入交換機(jī)，由集中管理服務(wù)器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行管理，多畫(huà)面顯示監(jiān)測(cè)報(bào)警服務(wù)器實(shí)現(xiàn)對(duì)畫(huà)面、伴音及調(diào)頻廣播的監(jiān)測(cè)。通過(guò)多通道ASI碼流監(jiān)測(cè)卡、多通道地面數(shù)字電視接收監(jiān)測(cè)卡、多通道模擬音頻監(jiān)測(cè)編碼卡對(duì)信源及空收信號(hào)編碼，通過(guò)TS over IP接入交換機(jī)。在終端針對(duì)不同使用者設(shè)置不同權(quán)限，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分級(jí)查詢和功能管理。

3.3 調(diào)頻信號(hào)鏈路監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

4套調(diào)頻廣播節(jié)目中，每套節(jié)目均有3路AES信源，系統(tǒng)對(duì)整個(gè)鏈路的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，方便技術(shù)人員了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，提高對(duì)調(diào)頻播出系統(tǒng)的管理能力。

3.3.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)采用AES信號(hào)音頻編碼板卡、調(diào)諧接收監(jiān)測(cè)板卡，由管理服務(wù)器控制，通過(guò)板卡實(shí)現(xiàn)TS over IP接入交換機(jī)。

3.3.2 系統(tǒng)的主要功能

各節(jié)點(diǎn)的音頻信號(hào)通過(guò)柱狀圖顯示，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)，針對(duì)信號(hào)異常報(bào)警。

3.4 大屏顯示系統(tǒng)

大屏作為整個(gè)系統(tǒng)的顯示終端，由16臺(tái)高清超窄縫47寸DID液晶顯示屏拼接而成，采用4×4的布局方式安裝在機(jī)架上，如圖1所示。

圖1 大屏顯示系統(tǒng)

3.5 安防系統(tǒng)

安防系統(tǒng)是在原有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化和完善，在機(jī)房?jī)?nèi)外設(shè)置了18處監(jiān)控?cái)z像頭，監(jiān)控服務(wù)器的IP流通過(guò)以太網(wǎng)接入大屏系統(tǒng)。

3.6 備用接收監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及微波傳輸系統(tǒng)

備用接收監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是中心監(jiān)控系統(tǒng)的備份[5]，使用多畫(huà)面DTMB接收裝置接收地面數(shù)字電視發(fā)射的25套電視信號(hào)。對(duì)調(diào)頻的監(jiān)測(cè)是用多路調(diào)頻廣播調(diào)諧器接收4套調(diào)頻廣播節(jié)目，通過(guò)多路音頻監(jiān)測(cè)儀轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)柱型圖，輸出HDMI信號(hào)并顯示在大屏幕上。

微波傳輸系統(tǒng)把中心監(jiān)控管理系統(tǒng)與山下辦公大樓值班室的監(jiān)控服務(wù)器連接，實(shí)現(xiàn)同時(shí)監(jiān)控，同時(shí)作為山上互聯(lián)網(wǎng)線路的備份線路使用。

4 結(jié) 語(yǔ)

本系統(tǒng)把設(shè)備維護(hù)與技術(shù)管理、運(yùn)維數(shù)據(jù)積累分析等與中心工作相關(guān)的各部分納入一個(gè)體系中，以此為基礎(chǔ)建立一個(gè)數(shù)字化、信息化的綜合管理平臺(tái)，從發(fā)射播出系統(tǒng)到供電保障系統(tǒng)、值班業(yè)務(wù)管理、數(shù)據(jù)管理等，在平臺(tái)上進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)控、操作及管理。模塊化的技術(shù)路線則把發(fā)射臺(tái)各環(huán)節(jié)作為一個(gè)以太網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)，既保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性又實(shí)現(xiàn)了可擴(kuò)展性，建設(shè)出符合“智慧廣電”需要的、創(chuàng)新性的智能平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了真正的數(shù)字化、信息化 臺(tái)站。