電視發(fā)射臺(tái)集中監(jiān)控系統(tǒng)

李清喜

（濱州電視臺(tái)，山東 濱州 256600）

0 引 言

隨著電視信號(hào)的數(shù)字化改造，廣播電視發(fā)射臺(tái)發(fā)射的節(jié)目數(shù)量激增。像濱州電視臺(tái)這樣的地級(jí)市發(fā)射臺(tái)，要發(fā)射近30套電視節(jié)目和近20套音頻廣播節(jié)目，加上主備信號(hào)源，這樣就有100多套節(jié)目信號(hào)需要監(jiān)測(cè)。另外，發(fā)射機(jī)設(shè)備也是主備機(jī)配置，共有近10臺(tái)（套）。為了保障安全優(yōu)質(zhì)播出，濱州電視臺(tái)構(gòu)建了一套集中監(jiān)控系統(tǒng)[1]，由節(jié)目信號(hào)監(jiān)測(cè)報(bào)警子系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)、動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)、室內(nèi)外視頻監(jiān)控子系統(tǒng)以及LED顯示屏子系統(tǒng)共5個(gè)子系統(tǒng)組成，其總體框圖如圖1所示。

圖1 電視發(fā)射臺(tái)集中監(jiān)控系統(tǒng)總體框圖

1 節(jié)目信號(hào)監(jiān)測(cè)報(bào)警子系統(tǒng)

節(jié)目信號(hào)監(jiān)測(cè)報(bào)警子系統(tǒng)基于TS over IP技術(shù)，提供對(duì)廣播數(shù)字電視內(nèi)容監(jiān)測(cè)、多畫(huà)面組合顯示、數(shù)字電視傳輸信道碼流監(jiān)測(cè)等功能。系統(tǒng)通過(guò)用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（User Datagram Protocol，UDP）獲取局域網(wǎng)絡(luò)中的組播碼流，便于信號(hào)的統(tǒng)一調(diào)度、多畫(huà)面顯示主機(jī)的配置部署。整套系統(tǒng)無(wú)一根同軸線纜，以通用的以太網(wǎng)交換機(jī)為核心，將幾乎所有的設(shè)備連接起來(lái)。無(wú)論是數(shù)據(jù)還是控制信息，全部經(jīng)過(guò)交換機(jī)，這樣就能很好地適應(yīng)信號(hào)規(guī)模的擴(kuò)展，并且極大地降低了系統(tǒng)施工和維護(hù)的復(fù)雜度。如果采用傳統(tǒng)架構(gòu)，其部署和擴(kuò)展將會(huì)變得十分復(fù)雜。該子系統(tǒng)主要由監(jiān)測(cè)板卡、多畫(huà)面監(jiān)測(cè)報(bào)警軟件模塊、碼流分析軟件模塊以及語(yǔ)音報(bào)警服務(wù)端軟件模塊四類(lèi)模塊組成，其組成框圖如圖2所示。

圖2 節(jié)目信號(hào)監(jiān)測(cè)報(bào)警子系統(tǒng)框圖

1.1 監(jiān)測(cè)板卡

室外天線接收到的地面數(shù)字電視信號(hào)和調(diào)頻信號(hào)、發(fā)射機(jī)的主備信源信號(hào)分別輸入對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)板卡，在監(jiān)測(cè)板卡中實(shí)時(shí)完成對(duì)相應(yīng)信號(hào)的接收、解調(diào)、信道指標(biāo)監(jiān)測(cè)、碼流分析、告警及TS over IP打包輸出等功能。

1.2 多畫(huà)面監(jiān)測(cè)報(bào)警軟件模塊

該模塊接收監(jiān)測(cè)板卡輸出的IP清流，完成各節(jié)目的實(shí)時(shí)檢查報(bào)警、多畫(huà)面組合顯示等功能。信源服務(wù)器、廣播服務(wù)器、空收服務(wù)器上安裝多畫(huà)面監(jiān)測(cè)報(bào)警軟件，可以對(duì)電視和廣播信號(hào)進(jìn)行多畫(huà)面組合、創(chuàng)建和顯示。多畫(huà)面監(jiān)測(cè)報(bào)警軟件模塊支持黑場(chǎng)、靜幀、視頻丟失、視頻解碼異常等視頻故障監(jiān)測(cè)，支持音頻丟失、音量過(guò)高、音量過(guò)低等音頻故障監(jiān)測(cè)。對(duì)于靜幀等視頻故障，可以精確到幀監(jiān)測(cè)，并可指定監(jiān)測(cè)區(qū)域，能對(duì)馬賽克進(jìn)行監(jiān)測(cè)；對(duì)于音頻故障，能準(zhǔn)確識(shí)別正常伴音丟失后的雜音，區(qū)分單聲道、雙聲道與立體聲監(jiān)測(cè)。通過(guò)該軟件可以對(duì)內(nèi)容監(jiān)測(cè)參數(shù)、碼流監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行配置。報(bào)警信息可在相應(yīng)畫(huà)面處以紅色文字顯示，并送到語(yǔ)音報(bào)警服務(wù)端進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警，同時(shí)該報(bào)警消息送至動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)軟件觸發(fā)聲音報(bào)警。信源服務(wù)器、廣播服務(wù)器、空收服務(wù)器的視頻輸出送至拼接服務(wù)器，經(jīng)其處理后將信號(hào)送至LCD拼接屏。音頻輸出接入混音器，其輸出送至音箱，輸出電視節(jié)目伴音、廣播節(jié)目和音頻報(bào)警。

多畫(huà)面監(jiān)測(cè)報(bào)警軟件需要經(jīng)常操作的是“內(nèi)容監(jiān)測(cè)表”的設(shè)置。點(diǎn)擊菜單“設(shè)置/節(jié)目檢測(cè)表”，出現(xiàn)“節(jié)目監(jiān)測(cè)列表”對(duì)話框，其中的每一條記錄顯示一套節(jié)目的“流標(biāo)識(shí)”“節(jié)目號(hào)”“節(jié)目名稱(chēng)”“監(jiān)測(cè)聲道”“監(jiān)測(cè)項(xiàng)”。其中，在監(jiān)測(cè)項(xiàng)中顯示要監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目，比如靜音故障、靜幀故障、黑場(chǎng)故障、視頻丟失、音頻丟失、解碼異常等等。雙擊該條目，就會(huì)出現(xiàn)“編輯節(jié)目監(jiān)測(cè)參數(shù)”對(duì)話框，在此對(duì)話框中進(jìn)行節(jié)目監(jiān)測(cè)參數(shù)的設(shè)置。

1.3 碼流分析軟件模塊

碼流分析服務(wù)器上運(yùn)行碼流分析軟件，對(duì)碼流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和報(bào)警。監(jiān)測(cè)結(jié)果通過(guò)顯示器進(jìn)行顯示，將報(bào)警信息送至語(yǔ)音報(bào)警端進(jìn)行報(bào)警，送至動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)觸發(fā)聲音報(bào)警。

1.4 語(yǔ)音報(bào)警服務(wù)端軟件模塊

語(yǔ)音報(bào)警服務(wù)端軟件模塊負(fù)責(zé)語(yǔ)音報(bào)警的控制，安裝在信源服務(wù)器上。點(diǎn)擊快速啟動(dòng)欄中的語(yǔ)音報(bào)警圖標(biāo)，“語(yǔ)音報(bào)警服務(wù)器”對(duì)話框出現(xiàn)。在對(duì)話框上勾選“靜音”，即可停止語(yǔ)音報(bào)警音頻輸出，在“接受報(bào)警記錄列表”可查找具體的報(bào)警時(shí)間，在“特定報(bào)警記錄查看”中可查看已播放記錄、已超時(shí)記錄、被忽略記錄等。

2 發(fā)射機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)

發(fā)射機(jī)監(jiān)控子系統(tǒng)是一種瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）架構(gòu)的程序，一般叫做Web-SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA），即網(wǎng)頁(yè)式的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制。電視發(fā)射機(jī)、調(diào)頻廣播發(fā)射機(jī)分別接到相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集器[2]，采集器把發(fā)射機(jī)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理后送至交換機(jī)，發(fā)射機(jī)監(jiān)控Web服務(wù)器端接收采集器輸出的信息，客戶(hù)端使用IE瀏覽器提供人機(jī)界面。監(jiān)控Web服務(wù)器端和瀏覽器部署在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上。采用這套軟件后，各自獨(dú)立的發(fā)射機(jī)監(jiān)控就可以集中在一套軟件上。為了使用方便，可將IE瀏覽器圖標(biāo)的名稱(chēng)重命名為“發(fā)射機(jī)監(jiān)控”，將“動(dòng)態(tài)瀏覽”頁(yè)面設(shè)置為瀏覽器的主頁(yè)。

發(fā)射機(jī)監(jiān)控部分的常用操作如下。

（1）點(diǎn)擊“發(fā)射機(jī)監(jiān)控”圖標(biāo)，發(fā)射機(jī)監(jiān)控頁(yè)面以柱狀圖的形式顯示各個(gè)發(fā)射機(jī)的輸出功率和反射功率，在柱狀圖的頂部標(biāo)注實(shí)際輸出值。該圖使監(jiān)控人員一眼就能了解所有發(fā)射機(jī)的大體工作狀態(tài)。

（2）單擊發(fā)射機(jī)名稱(chēng)，進(jìn)入發(fā)射機(jī)詳細(xì)參數(shù)畫(huà)面。該界面詳細(xì)顯示發(fā)射機(jī)的激勵(lì)器、功放單元及功放電源等的各項(xiàng)數(shù)據(jù)指標(biāo)。

（3）在頁(yè)面導(dǎo)航區(qū)單擊“整體觀察”，進(jìn)入發(fā)射機(jī)整體情況界面。此界面集中顯示各個(gè)發(fā)射機(jī)的輸出功率、反射功率、天線位置及通信故障等。

（4）在頁(yè)面導(dǎo)航區(qū)單擊“報(bào)警查詢(xún)”，可以選擇發(fā)射機(jī)、時(shí)間段進(jìn)行報(bào)警記錄查看，同時(shí)這些報(bào)警消息送至動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)軟件觸發(fā)聲音報(bào)警。

（5）在頁(yè)面導(dǎo)航區(qū)單擊“歷史曲線”，可以查看發(fā)射機(jī)的歷史數(shù)據(jù)?？蛇x擇發(fā)射機(jī)、時(shí)間段與要查看的內(nèi)容，通過(guò)對(duì)歷史曲線趨勢(shì)的觀察，可以有效地分析發(fā)射機(jī)故障。

3 動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)也是一種B/S架構(gòu)的程序，即網(wǎng)頁(yè)式的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（Web-SCADA）。動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)客戶(hù)端采用谷歌瀏覽器，動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)Web服務(wù)器端部署在安裝了Linux Red Hat操作系統(tǒng)的服務(wù)器上[3]，可以通過(guò)本地局域網(wǎng)中計(jì)算機(jī)上的SSH（secure shell）程序進(jìn)行訪問(wèn)操作。為了使用方便，將谷歌瀏覽器圖標(biāo)的名稱(chēng)重命名為“動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)”，將“登錄”頁(yè)面設(shè)置為瀏覽器主頁(yè)。

動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)對(duì)機(jī)房的溫濕度、水浸、煙感、不間斷 電源（Uninterrupted Power Supply，UPS）、市電、發(fā)電機(jī)等進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)綜合數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)送入交換機(jī)，如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)采集圖

綜合數(shù)據(jù)采集網(wǎng)關(guān)將串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)口數(shù)據(jù)接到交換機(jī)，這里的串口為RS-485接口，其協(xié)議為國(guó)標(biāo)MODBUS；溫濕度、煙感傳感器設(shè)置在各個(gè)發(fā)射機(jī)內(nèi)部，監(jiān)測(cè)發(fā)射機(jī)是否過(guò)熱，是否冒煙。水浸傳感器設(shè)置在空調(diào)附近，由于發(fā)射機(jī)散熱量很大，機(jī)房?jī)?nèi)的空調(diào)需常年運(yùn)行在制冷模式，每年的四、五、六月份，各種飛絮較多，極易造成空調(diào)器排水管的阻塞，從而造成冷凝水泄漏。在防靜電地板下面有大量的線纜，如果浸沒(méi)在水中，勢(shì)必給設(shè)備的運(yùn)行帶來(lái)巨大隱患。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理這種隱患，水浸傳感器必不可少。UPS數(shù)據(jù)采集器用于監(jiān)控UPS，其中UPS的每塊蓄電池的電流和電壓也是一個(gè)監(jiān)控重點(diǎn)。蓄電池的狀態(tài)必須進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)視[4]，因?yàn)殡S著時(shí)間的推移，一旦蓄電池容量降低到某種程度，外網(wǎng)一旦停電，UPS無(wú)法維持到柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行，將會(huì)造成嚴(yán)重的停播事故。另外，機(jī)房中的設(shè)備用電都來(lái)自于UPS電源，因此UPS是一個(gè)單故障點(diǎn)，一旦出現(xiàn)故障，勢(shì)必嚴(yán)重影響播出安全。發(fā)電機(jī)采集器用于監(jiān)控柴油發(fā)電機(jī)；市電傳感器用于監(jiān)視進(jìn)入機(jī)房的市電電壓、電流等。

動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)部分的常用操作如下。

（1）打開(kāi)谷歌瀏覽器，進(jìn)入登錄界面，輸入用戶(hù)名和密碼，點(diǎn)擊OK登錄軟件，即可進(jìn)入“統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理平臺(tái)”頁(yè)面。單擊“資源”進(jìn)入資源列表界面，雙擊“濱州電視發(fā)射臺(tái)動(dòng)力環(huán)境”進(jìn)入動(dòng)力環(huán)境詳情界面。默認(rèn)進(jìn)入“基本信息”界面，在此界面可以查看機(jī)房的溫濕度、水浸、煙感、UPS、市電、發(fā)電機(jī)等數(shù)據(jù)[5]。點(diǎn)擊“資源監(jiān)視”按鈕，可以查詢(xún)歷史數(shù)據(jù)，用戶(hù)可以根據(jù)需要選中相應(yīng)的指標(biāo)和日期，查看其歷史曲線。這能幫助值班維護(hù)人員有效地評(píng)估機(jī)器設(shè)備的工作狀態(tài)，進(jìn)行故障 分析。

（2）在“統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理平臺(tái)”頁(yè)面上點(diǎn)擊“拓?fù)?機(jī)房視圖”，進(jìn)入機(jī)房視圖展示界面。此界面可以直觀地顯示機(jī)房中溫濕度、水浸、煙感、UPS、市電、發(fā)電機(jī)所處位置，出現(xiàn)異常或者故障時(shí)，其相關(guān)部位的顏色也會(huì)發(fā)生改變，這樣就能使值班人員方便快速地進(jìn)行故障定位。值班人員可以在視圖右側(cè)選擇列表中的選擇視圖中選擇是否顯示溫濕度、水浸、煙感、UPS、市電、發(fā)電機(jī)等。

（3）在“統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理平臺(tái)”頁(yè)面上點(diǎn)擊“告警/活動(dòng)告警”，進(jìn)入機(jī)房設(shè)備活動(dòng)告警管理界面?；顒?dòng)告警頁(yè)面列出了當(dāng)前所有的活動(dòng)告警信息，并且提供了多種過(guò)濾和查詢(xún)條件來(lái)快速定位告警。活動(dòng)告警支持動(dòng)力環(huán)境告警、信號(hào)監(jiān)測(cè)告警及發(fā)射機(jī)故障告警的實(shí)時(shí)顯示。點(diǎn)擊“歷史告警”進(jìn)入機(jī)房設(shè)備歷史告警管理界面。歷史告警保存了已清除的所有告警。點(diǎn)擊“告警規(guī)則”進(jìn)入機(jī)房設(shè)備告警規(guī)則管理界面，在此可以查看當(dāng)前已經(jīng)添加過(guò)的所有規(guī)則，可以進(jìn)行添加、刪除、啟用及禁用等操作。

4 視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

一般情況下，發(fā)射臺(tái)為一獨(dú)立院落，有機(jī)房、發(fā)射鐵塔和外電供配電等設(shè)施。安全保衛(wèi)是播出安全的重要前提和保障。發(fā)射臺(tái)院落的視頻監(jiān)控能使機(jī)房?jī)?nèi)的值班人員實(shí)時(shí)掌握院中各種情況，為及時(shí)處置一些突發(fā)事件提供了有效手段；發(fā)送設(shè)備及其附屬設(shè)施基本都在機(jī)房?jī)?nèi)，機(jī)房?jī)?nèi)的視頻監(jiān)控可以使值班室內(nèi)的人員實(shí)時(shí)地監(jiān)看機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的具體情況。

5 LED顯示屏子系統(tǒng)

LED顯示屏安裝在LCD拼接屏上方，可以顯示時(shí)鐘、日期、時(shí)間及字幕等信息，由LED顯示屏控制軟件進(jìn)行控制。

6 結(jié) 語(yǔ)

這套集中監(jiān)控系統(tǒng)幾乎覆蓋了機(jī)房?jī)?nèi)所有的設(shè)備，幾乎監(jiān)控了信號(hào)流程的所有環(huán)節(jié)。這套系統(tǒng)的應(yīng)用，極大地保證了安全播出，有效地縮短了故障的發(fā)現(xiàn)和處理時(shí)間，從而減輕了值班維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，已經(jīng)成為電視發(fā)射機(jī)房不可或缺的一部分。