中波廣播發(fā)射臺自動化監(jiān)控系統(tǒng)的探究與分析

魏晉

（山西省廣播電視局中波臺管理中心，山西長治，046400）

0 前言

隨著計算機技術的高速發(fā)展，過去長期傳統(tǒng)的中波廣播發(fā)射臺監(jiān)控模式已不能完全勝任監(jiān)控任務。采用自動化監(jiān)控模式能使節(jié)目的信號更加平穩(wěn)，確保節(jié)目的安全播出。在中波廣播發(fā)射臺自動化監(jiān)控系統(tǒng)中，實現(xiàn)了集中監(jiān)控，方便維護，對廣播的運行參數(shù)進行及時監(jiān)控和匯總，極大地提高了工作效率。我臺采用的自動化監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了多種安全可靠的數(shù)據(jù)加密技術，保障了自動化的安全性。同時利用現(xiàn)有的IP網(wǎng)絡技術，結合先進的設備監(jiān)測系統(tǒng)以及音頻處理，可以保證整個自動化的安全播出。為了滿足在可預見的未來廣播電視節(jié)目的需求，在技術設計時具有兼容性，在系統(tǒng)功能結構上，采用了模塊化的結構，這就保證了監(jiān)控量增加時，只需增加相應的模塊，方便了臺站的今后需求。

1 自動化監(jiān)控系統(tǒng)的工作模式

在中波廣播發(fā)射臺中的自動化監(jiān)控系統(tǒng)中，能夠實現(xiàn)對監(jiān)控對象的控制和監(jiān)測，保障整個監(jiān)控設備的安全和穩(wěn)定。自動化監(jiān)控系統(tǒng)基于IP網(wǎng)絡可以采集非常分散的設備數(shù)據(jù)又能夠非常集中地進行整體控制。我臺采用的博匯科技自動化監(jiān)控系統(tǒng)軟件主要由四部分組成：發(fā)射機集中監(jiān)管平臺；多畫面智能監(jiān)測系統(tǒng)；MCS 畫面云配置管理系統(tǒng)；畫面云主控終端。

■ 1.1 URM發(fā)射機集中監(jiān)管平臺

URM發(fā)射機集中監(jiān)管平臺包括集中監(jiān)管平臺、統(tǒng)一用戶管理系統(tǒng)、平臺代理、監(jiān)測前端。集中監(jiān)管平臺是URM發(fā)射臺站資源、數(shù)據(jù)的統(tǒng)一集中管理系統(tǒng)，簡稱：平臺。統(tǒng)一用戶管理系統(tǒng)是實現(xiàn)整個平臺所有業(yè)務子系統(tǒng)的統(tǒng)一用戶管理，簡稱：UMS。平臺代理是實現(xiàn)集中監(jiān)管平臺與監(jiān)測前端的通訊后臺代理工作，支持監(jiān)測數(shù)據(jù)入庫、實時查詢，簡稱：URMDaemon。監(jiān)測前端是部署在各個前端機房的監(jiān)管采集設備，簡稱前端。

平臺針對廣播電視發(fā)射臺統(tǒng)一運維管理，實現(xiàn)對發(fā)射臺站的集中管理，包括臺站信息、發(fā)射機監(jiān)測、動環(huán)監(jiān)測、鏈路設備、運行狀態(tài)等，同時結合值班管理、運維調(diào)度、數(shù)據(jù)統(tǒng)計等，為廣播電視發(fā)射臺站的運維管理提供全方位的業(yè)務覆蓋和完善的功能支持。系統(tǒng)主要包含3個方面的業(yè)務，一是臺站資源管理，含臺站基本信息、機房信息、人員調(diào)度信息、發(fā)射機信息、機房鏈路、動環(huán)設備信息等。二是臺站自動化監(jiān)控，包括：信號指標、發(fā)射機指標、動力環(huán)境指標、安防監(jiān)控內(nèi)容、監(jiān)測報警、設備控制、信號切換等。三是平臺業(yè)務支撐，包括用戶管理、值班管理、指揮調(diào)度、知識庫等。

以上業(yè)務功能主要體現(xiàn)在以下10大模塊中：

①全景監(jiān)測：展示所在區(qū)域下的所有發(fā)射臺/發(fā)射機的數(shù)量統(tǒng)計信息，包括發(fā)射臺數(shù)量、發(fā)射機數(shù)量、發(fā)射臺/發(fā)射機在線狀態(tài)、信號類型等統(tǒng)計信息；點擊臺站查看臺站的基本信息，包括臺站基本信息、調(diào)度信息、播出統(tǒng)計。

②臺站監(jiān)測：支持臺站模糊搜索，展示所選臺站下發(fā)射機、傳輸鏈路、動力環(huán)境、安防監(jiān)控、基本信息?？蓪Πl(fā)射機進行開關機、倒機、升降功率、設置頻率等控制。支持信號監(jiān)測功能。

③發(fā)射機監(jiān)測：展示所有發(fā)射機監(jiān)測狀態(tài)，支持多種類型過濾查看，包括運行狀態(tài)選擇、信號類型選擇、只看報警、顯示方式、臺站過濾、廠商過濾。

④工作臺：集合組合監(jiān)看等多個功能。組合監(jiān)看展示自定義的值班臺頁面；值班報警展示實時發(fā)生和恢復的報警，支持處理報警狀態(tài)；值班抄表和巡檢記錄支持查詢、導出；支持交接班和來訪登記。

⑤查詢統(tǒng)計：支持故障查詢、指標查詢、停播率統(tǒng)計的查詢，支持各類數(shù)據(jù)表格導出功能。

⑥集中切換：用于各頻道信號主備輔切換，且展示切換日志。

⑦監(jiān)測配置：整個系統(tǒng)運維的基本配置，包括臺站/前端配置、開關門限、運行圖、預警規(guī)則、預警對象、巡檢設備管理和值班臺管理的設置。

⑧系統(tǒng)運維：支持操作日志、設備運行日志、前端狀態(tài)、知識庫、切換日志的查詢，支持各類數(shù)據(jù)表格導出功能。設備升級支持設備批量升級。

⑨臺站網(wǎng)絡檢測：監(jiān)測臺站網(wǎng)絡環(huán)境。

⑩第三方系統(tǒng)：支持對接第三方系統(tǒng)網(wǎng)管。

圖2 URM發(fā)射機集中監(jiān)管平臺組網(wǎng)圖

1.1.1 系統(tǒng)結構

本系統(tǒng)正常運行時，基本軟件結構如圖1所示。

圖1 URM發(fā)射機集中監(jiān)管平臺系統(tǒng)結構圖

借助圖1做以下說明。

①TrinityAres-URM：發(fā)射臺站資源、數(shù)據(jù)的統(tǒng)一集中管理系統(tǒng)，以友好的界面展示所有前端采集上來的需要展示的指標。

②URMDaemon：平臺代理，實現(xiàn)集中監(jiān)管平臺與監(jiān)測前端的通訊后臺代理工作，支持監(jiān)測數(shù)據(jù)入庫、實時查詢。

③ETAres：綜合監(jiān)測前端處理軟件，負責將多個監(jiān)測前端采集到的指標匯總，上報給URMDaemon。

④TransmitterAres：監(jiān)測前端處理軟件，直接采集下位機（發(fā)射機、動力環(huán)境監(jiān)測設備）狀態(tài)、指標，根據(jù)平臺下發(fā)的相關命令處理對應數(shù)據(jù)上報給ETAres。

1.1.2 組網(wǎng)方案

組網(wǎng)方案：包括客戶端、服務器平臺、綜合監(jiān)測前端及監(jiān)測前端四部分，四個部分接到同一個交換機，保持網(wǎng)絡通信正常（互相可ping通）。ping是用于確定本地主機是否能與另一臺主機成功交換數(shù)據(jù)，再根據(jù)返回的信息，就可以推斷TCP/IP參數(shù)是否設置正確，以及運行是否正常、網(wǎng)絡是否通暢等。

1.1.3 發(fā)射機集中監(jiān)管平臺的操作應用

首先登錄URM： 在瀏覽中輸入URM地址http://IP:10280 ，IP為URM所在主機的IP地址，回車跳轉至URM登錄界面輸入用戶名和密碼，點擊登錄即可登錄URM系統(tǒng)，然后可以進行監(jiān)測配置。

監(jiān)測配置部分是整個URM平臺設備、信息添加的開始，在登錄到系統(tǒng)后應該盡早完成平臺對設備的添加。監(jiān)測配置頁面主要完成以下功能：添加臺站，進行臺站信息配置；添加機房（前端），并管理前端設備（發(fā)射機、動環(huán)、鏈路、安防、切換設備），實現(xiàn)前端設備的獲取、保存、查詢，進行鏈路配置，添加鏈路圖，內(nèi)置鏈路模板（可選）；設置運行圖，運行圖支持停播設置（周任務和臨時任務）；設置發(fā)射機、動環(huán)、鏈路、301切換器、安防設備、前端設備開關門限及報警方式；添加預警對象、預警規(guī)則，便于發(fā)送預警信息；值班臺管理，規(guī)劃值班臺展示的內(nèi)容，可以添加值班臺模板。

■ 1.2 多畫面智能監(jiān)測系統(tǒng)

多畫面智能監(jiān)測系統(tǒng)是基于TS Over IP技術，提供了對廣播數(shù)字電視內(nèi)容監(jiān)測、多畫面組合顯示、轉碼錄像、解密解擾、數(shù)字電視傳輸信道碼流監(jiān)測、網(wǎng)絡監(jiān)管等功能，可廣泛應用于各廣電網(wǎng)絡公司、監(jiān)測中心、電視臺、廣播電臺、發(fā)射臺、地球站等單位。系統(tǒng)具備系統(tǒng)特點如下：

①完全基于IP構建。本系統(tǒng)通過UDP協(xié)議，獲取局域網(wǎng)絡中的組播碼流，便于信號的統(tǒng)一調(diào)度、多畫面顯示主機的配置部署，也可以很好地適應信號規(guī)模的擴展，降低了系統(tǒng)施工和維護的復雜度。支持UDP、HTTP、RTMP、RTP等傳輸協(xié)議，支持TS、FLV等封裝格式。

②多種高標清節(jié)目解碼。支持MPEG-2、MPEG-4、H.264、AVS、H.265、AVS+的高標請視頻解碼；支持MP2、MP3、AC3、AAC、DRA的音頻解碼。每套系統(tǒng)可以并行處理多路MPEG-2高清節(jié)目或多路H.264高清節(jié)目，支持5.1聲道伴音的解碼、監(jiān)聽、彩色音量柱顯示。對于立體聲節(jié)目，支持左右聲道分別監(jiān)聽。支持3D電視頻道的監(jiān)看、監(jiān)測與錄像。

③準確的視音頻內(nèi)容監(jiān)測。支持黑場、靜幀、視頻丟失、視頻解碼異常、彩場、彩條、臺標丟失、視頻加擾、測試圖異常等視頻故障監(jiān)測，支持音頻丟失、音量過高、音量過低、音頻加擾等音頻故障監(jiān)測。對于視頻故障，可以精確到幀監(jiān)測，并可制定監(jiān)測區(qū)域，能對馬賽克進行監(jiān)測；對于音頻故障，能準確識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。同時支持傳輸參數(shù)變更（信源地址、音視頻PID變更）、編碼參數(shù)變更（分辨率、色彩格式、聲道、采樣率等參數(shù)變更）等信號傳輸故障監(jiān)測。

④實用的報警管理機制。系統(tǒng)提供了語音、日志、OSD、數(shù)據(jù)庫、短信、標題欄、邊框等多種報警方式的基礎上，充分結合了廣電機房值班、運維的實際情況，提出并完善了一整套的報警管理機制，包括故障循環(huán)語音報警、故障的人工確認與忽略、手工暫停監(jiān)測、按故障類型設置運行圖、故障畫面放大顯示等功能。

⑤靈活的畫面顯示方式。支持1～4塊大屏的輸出顯示，每屏均支持輸出顯示不同的節(jié)目內(nèi)容。每臺設備具有VGA、DVI、HDMI接口可供選擇，每屏的顯示分辨率可達1920＊1080；系統(tǒng)提供靈活的畫面組合功能，可對屏幕任意分割，支持畫面組合模板的導入導出；

⑥實時與輪巡監(jiān)測相結合。系統(tǒng)可以針對重點節(jié)目實時監(jiān)測、對普通節(jié)目輪巡監(jiān)測。支持單板卡、雙板卡間的頻點輪巡、板卡選定頻點節(jié)目輪巡；每個窗口可以單獨設置監(jiān)測對象，實時和輪巡的節(jié)目畫面可以同時顯示而互不影響。輪巡畫面平滑切換，不會產(chǎn)生黑屏現(xiàn)象。

⑦高效的錄像存儲。系統(tǒng)可以對制定節(jié)目進行時段或觸發(fā)錄像。錄像格式為H.264、原始節(jié)目格式可選，錄像參數(shù)支持自定義；同時采用了磁盤預分配、延時寫入等實用技術，提高了存儲的穩(wěn)定性，延長硬盤壽命。通過多級索引免拼接技術，保證對任意時長錄像的快速檢索、調(diào)用。

⑧高質(zhì)量解碼顯示。充分利用GPU的二次開發(fā)特性，采用自適應運動去隔行算法，有效地去除視頻顯示中的鋸齒現(xiàn)象，很好地解決了畫面垂直細節(jié)閃爍和垂直運動圖像模糊的問題。系統(tǒng)支持采用Direct3D顯示方式，在Win7或更高版本的操作系統(tǒng)中畫面顯示效果更好，視頻放大顯示時顯示質(zhì)量仍然色彩鮮明飽滿，呈現(xiàn)完美的顯示效果。

⑨強大的解擾能力。系統(tǒng)具備通用的系統(tǒng)接口，支持愛迪德、清華永新、中視聯(lián)、天柏、Aston-Conax等各種CA加密協(xié)議。單通道最多可以同時完成8個頻道的解擾，支持多密碼流，一個通道可以同時解出不同CA加密的節(jié)目。

⑩網(wǎng)絡傳輸機制。系統(tǒng)支持網(wǎng)絡傳輸功能，任何一個所在局域網(wǎng)中的PC主機通過媒體播放程序打開“URL”網(wǎng)絡實時播放監(jiān)測前端通道節(jié)目；系統(tǒng)同時具備錄像轉發(fā)功能，將實時錄像文件自動以“UDP”方式轉發(fā)出去，供所在局域網(wǎng)中的主機通過媒體播放器正常接收。

■ 1.3 MCS 畫面云配置管理系統(tǒng)

MCS畫面云配置管理系統(tǒng)能夠完成設備統(tǒng)一管理、頁面配置、信號調(diào)度的平臺。平臺不僅可實現(xiàn)信號任意調(diào)度上屏，且支持視頻會議、信號錄像、大屏錄像、游動字幕、信號標識、大屏橫幅、信號預覽等多種功能。其工作原理如圖3所示。

圖3 MCS 畫面云配置管理系統(tǒng)工作原理圖

2 結束語

對于中波發(fā)射臺來說，利用自動化監(jiān)控系統(tǒng)一方面能夠很好的提高播出質(zhì)量，另一方面也能夠增強發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)的安全質(zhì)量。自動化監(jiān)控系統(tǒng)是基于計算機互聯(lián)網(wǎng)技術，能夠準確的對發(fā)射機系統(tǒng)以及其他各個系統(tǒng)的監(jiān)控，同時該系統(tǒng)還能實現(xiàn)自動開關機，當發(fā)生故障時，還能自動倒備機并發(fā)出警報。有效保障了中波廣播發(fā)射機及其他附屬設備安全、穩(wěn)定運行,極大地降低了中波發(fā)射臺的停播率。