廣播電視臺(tái)站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用研究

遼寧省廣播電視錦州中波站：劉芳

廣播電視節(jié)目從采編到最后的安全優(yōu)質(zhì)播出需要經(jīng)歷十分復(fù)雜的過(guò)程，在此期間，任意環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會(huì)影響最終的播出質(zhì)量，甚至造成差錯(cuò)、停播、劣播等事故。為了保證廣播電視的安全播出，在以往的管理模式中往往需要大量的人力對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行頻繁的檢查。隨著技術(shù)的進(jìn)步，雖然很多設(shè)備已經(jīng)具備自我檢測(cè)的功能，但各系統(tǒng)的檢測(cè)數(shù)據(jù)又往往各自為政，不能得到統(tǒng)一高效的利用。本文在學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)先進(jìn)臺(tái)站的基礎(chǔ)上，綜合考慮以往監(jiān)控模式的優(yōu)缺點(diǎn)，采用信息化的手段，運(yùn)用一體化監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)廣播電視臺(tái)站的自動(dòng)化監(jiān)控。本文的研究對(duì)國(guó)內(nèi)發(fā)射臺(tái)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)具有一定的借鑒意義。

1.廣播發(fā)射臺(tái)站管理現(xiàn)狀分析

近年來(lái)，廣播電視事業(yè)迅速發(fā)展，在宣傳、娛樂等工作中發(fā)揮著巨大的作用。盡管當(dāng)前自媒體十分發(fā)達(dá)，但廣播電視仍然是人們喜聞樂見的主流媒體。但不得不說(shuō)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步，廣播電視的主流媒體地位正在逐漸減弱，互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)必然蠶食廣電行業(yè)的部分經(jīng)濟(jì)利益，例如受互聯(lián)網(wǎng)媒體的影響，廣播電視行業(yè)的廣告收入已從急速發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)榫S持和保平。在這樣的大背景下，廣播事業(yè)和技術(shù)系統(tǒng)的建設(shè)投資和管理投入必然會(huì)得到一定程度的壓縮，如何低成本、高效率地保證當(dāng)前的廣播電視系統(tǒng)正常運(yùn)行，是整個(gè)行業(yè)面臨的一個(gè)重大課題。

根據(jù)我國(guó)當(dāng)前大部分廣播電視臺(tái)站的運(yùn)營(yíng)管理模式，臺(tái)站的人員主要由值機(jī)員和技術(shù)員組成，執(zhí)行三班倒24小時(shí)播出值班體系。正常情況下，臺(tái)站一般僅由兩名保安人員進(jìn)行輪流值守，可以在專業(yè)技術(shù)人員的遠(yuǎn)程指揮下完成一些簡(jiǎn)單的形狀及任務(wù)。對(duì)于較復(fù)雜的建設(shè)、維護(hù)、保養(yǎng)、維修等工作，主要是依賴臺(tái)站專業(yè)技術(shù)人員親自前往現(xiàn)場(chǎng)完成。可見，當(dāng)前大部分廣播電視發(fā)射臺(tái)站的日常運(yùn)維管理主要是依賴人工來(lái)完成的，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化運(yùn)維的還很少見。因此，在廣播電視臺(tái)站中引入自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.自動(dòng)監(jiān)控的要求和目標(biāo)

與一般的移動(dòng)通信基站不同，廣播電視臺(tái)站的技術(shù)管理要求遵循大功率、不間斷、高可靠、易運(yùn)維等要求，因?yàn)槲覈?guó)的廣播系統(tǒng)屬于新聞宣傳及輿論導(dǎo)向的范疇，其鮮明的政治屬性容不得任何嚴(yán)重的技術(shù)差錯(cuò)。從技術(shù)的角度上看，廣播電視發(fā)射臺(tái)站的發(fā)射總功率在幾十千瓦的數(shù)量級(jí)，需要不同路由的高壓接入，自備大功率發(fā)電機(jī)和大容量的UPS。為了保證信源的可靠和穩(wěn)定，通常采用三路不同來(lái)源的節(jié)目信號(hào)供切換選優(yōu)，要求任何情況下始終保持最佳的信源輸出。由于技術(shù)的專業(yè)性，臺(tái)站的管理要求技術(shù)人員具有過(guò)硬的理論知識(shí)和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)于許多小規(guī)模臺(tái)站是難以實(shí)現(xiàn)的。為了能夠及時(shí)、準(zhǔn)確掌握臺(tái)站從信號(hào)接收到發(fā)射以及電力、環(huán)境全過(guò)程和整個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)臺(tái)站地理位置、管理模式、人員配備、技術(shù)要求等基本情況，結(jié)合調(diào)頻信號(hào)傳輸子系統(tǒng)和發(fā)射子系統(tǒng)的情況，引進(jìn)一套技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、高可靠性和易于維護(hù)的廣播電視臺(tái)站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的。

3.實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控的難點(diǎn)

廣播電視設(shè)備的監(jiān)控并不是一個(gè)新的概念，更不是一門新的技術(shù)。實(shí)際上，在自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展起來(lái)后，當(dāng)前大部分廣播電視臺(tái)站設(shè)備都具備一定程度的自我診斷功能，在出現(xiàn)異?；蚬收蠒r(shí)會(huì)以信號(hào)指示、日志等形式發(fā)出告警，只要安排專人對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡查即可。然而，要實(shí)現(xiàn)廣播電視臺(tái)站設(shè)備的全自動(dòng)化監(jiān)控卻是比較困難的，這是因?yàn)樵诋?dāng)前的臺(tái)站監(jiān)控體系中，雖然已經(jīng)具備信號(hào)監(jiān)測(cè)、信號(hào)控制、發(fā)射機(jī)監(jiān)控、同軸倒換、環(huán)境監(jiān)測(cè)等能力，但這些功能之間往往是相互獨(dú)立的，設(shè)備也是來(lái)自不同的廠商，數(shù)據(jù)共享十分困難。在操作方面，不同的功能往往要打開不同的軟件界面分別進(jìn)行操作，使十分不便。要想把這些設(shè)備集中起來(lái)進(jìn)行監(jiān)控管理，就必須先解決硬件連接和通用數(shù)據(jù)接口問題，使不同的硬件之間可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，所有數(shù)據(jù)可以進(jìn)行集中管理，從而實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化的監(jiān)控。另外，不同的設(shè)備其工作原理和故障類別也不盡相同，往往需要不同專業(yè)的技術(shù)人員才能進(jìn)行故障判斷，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。因此，如何將數(shù)據(jù)以簡(jiǎn)單的方式進(jìn)行呈現(xiàn)，使非專業(yè)人員也能通過(guò)監(jiān)控平臺(tái)進(jìn)行操作，也是一個(gè)不可忽略的難點(diǎn)。

4.系統(tǒng)平臺(tái)總體分析

在廣播電視臺(tái)站設(shè)備的自動(dòng)化監(jiān)控領(lǐng)域，目前還沒有一個(gè)普適性的專業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，因?yàn)椴煌陌l(fā)射臺(tái)站其設(shè)備的生產(chǎn)廠家、功能、接口類型和數(shù)據(jù)格式都不一樣，很難通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所有設(shè)備的兼容。因此，本文所分析的系統(tǒng)平臺(tái)在結(jié)構(gòu)上更多地考慮了通用性設(shè)計(jì)。為了使廣播電視臺(tái)站設(shè)備可以進(jìn)行集中的管理，首先要實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備的物理互聯(lián)，本系統(tǒng)平臺(tái)的解決方案是采用IP網(wǎng)絡(luò)將所有臺(tái)站設(shè)備組成一個(gè)局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)物物相連。實(shí)際上，這是對(duì)臺(tái)站的設(shè)備實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)改造。系統(tǒng)集成了全程信號(hào)狀態(tài)的判斷與信源自動(dòng)切換、調(diào)頻發(fā)射機(jī)自動(dòng)運(yùn)行與倒換、播控系統(tǒng)異常狀態(tài)的報(bào)警和錄制、電力和環(huán)境數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)等功能。通過(guò)協(xié)議轉(zhuǎn)換、模數(shù)轉(zhuǎn)換、二次開發(fā)等方式，將多個(gè)設(shè)備的監(jiān)控集成起來(lái)，然后再通過(guò)軟件界面的分類設(shè)計(jì)，將這些功能和信息進(jìn)行可視化呈現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)發(fā)射臺(tái)各分項(xiàng)系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化監(jiān)控，不僅減少了監(jiān)測(cè)終端數(shù)量，降低了設(shè)備成本，簡(jiǎn)化了操控程序，還有效提高了系統(tǒng)監(jiān)控的效率和質(zhì)量。

5.系統(tǒng)的應(yīng)用

5.1 關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)信號(hào)監(jiān)視

對(duì)系統(tǒng)的信號(hào)流程進(jìn)行綜合分析，選擇出幾個(gè)對(duì)廣播電視系統(tǒng)影響最為明顯的若干個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，然后在每個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)中分別引出一路AES/EBU立體聲信號(hào)。引出的信號(hào)將被接入到臺(tái)站的模塊化AES/EBU轉(zhuǎn)IP組播設(shè)備，各路組播信號(hào)通過(guò)硬件接口輸出到自動(dòng)化監(jiān)控終端，終端軟件會(huì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行軟解碼，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為設(shè)備的各種狀態(tài)信息，并顯示在自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的界面上。另一方面，組播信號(hào)還會(huì)傳輸?shù)奖O(jiān)控大廳的大屏幕上，以可視化的方式顯示出來(lái)，以便于值機(jī)人員觀察監(jiān)視。以管理員身份登錄軟件系統(tǒng)，還可以通過(guò)軟件配置界面設(shè)置多項(xiàng)告警信息，如音頻中斷、電平過(guò)高、電平過(guò)低等關(guān)鍵參數(shù)，一旦節(jié)目流的信號(hào)超出預(yù)設(shè)的范圍，就會(huì)立即進(jìn)行告警，并在屏幕中進(jìn)行警告提醒。

5.2 音頻切換監(jiān)控

音頻切換器是廣播電視發(fā)射系統(tǒng)中的重要組成部分，它負(fù)擔(dān)著節(jié)目音頻信號(hào)的分發(fā)控制，是信號(hào)傳輸和控制的重要節(jié)點(diǎn)。對(duì)音頻切換器進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)控，是廣播電視臺(tái)站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)必備的基本功能之一。實(shí)際上，在正常情況下，音頻信號(hào)是不需要頻繁切換的，只有在異常情況下，才需要對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行切換，保證安全播出。在本系統(tǒng)中，

音頻切換器采用了三選一帶線控面板的專業(yè)切換器，該模塊帶有IM-NET管理模塊，具備以太網(wǎng)接口，采用通用的Modbus協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過(guò)采集切換器的所有參數(shù)，并對(duì)參數(shù)的有效性和質(zhì)量進(jìn)行分析，可以判斷出當(dāng)前音頻信號(hào)是否滿足播出要求。如果音頻出現(xiàn)異常，可以對(duì)三路輸入信號(hào)進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)選擇，由于該切換器自帶了斷電直通、手動(dòng)切換和自動(dòng)切換等多項(xiàng)實(shí)用功能，因此線控面板可以直接安裝在監(jiān)控大廳主控臺(tái)上，在需要時(shí)可以由值班人員進(jìn)行人工切換操作，控制臺(tái)上的線控面板具有最高操作優(yōu)先權(quán)。當(dāng)無(wú)人值守時(shí)，也可以采用自動(dòng)化切換模式，由信號(hào)切換裝置自主控制信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)切換。在手動(dòng)狀態(tài)下，自動(dòng)切換自動(dòng)失效。

5.3 供配電系統(tǒng)監(jiān)控

供電系統(tǒng)雖然不是廣播電視臺(tái)站的核心信號(hào)處理系統(tǒng)，但它為所有設(shè)備提供動(dòng)力，因此是系統(tǒng)的基礎(chǔ)組成部分。如果供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，即使再先進(jìn)的設(shè)備也無(wú)法正常運(yùn)行。在本系統(tǒng)中，供電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是對(duì)機(jī)房?jī)?nèi)的配電柜、穩(wěn)壓柜、UPS電源、ATS切換器、柴油發(fā)電機(jī)等電力設(shè)備的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。這些設(shè)備的數(shù)據(jù)輸出接口通常都采用通過(guò)串行接口，因此可以對(duì)這些串口進(jìn)行集中后統(tǒng)一接入到監(jiān)控主機(jī)中。主機(jī)的監(jiān)控程序會(huì)對(duì)每一路信號(hào)進(jìn)行分析，識(shí)別出該路信號(hào)屬于哪個(gè)設(shè)備、采用什么協(xié)議、可獲取到什么參數(shù)等等，然后再把解析好的狀態(tài)值發(fā)送給大屏展示端進(jìn)行呈現(xiàn)。供電系統(tǒng)監(jiān)控不僅僅是對(duì)外部市電的穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)控，而且還包括內(nèi)部各設(shè)備的供電電壓，在特殊情況下還包括對(duì)柴油發(fā)電機(jī)輸出電力的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

5.4 運(yùn)行環(huán)境監(jiān)控

在環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)廣播電視臺(tái)站發(fā)射機(jī)房、配電間、值班間等重點(diǎn)區(qū)域的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，例如溫度、濕度等等。環(huán)境參數(shù)主要是通過(guò)環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器來(lái)完成數(shù)據(jù)采集的，本系統(tǒng)中采用的是溫濕度一體化傳感器進(jìn)行溫度和濕度參數(shù)的采集。與供電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式類似，環(huán)境監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)也是通過(guò)串口傳輸給監(jiān)控主機(jī)的，由主機(jī)的監(jiān)控程序?qū)γ恳宦沸盘?hào)進(jìn)行分析，其中不同的傳感器是通過(guò)地址碼來(lái)區(qū)分的，在布設(shè)傳感器之前對(duì)每個(gè)傳感器設(shè)定一個(gè)不同的地址碼，然后再將這些傳感器串聯(lián)在一根總線上，由總線對(duì)所有傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，從而識(shí)別出每個(gè)設(shè)備及各個(gè)區(qū)域的環(huán)境狀態(tài)。得到每個(gè)設(shè)備及各個(gè)區(qū)域的環(huán)境參數(shù)后，再通過(guò)臺(tái)站內(nèi)部的GIS地圖在相應(yīng)位置顯示出來(lái)，使監(jiān)控結(jié)果一目了然。

5.5 發(fā)射機(jī)狀態(tài)監(jiān)視

在廣播電視臺(tái)站中，最為核心的設(shè)備是發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)的功能和性能在很大程度上決定著臺(tái)站的綜合質(zhì)量。如果發(fā)射機(jī)出現(xiàn)故障，安全播出也就無(wú)從談起了。因此，廣播電視臺(tái)站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)將發(fā)射機(jī)監(jiān)控作為一個(gè)核心功能。前已敘及，當(dāng)前許多廠家生產(chǎn)的發(fā)射機(jī)在出廠時(shí)已具備私有的監(jiān)控功能，即使沒有臺(tái)站監(jiān)控系統(tǒng)，其本身也可以對(duì)一些故障和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行記錄和診斷，在異常時(shí)會(huì)發(fā)出警告，用戶可以通過(guò)SNMP網(wǎng)管軟件和WEB訪問兩種模式對(duì)發(fā)射機(jī)進(jìn)行訪問控制。一般來(lái)說(shuō)，為了設(shè)備本身功能的完善性，廠家會(huì)在發(fā)射機(jī)原廠控制協(xié)議中包含大量參數(shù)信息，而這些信息絕大多數(shù)對(duì)于用戶而言是沒有意義的，因此在本系統(tǒng)的應(yīng)用中實(shí)際上是對(duì)原廠協(xié)議進(jìn)行了篩選，僅抽取了部分對(duì)狀態(tài)監(jiān)視有幫助的信息，包括平均電壓、平均電流、開關(guān)機(jī)狀態(tài)、駐波比、功放溫度、播出功率、故障碼等等。以哈里斯FAX系列發(fā)射機(jī)為例，該設(shè)備內(nèi)含SNMP和HTTP兩種管理協(xié)議，通過(guò)解析協(xié)議可以獲取發(fā)射機(jī)的開、關(guān)控制權(quán)限參數(shù)、激勵(lì)器電流、功放電流、溫度等指標(biāo)，從而可以根據(jù)這些參數(shù)實(shí)時(shí)判斷出發(fā)射機(jī)的播出狀態(tài)。如果監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)發(fā)射機(jī)狀態(tài)異常，不能滿足發(fā)射要求，此時(shí)自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)就會(huì)強(qiáng)制進(jìn)行發(fā)射機(jī)自動(dòng)倒換，采用備用發(fā)射機(jī)繼續(xù)進(jìn)行發(fā)射播出。在有人干預(yù)的情況下，也可以通過(guò)系統(tǒng)平臺(tái)的控制界面對(duì)發(fā)射機(jī)的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，用戶可靈活設(shè)置選擇自動(dòng)或手動(dòng)播控模式操控發(fā)射機(jī)運(yùn)行，預(yù)設(shè)自動(dòng)播控運(yùn)行計(jì)劃。手動(dòng)狀態(tài)下用戶可以進(jìn)行遠(yuǎn)程倒換機(jī)和開關(guān)機(jī)操控。

自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用顯著提高廣播發(fā)射臺(tái)站的安全播出能力，也大大提升了臺(tái)站的技術(shù)管理水平，使得播控系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)一步提升，是全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化監(jiān)控的重要里程碑。系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)了信源自動(dòng)告警、信源自動(dòng)切換、發(fā)射機(jī)自動(dòng)運(yùn)行與倒換等功能，使系統(tǒng)的可靠性大大增加，減小了值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了運(yùn)維管理效率。當(dāng)前，本文介紹的廣播電視臺(tái)站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)是基本當(dāng)前技術(shù)設(shè)計(jì)和應(yīng)用的，而這些技術(shù)是在不斷更新的，因此廣播電視臺(tái)站的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)也必然會(huì)不斷進(jìn)行革新。在未來(lái)，隨著自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，廣播電視臺(tái)站監(jiān)控系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)更高的集成度、更高的智能化、更好的安全性和拓展性，從而進(jìn)一步加強(qiáng)廣播電視安全播出保障能力。