自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)在廣電高山臺(tái)站的應(yīng)用

張 峻

（山西廣播電視無線管理中心1125臺(tái)，山西 太原 030001）

0 引 言

自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)是廣播電視臺(tái)站安全播出工作體系的一個(gè)重要組成部分，是進(jìn)一步提高廣播電視信號(hào)播出質(zhì)量及安全等級(jí)的有效手段。隨著數(shù)字化時(shí)代的快速發(fā)展，許多新技術(shù)、新模式逐步融入到了社會(huì)發(fā)展的各個(gè)方面，而廣播電視臺(tái)站也迎來了建立健全自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的良好契機(jī)。按照《廣播電視安全播出管理規(guī)定》（62號(hào)令）等相關(guān)規(guī)定要求，筆者所在的山西廣播電視無線管理中心1125臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱1125臺(tái)或臺(tái)站）于2018年利用廣電基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)搬遷的機(jī)會(huì)，對(duì)臺(tái)站原有監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，構(gòu)建了較為完善的自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，有效提升了發(fā)射臺(tái)站安全播出保障能力和運(yùn)維效率。

1 自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建原則

高山臺(tái)站的自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)基于臺(tái)站的實(shí)際需求，充分應(yīng)用目前主流、成熟的數(shù)字化信息技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)，將臺(tái)站的廣播電視發(fā)射各個(gè)過程的管理、控制和監(jiān)控處理納入到臺(tái)站計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)管理系統(tǒng)。

1.1 安全性原則

基于廣播電視系統(tǒng)的特殊性，發(fā)射臺(tái)站的自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格限制外部互聯(lián)網(wǎng)接入，關(guān)閉未用的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)端口，搭建軟件/硬件防火墻，形成有效的安全網(wǎng)關(guān)（Security Gateway）。監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部應(yīng)實(shí)行分級(jí)授權(quán)管理方式，對(duì)中層及以下應(yīng)用用戶的權(quán)限進(jìn)行合理限制，減少值機(jī)人員因違規(guī)或者誤操作所造成的損害。對(duì)于自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部關(guān)鍵設(shè)置步驟、敏感信息讀取下載等重要環(huán)節(jié)，應(yīng)配置到高一級(jí)別應(yīng)用用戶權(quán)限中。同時(shí)，用戶登錄時(shí)，可配合移動(dòng)數(shù)字證書（USBkey）技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，能提高系統(tǒng)的安全性。

1.2 實(shí)用性原則

自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)廣電發(fā)射臺(tái)站的實(shí)際要求，把滿足臺(tái)站安全播出管理工作作為重要建設(shè)原則，采用集中的管理控制方式，同時(shí)應(yīng)具備操作簡(jiǎn)便、管理方便等特點(diǎn)。1125臺(tái)目前有數(shù)字電視發(fā)射機(jī)4臺(tái)，發(fā)射14套數(shù)字電視節(jié)目；有8臺(tái)廣播發(fā)射機(jī)及1臺(tái)CDR發(fā)射機(jī)，發(fā)射6套廣播節(jié)目及3套數(shù)字廣播節(jié)目。此外還有眾多微波解碼器、衛(wèi)星解碼器、智能信號(hào)切換器等信號(hào)源設(shè)備，供配電設(shè)備以及天饋線設(shè)備等。1125臺(tái)在改造升級(jí)自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)認(rèn)真梳理基于臺(tái)站實(shí)際的廣播電視發(fā)射各個(gè)環(huán)節(jié)，將信號(hào)源接收解碼、發(fā)射設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、發(fā)射信號(hào)監(jiān)測(cè)、供配電監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等都接入到自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，通過服務(wù)器將多環(huán)節(jié)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯總后傳輸?shù)街蛋嗍绎@示屏，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)化、可視化獲取。

1.3 擴(kuò)展兼容性

系統(tǒng)主體網(wǎng)絡(luò)采用物聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在保障數(shù)據(jù)傳輸可靠的同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)展與刪減。各系統(tǒng)功能采用模塊化設(shè)計(jì)，這樣既增強(qiáng)了系統(tǒng)擴(kuò)展性，又方便后期維護(hù)[1]。1125臺(tái)從自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)建成運(yùn)行以來，經(jīng)歷了模數(shù)升級(jí)、節(jié)目增播、FM發(fā)射機(jī)更新、中央無線數(shù)字節(jié)目700 MHz移頻等一系列技術(shù)升級(jí)工作，自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)從物理層、網(wǎng)絡(luò)層到應(yīng)用層均具備相應(yīng)的兼容能力。

1.4 交互易用性

自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)充分體現(xiàn)其自動(dòng)化、智能化特效，增強(qiáng)與用戶的交互性功能。自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)與值機(jī)人員的交互，是一個(gè)信息與指令輸入、輸出的交互過程，不能僅局限于系統(tǒng)將相關(guān)信息呈現(xiàn)給值機(jī)員，同時(shí)值機(jī)人員應(yīng)能夠通過監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出指令操作，控制廣播電視發(fā)射進(jìn)程，改變發(fā)射狀態(tài)等。通過系統(tǒng)的交互功能可有效替代繼電器、執(zhí)行邏輯等順序執(zhí)行功能，建立柔性的廣播電視控制系統(tǒng)，同時(shí)系統(tǒng)交互界面應(yīng)簡(jiǎn)潔易用，提高用戶可操作性。

2 已建成監(jiān)控系統(tǒng)的組成

目前，1125臺(tái)已建成并穩(wěn)定運(yùn)行的自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)包含8個(gè)二級(jí)子系統(tǒng)，分別是信號(hào)監(jiān)控、發(fā)射設(shè)備監(jiān)控、供配電監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安防監(jiān)控、天饋線監(jiān)測(cè)、多畫面大屏顯示以及自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)。系統(tǒng)通過3臺(tái)基礎(chǔ)核心服務(wù)器，即廣播數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)服務(wù)器、電視數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)服務(wù)器及綜合數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)服務(wù)器（含發(fā)射機(jī)、電力、環(huán)境等），構(gòu)成了臺(tái)站的自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)的主體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)主體結(jié)構(gòu)圖

2.1 信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)

廣播電視信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)主要包含信號(hào)源監(jiān)測(cè)、開路信號(hào)監(jiān)測(cè)以及值機(jī)監(jiān)控等三部分。源信號(hào)及開路信號(hào)通過相關(guān)信號(hào)采集設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，經(jīng)過交換機(jī)傳輸?shù)椒?wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)源信號(hào)及節(jié)目發(fā)射信號(hào)質(zhì)量的顯示、存儲(chǔ)、管理等。發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)信息時(shí)，聲光報(bào)警器可自動(dòng)告警，異常信息的保存可超過一年。

以臺(tái)站其中一套模擬廣播系統(tǒng)為例，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。該調(diào)頻廣播的信號(hào)源包括微波和衛(wèi)星信號(hào)，采用相應(yīng)的解碼器對(duì)源信號(hào)進(jìn)行解碼，將解碼后的主備信號(hào)接入到智能信號(hào)切換器中，后通過信號(hào)分配器、跳線架分別傳送到主備發(fā)射機(jī)的A/B激勵(lì)器。在該系統(tǒng)中，臺(tái)站采用了CYK-401智能信號(hào)切換器。該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)4路音視頻信號(hào)輸入，選擇1路輸出。CYK-401切換器通過RJ-45接口接入到交換機(jī)，將源信號(hào)信息傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)服務(wù)器后，再通過交換機(jī)將監(jiān)測(cè)信息傳輸?shù)奖O(jiān)控電腦。CYK-401智能信號(hào)切換器可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換、手動(dòng)切換和監(jiān)控系統(tǒng)用戶遠(yuǎn)程切換。此外，廣播電視發(fā)射機(jī)發(fā)出的開路信號(hào)通過解調(diào)編碼器傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中調(diào)頻廣播采用的CYK-606A-D多路解調(diào)編碼器可以將6套不同的調(diào)頻節(jié)目信號(hào)統(tǒng)一編碼為數(shù)據(jù)流傳輸?shù)椒?wù)器，從而實(shí)現(xiàn)了廣播電視從信號(hào)源到節(jié)目信號(hào)發(fā)射的全過程監(jiān)控。

圖2 廣播信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)

2.2 發(fā)射設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

發(fā)射設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)包括發(fā)射機(jī)監(jiān)控及監(jiān)聽監(jiān)看等系統(tǒng)[2]。發(fā)射機(jī)的控制單元一般具有相應(yīng)的通信接口，尤其是發(fā)射機(jī)更新以后，可通過RS-485或者RJ-45通信接口經(jīng)交換機(jī)接入到監(jiān)控服務(wù)器。發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)一般由本機(jī)控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控單元構(gòu)成，具有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用了星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。臺(tái)站發(fā)射機(jī)采用CYK-8005T型號(hào)的智能采集控制機(jī)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)的發(fā)射功率、反射功率等數(shù)據(jù)的采集監(jiān)控，以及發(fā)射機(jī)通信狀態(tài)的實(shí)時(shí)顯示。監(jiān)聽監(jiān)看控制系統(tǒng)可以通過服務(wù)器記錄、存儲(chǔ)采集的信號(hào)，信號(hào)異常時(shí)CYK-SG聲光報(bào)警器可以報(bào)警提醒。監(jiān)控系統(tǒng)通過智能采集控制機(jī)及發(fā)射機(jī)控制單元可遠(yuǎn)程控制發(fā)射機(jī)開關(guān)機(jī)，調(diào)節(jié)發(fā)射功率等工作狀態(tài)。

2.3 供配電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

供配電系統(tǒng)是保證安全播出的重要系統(tǒng)。因高山臺(tái)站地理位置的特殊性，保障臺(tái)站的供配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行顯得尤為重要。臺(tái)站的供配電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過智能通信接口采集相關(guān)供配電設(shè)備的數(shù)據(jù)并傳輸?shù)骄C合服務(wù)器，后通過監(jiān)控電腦實(shí)時(shí)顯示。當(dāng)設(shè)備故障時(shí)，系統(tǒng)可以顯示出相應(yīng)的故障類型，并發(fā)出聲光告警。目前，臺(tái)站供電來源為6 000 V外電、柴油發(fā)電機(jī)組及不間斷電源（Uninterrupted Power Supply，UPS），所使用的供配電設(shè)備包含高壓配電柜、變壓器、總進(jìn)線柜、穩(wěn)壓器、UPS、出線柜以及柴油發(fā)電機(jī)等。外電通過變壓器轉(zhuǎn)換為380 V電壓后，通過切換柜接入到出線柜。對(duì)用于機(jī)房設(shè)備的出線柜，通過接入U(xiǎn)PS和穩(wěn)壓器，可保證發(fā)射機(jī)房的不間斷供電，滿足機(jī)房的用電保證。

2.4 環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要對(duì)業(yè)務(wù)用房的溫度、濕度、水浸以及煙感等信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過在發(fā)射機(jī)房、高低壓配電室、柴油發(fā)電機(jī)房等業(yè)務(wù)用房的監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置溫濕度終端傳感器，系統(tǒng)可采集各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的溫度及濕度信息，將溫濕度控制在合理范圍內(nèi)，可有效減少靜電產(chǎn)生和機(jī)器故障發(fā)生。此外，通過在地溝安裝水浸傳感器、在業(yè)務(wù)用房頂部安裝煙感報(bào)警器，可實(shí)現(xiàn)技術(shù)用房的水浸和煙霧監(jiān)測(cè)。臺(tái)站現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過CYK-HJ16環(huán)境采集器將各終端采集設(shè)備所采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)編碼后傳輸?shù)奖O(jiān)控顯示界面中，值機(jī)人員可全時(shí)段實(shí)時(shí)掌握各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境信息。

2.5 安防監(jiān)控系統(tǒng)

安防監(jiān)控系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控、門禁管理及事件查詢等功能。目前，1125臺(tái)的視頻監(jiān)控可對(duì)臺(tái)站機(jī)房、天線區(qū)、高低壓配電室等24個(gè)重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行高標(biāo)清視頻監(jiān)控及影像存儲(chǔ)，監(jiān)控?cái)z像頭可基于IEEE802.3af標(biāo)準(zhǔn)通過RJ-45接口實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)供電（Power Over Ethernet，POE）。視頻數(shù)據(jù)因占用存儲(chǔ)空間大，可設(shè)置為動(dòng)態(tài)偵測(cè)模式，減少空間存儲(chǔ)，從而提高有效數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)量，延長(zhǎng)事件存儲(chǔ)記錄的查詢。門禁管理目前可通過密碼、視音呼叫、門禁卡等方式實(shí)現(xiàn)綜合樓及機(jī)房?jī)?nèi)部的進(jìn)出。

2.6 天饋線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

廣播電視天饋系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，主要包括入射功率、反射功率以及由此計(jì)算得出的駐波比[3]。天饋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要有信號(hào)采集監(jiān)測(cè)設(shè)備、信號(hào)處理器及數(shù)據(jù)顯示告警設(shè)備等。信號(hào)采集器針對(duì)多工器、饋線、功分器及天線等部位進(jìn)行參數(shù)采集，通過RS-485接口傳輸?shù)叫盘?hào)處理器進(jìn)行分析匯總存儲(chǔ)，后接入到數(shù)據(jù)顯示設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)臺(tái)站天饋線系統(tǒng)工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)[4]。

2.7 多畫面大屏顯示系統(tǒng)

多畫面大屏顯示系統(tǒng)主要由大屏幕液晶顯示墻、用戶計(jì)算機(jī)、圖像拼接器以及交換機(jī)等組成。大屏幕液晶顯示墻由12塊高清液晶屏，通過3×4排列，與LED橫條屏組成屏幕墻，作為臺(tái)站值班室視頻圖像、工作狀態(tài)、告警及宣傳等信息的綜合顯示系統(tǒng)[5-6]。大屏顯示系統(tǒng)可以將源信號(hào)、播出信號(hào)、發(fā)射設(shè)備數(shù)據(jù)、供配電數(shù)據(jù)以及環(huán)境數(shù)據(jù)等各類數(shù)據(jù)信息匯總顯示，用圖像拼接器、切換設(shè)備等方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)畫面的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和切換。大屏顯示系統(tǒng)通過用戶管理端實(shí)現(xiàn)多屏協(xié)同顯示，同時(shí)各區(qū)域獨(dú)立管理。值班人員對(duì)各監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)顯示窗口的操作相對(duì)簡(jiǎn)單直觀。

2.8 自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)

自動(dòng)化應(yīng)用系統(tǒng)通過用戶界面，調(diào)用自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的相關(guān)服務(wù)器所采集、存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽監(jiān)控、調(diào)度管理等人機(jī)交互功能以及數(shù)據(jù)記錄等功能。

3 對(duì)自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的智能化拓展

1125臺(tái)自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)自安裝使用4年多來，有效提升了值機(jī)效率和應(yīng)急反應(yīng)速度，降低了安全播出事故發(fā)生的可能性。在實(shí)際應(yīng)用中，可對(duì)該自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的部分功能進(jìn)行拓展升級(jí)，進(jìn)一步完善系統(tǒng)功能，促進(jìn)智慧臺(tái)站建設(shè)。

3.1 拓展大屏顯示系統(tǒng)

目前臺(tái)站的大屏顯示系統(tǒng)僅局限于值班室，其余人員并不能接收到除告警信息外的其余監(jiān)控信息。對(duì)此，可考慮將部分重要監(jiān)控信息同步接入到辦公室等地方，拓展除值班人員外的其余在臺(tái)職工獲取安全播出信息的途徑，使其第一時(shí)間獲取故障信息，到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)與值機(jī)人員一起處理故障，有效縮短故障處理時(shí)間[7]。

3.2 升級(jí)發(fā)射設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

隨著近幾年臺(tái)站發(fā)射機(jī)的更新?lián)Q代，新發(fā)射機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制功能得到了進(jìn)一步豐富和完善。除當(dāng)前系統(tǒng)所采集的發(fā)射機(jī)發(fā)射功率及反射功率外，應(yīng)拓展采集發(fā)射機(jī)其余關(guān)鍵部分的相關(guān)數(shù)據(jù)，如電源數(shù)據(jù)、激勵(lì)器數(shù)據(jù)及功放數(shù)據(jù)等，完善遠(yuǎn)程介入自動(dòng)/手動(dòng)開關(guān)機(jī)功能、激勵(lì)器切換功能以及功率控制功能[8]。

3.3 升級(jí)供配電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

針對(duì)供配電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可增加對(duì)供配電系統(tǒng)重要設(shè)備的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，對(duì)高壓配電柜數(shù)據(jù)信息、出線柜各分配電源模塊的數(shù)據(jù)信息、穩(wěn)壓柜運(yùn)行數(shù)據(jù)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，將UPS電源自身管理系統(tǒng)接入到監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)組的油壓、溫度、油量、輸出電壓及負(fù)載等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，尤其是為發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)提供24 V直流電源的蓄電池組，要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)其電壓、損耗等參數(shù)。對(duì)所采集到的供配電設(shè)備運(yùn)行參數(shù)信息，系統(tǒng)應(yīng)具備信息存儲(chǔ)統(tǒng)計(jì)、閾值告警及故障記錄等功能。

3.4 升級(jí)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

保障技術(shù)用房溫濕度處于合理范圍，構(gòu)建低粉塵的工作環(huán)境，可有效提升機(jī)器設(shè)備的工作壽命，降低故障率。臺(tái)站當(dāng)前溫控設(shè)備已由過去的軸流風(fēng)機(jī)、暖氣升級(jí)到現(xiàn)在的空調(diào)、電采暖等新式設(shè)備。環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可通過空調(diào)設(shè)備的RS-485通信接口和電采暖設(shè)備的無線通信模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)溫控設(shè)備的集中監(jiān)控管理，對(duì)機(jī)房、高低壓配電室、柴油機(jī)房等區(qū)域的環(huán)境狀態(tài)進(jìn)行分片區(qū)實(shí)時(shí)控制，在降低溫控設(shè)備能耗的情況下，有效提升環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的智能化水平。

4 結(jié) 語

對(duì)自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的完善和應(yīng)用，可有效推動(dòng)新技術(shù)、新設(shè)備、新體系在廣播電視臺(tái)站安全播出中的應(yīng)用，提升安全播出保障能力，縮短故障處理時(shí)間，有效降低值機(jī)人員的工作強(qiáng)度，提高臺(tái)站的整體工作效率，使安全播出工作智能化、高效化，為臺(tái)站的全面高質(zhì)量發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。