廣播電視發(fā)射臺自臺監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)研究

蘇利軍

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心781臺 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

1 系統(tǒng)建設(shè)背景

建設(shè)智慧廣電是國家在“十四五”時期的重要決策，是貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記關(guān)于“推動媒體融合發(fā)展，打造智慧廣電媒體，發(fā)展智慧廣電網(wǎng)絡(luò)”的重要指示精神，落實(shí)黨中央國務(wù)院智慧廣電重大戰(zhàn)略的重要舉措。近年來，黨中央、國務(wù)院、各部委及內(nèi)蒙古自治區(qū)相繼出臺相關(guān)文件，為智慧廣電工程的建設(shè)指明了政策方向。

為了加快臺站高質(zhì)量發(fā)展，全面提升安全播出保障能力，夯實(shí)廣播電視事業(yè)“強(qiáng)基固本”工程，內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心781 臺在充分總結(jié)臺站標(biāo)準(zhǔn)化1.0 版建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提升精細(xì)化、數(shù)字化、集中化管理水平，構(gòu)建智慧化運(yùn)維管理體系，根據(jù)《廣播電視安全播出管理規(guī)定》及《無線發(fā)射臺實(shí)施細(xì)則》《內(nèi)蒙古智慧廣電建設(shè)方案》和《臺站標(biāo)準(zhǔn)化2.0 版實(shí)施方案》，結(jié)合臺站實(shí)際，與安徽匯鑫電子有限公司合作設(shè)計完成781 臺自臺監(jiān)控系統(tǒng)，構(gòu)建了一套技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、反應(yīng)快捷、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動化、智能化為一體的廣播電視監(jiān)管運(yùn)維系統(tǒng)，為提高臺站技術(shù)管理水平，降低工作人員勞動強(qiáng)度和臺站安全播出、提升節(jié)目播出質(zhì)量提供有力保障。

2 系統(tǒng)主要功能

本系統(tǒng)以全臺站安全播出為目標(biāo)，按照前期框架搭建、后期模塊增加的模式進(jìn)行分期建設(shè)，從臺站全域采集、多維監(jiān)控、日常運(yùn)維、辦公管理、態(tài)勢感知、數(shù)據(jù)中心建設(shè)、保障安全等幾方面對系統(tǒng)進(jìn)行劃分，建設(shè)操作管理、過程管理、保障管理、設(shè)備管理、人員管理、應(yīng)急管理、全鏈路監(jiān)測監(jiān)控、信源質(zhì)量監(jiān)測、覆蓋效果監(jiān)測、臺站環(huán)境監(jiān)控、供電系統(tǒng)監(jiān)測、可視化展示、發(fā)射機(jī)故障診斷、數(shù)字孿生監(jiān)測、音頻比對、設(shè)備生命周期、資產(chǎn)管理、移動客戶端監(jiān)測等，構(gòu)成一套先進(jìn)的臺站智慧化監(jiān)控系統(tǒng)。依托最新大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)，通過對運(yùn)行數(shù)據(jù)的綜合分析、共享運(yùn)算、智能查找，建立規(guī)范采集運(yùn)維數(shù)據(jù)格式、智能定位故障、分析診斷問題、預(yù)測預(yù)警和處置修復(fù)風(fēng)險的智慧運(yùn)維能力，形成“數(shù)據(jù)互通、能力共建、知識共享、資源協(xié)同”的智慧運(yùn)維體系，更好地服務(wù)廣播電視安全保障工作。具體包括如下功能：

2.1 發(fā)射機(jī)監(jiān)控

采用“分布式”系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，即脫離計算機(jī)通信控制管理的1 對1 發(fā)射機(jī)監(jiān)測控制，一臺發(fā)射機(jī)配備一套數(shù)據(jù)采集控制器，實(shí)現(xiàn)管理高度集中，控制回路相對分散，并且不對發(fā)射機(jī)的正常工作產(chǎn)生任何干擾。支持對發(fā)射機(jī)輸出功率、發(fā)射功率、駐波比、各級交直流電源電壓、電流等各項參數(shù)進(jìn)行采樣監(jiān)測和異態(tài)告警，并按照各模塊邏輯結(jié)構(gòu)開發(fā)界面，對每部發(fā)射機(jī)內(nèi)部各系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)進(jìn)行圖形化直觀顯示；系統(tǒng)按各頻率每周播出時間表，定時（或隨時）手動/自動開關(guān)機(jī)。支持遙控升降功率、故障復(fù)位操作，支持遙控實(shí)施發(fā)射機(jī)高、中、低功率開機(jī)操作，支持緩升緩降功能，支持發(fā)射機(jī)掉電來電狀態(tài)自啟。同時用戶可根據(jù)設(shè)定的角色權(quán)限實(shí)時控制發(fā)射機(jī)進(jìn)行各種操作。系統(tǒng)采用聲、光、短信等多種報警方式，對監(jiān)測參數(shù)及報警數(shù)據(jù)自動記錄，自動生成各類報表，根據(jù)需要進(jìn)行打印。

2.2 天饋線監(jiān)測

天饋線監(jiān)測對發(fā)射機(jī)房室內(nèi)饋管溫度進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，同時對天調(diào)室環(huán)境狀態(tài)、打火拉弧狀態(tài)、匹配網(wǎng)絡(luò)紅外熱成像狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，確保實(shí)時監(jiān)測天調(diào)室設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。同時為減少天調(diào)室內(nèi)電磁干擾，配備了在線式UPS 獨(dú)立供電并采用光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

2.3 節(jié)目集中監(jiān)測與音視頻比對

節(jié)目多畫面監(jiān)測系統(tǒng)支持FM/AM/DTMB/TV 等節(jié)目類型組合實(shí)時監(jiān)測需求，采用多畫面分割顯示方式，提供視頻丟失、靜幀、黑場、靜音、音頻過高、音頻過低、TR101-290 等監(jiān)測告警類型，各監(jiān)測告警類型可自定義設(shè)置告警與恢復(fù)時延。系統(tǒng)可以按錄制運(yùn)行圖進(jìn)行節(jié)目循環(huán)慢錄，支持節(jié)目錄制文件遠(yuǎn)程發(fā)布與本地回放，支持按任意錄制時間點(diǎn)進(jìn)行節(jié)目點(diǎn)播回放，支持實(shí)時告警記錄存儲與檢索查詢、分頁顯示、Excel 模板導(dǎo)出功能。提供異態(tài)躍限報警、循環(huán)監(jiān)聽、記錄查詢等功能，長時間存儲各種報警信息。

音視頻一致性異態(tài)比對系統(tǒng)采用跨平臺計算機(jī)視覺軟件庫，利用圖像處理、圖像識別、音頻識別和計算機(jī)視覺算法對多路不同源相同節(jié)目的音視頻流進(jìn)行信息比較，針對錯播、插播、停播、劣播可快速識別并報警和上傳。支持固定比對與輪詢比對，支持對當(dāng)前主流的視音頻編碼格式的解碼，如視頻格式MPV2、DRA、H264 和H265 以及音頻格式MPGA、AAC、MP3 等。

2.4 臺站電力環(huán)境監(jiān)測

電力監(jiān)測模塊將市電、UPS、柴油發(fā)電機(jī)等電力設(shè)備的運(yùn)行情況以簡明直觀的形式展現(xiàn)在監(jiān)控系統(tǒng)中，集中展示市電、UPS、柴油發(fā)電機(jī)的核心數(shù)據(jù)，包括三相電線電壓、線電流、相電壓、相電流、各相負(fù)載率、UPS 備電剩余時間等。當(dāng)電力監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異?；蛘叱^安全范圍的波動時，及時產(chǎn)生彈窗告警。

外圍環(huán)境監(jiān)測通過在信源室、發(fā)射機(jī)房、發(fā)電機(jī)房、天調(diào)室等重點(diǎn)區(qū)域敏感位置部署溫濕度傳感器、煙霧傳感器、水浸傳感器，根據(jù)傳感器不同類型采用TCP/IP 或ZigBee、lora、BLE、WIFI、NBIoT、Sigfox協(xié)議，利用室外光纖與值班機(jī)房實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信，實(shí)時監(jiān)測各技術(shù)用房的環(huán)境狀態(tài)。

2.5 智慧運(yùn)維管理平臺

智慧運(yùn)維管理平臺通過對采集數(shù)據(jù)的綜合分析和交互，實(shí)現(xiàn)臺站各安全播出系統(tǒng)日常運(yùn)維的數(shù)字化管理，為重保期全面檢查及日常定期檢查管理提供參考。系統(tǒng)具備日常維護(hù)、故障維修管理功能，對于臺站周檢、月檢、季檢、年檢中需要檢查的項目進(jìn)行可視化展示，采用數(shù)據(jù)可視化形式直觀對安播運(yùn)維狀態(tài)進(jìn)行總體概覽和分類展示，同時可在檢查到期前進(jìn)行定期提醒，避免遺漏，確保各項檢修維護(hù)工作按計劃進(jìn)行。

2.6 統(tǒng)一校時

利用NTP 校時服務(wù)器，以GPS/北斗衛(wèi)星信號作為標(biāo)準(zhǔn)時鐘源，通過授時系統(tǒng)提供的通訊接口，對監(jiān)控室和自臺監(jiān)控前端的相關(guān)設(shè)備包括各種臺式電腦和服務(wù)器、發(fā)射機(jī)開關(guān)機(jī)時間控制等系統(tǒng)時鐘，以及LED 顯示板等設(shè)備進(jìn)行同步精確校時。

3 系統(tǒng)特點(diǎn)

目前市面上的臺站自動化監(jiān)控廠家對于智慧臺站的理解大都停留在自動化和信息化的層面，要么是在現(xiàn)有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一些其他的監(jiān)測模塊，要么是采用可視化的形式對現(xiàn)有系統(tǒng)數(shù)據(jù)換種形式展示，這些遠(yuǎn)遠(yuǎn)算不上是一套完整的智慧臺站系統(tǒng)。

智慧臺站的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全臺智慧運(yùn)維、降低工作人員勞動強(qiáng)度、提高臺站人員技術(shù)水平，按照國家廣播電視總局的《廣播電視技術(shù)迭代實(shí)施方案（2020—2022 年） 》 要求，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)維過程、運(yùn)維技術(shù)、運(yùn)維操作和運(yùn)維人員的體系化管理，在運(yùn)維層面形成計劃、執(zhí)行、檢查、處理的閉環(huán)能力提升機(jī)制。

3.1 標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)

標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)要求采用開放的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，遵循總體的開發(fā)規(guī)范和接口標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)能夠和上級信息平臺進(jìn)行交換，數(shù)據(jù)格式符合相關(guān)國標(biāo)/行標(biāo)，滿足系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展的需要。本次方案的設(shè)計按照國家廣播電視總局《廣播電視系統(tǒng)運(yùn)維數(shù)據(jù)傳輸交換接口規(guī)范》和區(qū)局《內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射運(yùn)維數(shù)據(jù)格式規(guī)范》的要求，進(jìn)行各系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，滿足未來模塊升級、平臺對接、數(shù)據(jù)上報、系統(tǒng)拓展的相關(guān)需求。

3.2 規(guī)范化建設(shè)

規(guī)范化建設(shè)要求是按照統(tǒng)一的系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行平臺與各子系統(tǒng)的規(guī)范化設(shè)計，結(jié)合安全播出系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控需求與運(yùn)維管理的個性化設(shè)計需求，采用統(tǒng)一平臺管理、分散式客戶端控制的B/S+C/S 模式建設(shè)智慧臺站系統(tǒng)，低耦合的模塊化設(shè)計兼容已有設(shè)備，避免重復(fù)投資，便于不同廠家系統(tǒng)融合與擴(kuò)展。

3.3 智能化建設(shè)

智能化建設(shè)要求是通過先進(jìn)大數(shù)據(jù)算法技術(shù)對運(yùn)行數(shù)據(jù)的綜合分析、共享運(yùn)算、智能查找，建立規(guī)范采集運(yùn)維數(shù)據(jù)格式、智能定位故障、分析診斷問題、預(yù)測預(yù)警和處置修復(fù)風(fēng)險的智慧運(yùn)維能力。同時將設(shè)備、空間、經(jīng)驗(yàn)、資料、流程、管理數(shù)字化，形成“數(shù)據(jù)互通、能力共建、知識共享、資源協(xié)同”的智慧運(yùn)維體系，實(shí)現(xiàn)智能化綜合性監(jiān)測、辦公和運(yùn)維管理。

4 未來發(fā)展改進(jìn)方向

未來的發(fā)射臺自臺監(jiān)控系統(tǒng)將不斷升級和完善。預(yù)計未來將出現(xiàn)更為人性化、自適應(yīng)和智能化的監(jiān)控系統(tǒng)，在應(yīng)用上也將會更加廣泛和靈活。尤其是在大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能技術(shù)的發(fā)展下，發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)將會實(shí)現(xiàn)人—機(jī)交互，遠(yuǎn)程無人值守，利用大數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確地進(jìn)行預(yù)測分析，從而更有效地預(yù)防和診斷設(shè)備故障。

總體來說，發(fā)射臺自臺監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)的不斷升級和完善，不僅為廣播電視的普及提供了保障，也加速了發(fā)射設(shè)備數(shù)字化、智能化、自動化的進(jìn)程，為廣電事業(yè)的發(fā)展帶來更多的機(jī)遇。