溫州廣播電視發(fā)射臺基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用與實踐

【摘要】溫州廣播電視發(fā)射臺根據(jù)各轉(zhuǎn)播臺實際運行管理情況，建成了基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，本文闡述了調(diào)頻廣播、中波及電視遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用與實踐，并針對配套的環(huán)境安防監(jiān)控系統(tǒng)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全、智能值機結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)介紹。并對發(fā)射臺數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動化為一體的廣播電視監(jiān)管系統(tǒng)作了進(jìn)一步的總結(jié)和探索。希望可以為廣播電視發(fā)射臺的遠(yuǎn)程監(jiān)控提供一定的借鑒。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng)；遠(yuǎn)程監(jiān)控；網(wǎng)絡(luò)化

中圖分類號：TN929 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.18.014

溫州廣播電視發(fā)射臺轄有1座中波轉(zhuǎn)播發(fā)射臺（九山轉(zhuǎn)播臺）和2座廣播電視轉(zhuǎn)播臺（分別是華蓋山電視轉(zhuǎn)播臺和蓮花山轉(zhuǎn)播臺）以及各縣市區(qū)轉(zhuǎn)播臺，隨著廣播電視事業(yè)的發(fā)展和臺站自動化管理工作的需要，擬建位于華蓋山轉(zhuǎn)播臺的基于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、功能齊全、反應(yīng)快捷，集數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動化為一體。本文主要針對改造后的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

1. 調(diào)頻廣播遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

1.1 改造升級內(nèi)容

隨著監(jiān)控要求不斷提高，需要接入的監(jiān)測設(shè)備和控制設(shè)備也隨之增多，監(jiān)控系統(tǒng)的兼容性和靈活性顯得尤為重要[1]。升級后，基于物聯(lián)網(wǎng)框架搭建的廣播發(fā)射系統(tǒng)智能監(jiān)控平臺能較好地解決這一問題，且新系統(tǒng)可以兼容原C/S架構(gòu)下的發(fā)射機N+1自動倒換邏輯和控制設(shè)備。

通過服務(wù)器全面升級，采用機架式服務(wù)器替換原臺式服務(wù)器，提高了系統(tǒng)的運行速度和穩(wěn)定性。核心路由器改為多核5G路由器，提高傳輸速度，降低監(jiān)控時延。68c71e4e5965397a718a2d5e223b7eea

1.2 監(jiān)控平臺整體架構(gòu)

廣播發(fā)射系統(tǒng)智能監(jiān)控平臺是基于物聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)架及云通信技術(shù)，面向廣播發(fā)射系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)、音頻監(jiān)聽系統(tǒng)等功能需求自主研發(fā)的智能監(jiān)測監(jiān)控軟件平臺。平臺可以部署在公有云服務(wù)器或私有云服務(wù)器上；開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，支持通信協(xié)議學(xué)習(xí)模式，所有設(shè)備可以靈活接入；平臺提供豐富的數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)展示、統(tǒng)計分析和模型功能；平臺采用“微服務(wù)”分布式開發(fā)架構(gòu)，提供豐富規(guī)范的API功能接口，易于擴(kuò)展[2]。

采用通信數(shù)據(jù)加密技術(shù)，保證數(shù)據(jù)安全傳輸；采用用戶權(quán)限管理技術(shù)，支持不同用戶不同權(quán)限的訪問模式；系統(tǒng)采用統(tǒng)一用戶認(rèn)證服務(wù)：微信、APP、平臺端使用統(tǒng)一的用戶認(rèn)證，支持多種終端訪問，方便客戶及維護(hù)人員，實時了解設(shè)備信息[3]。

蓮花山監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，縣發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖類似。

1.3 系統(tǒng)功能介紹

（1）實時監(jiān)測：實時查看發(fā)射臺站中所有設(shè)備的工作狀態(tài)和配置參數(shù)；實時監(jiān)測無線信號發(fā)射效果；FM解調(diào)音頻節(jié)目實時回傳監(jiān)聽；

（2）報警提示：根據(jù)設(shè)備工作狀態(tài)分析報警條件，并提示相關(guān)報警狀態(tài)；

（3）音頻監(jiān)聽：對臺站的FM接收節(jié)目或回傳的音頻節(jié)目碼流，實時監(jiān)聽，并生成錄音文件保存至服務(wù)器，用于歷史音頻回放；

（4）數(shù)據(jù)分析：歷史數(shù)據(jù)和音頻查詢與檢索，歷史數(shù)據(jù)回放，錄音文件故障

（5）值班操作管理：提供操作記錄、維護(hù)記錄、值班記錄及相關(guān)管理功能；

（6）多用戶管理：支持多客戶端同時登錄，服務(wù)器提供用戶管理功能

2. 中波與電視遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)功能

實現(xiàn)對蓮花山發(fā)射臺兩套的地面數(shù)字電視發(fā)射機、三套模擬電視發(fā)射機（如有備機含主備機倒換）、華蓋山兩套地面數(shù)字電視發(fā)射機和九山兩套中波發(fā)射機的遠(yuǎn)程控制。

遠(yuǎn)程監(jiān)控中心實現(xiàn)對各發(fā)射臺采集的電力環(huán)境狀況等集中監(jiān)測、監(jiān)看、異常報警、記錄等。

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

架構(gòu)的核心是三臺核心匯聚交換機，通過三臺匯聚交換機實現(xiàn)三個站點所有設(shè)備的鏈接。各站點通信交換機和數(shù)據(jù)交換機負(fù)責(zé)將本站點的設(shè)備實時數(shù)據(jù)整合打包傳輸?shù)絽R聚交換機，總控中心通過三臺匯聚交換機的數(shù)據(jù)匯聚，可檢測三個站點的所有設(shè)備的工作狀態(tài)。能夠遠(yuǎn)程控制設(shè)開關(guān)機、主備倒換實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制[4]。

2.3 系統(tǒng)監(jiān)控

（1）發(fā)射機監(jiān)測

利用發(fā)射機的通信協(xié)議，對發(fā)射機進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對監(jiān)測的參數(shù)可單獨進(jìn)行報警門限、延時時間設(shè)置，當(dāng)任何一個參數(shù)出現(xiàn)故障時，可進(jìn)行聲光報警的提示，對出現(xiàn)的報警可進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。

發(fā)射機參數(shù)采集控制采用“分布式”的控制結(jié)構(gòu)，即每一個頻點發(fā)射機對應(yīng)一套采集控制器，采集控制器可以脫離計算機系統(tǒng)獨立工作，并且整個發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)不對發(fā)射機的正常工作產(chǎn)生任何干擾[4]。各頻點采集控制器相互之間無任何依賴關(guān)系。

系統(tǒng)實現(xiàn)無人值守，可按照預(yù)設(shè)的時間和門限自動進(jìn)行開關(guān)機，自動倒備流程，具有遠(yuǎn)程控制功能。

（2）節(jié)目監(jiān)測

將原有的節(jié)目監(jiān)測系統(tǒng)連接進(jìn)入這次的新系統(tǒng)，在監(jiān)控中心的大屏上接入原有節(jié)目監(jiān)控多畫面。并新增設(shè)計對蓮花山2個頻點地面數(shù)字電視（有1個頻點中央臺、自辦臺、省臺復(fù)用）和三套模擬電視的主備信源、信號傳輸各節(jié)點、開路空收信號進(jìn)行實時多畫面監(jiān)看監(jiān)測和異常報警。地面數(shù)字電視可實現(xiàn)只監(jiān)測其中一套節(jié)目情況下，如其他套節(jié)目出現(xiàn)故障，也能具備異常報警功能。

（3）節(jié)傳設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控

采集或解析信號節(jié)傳設(shè)備（包括SDI切換器、碼流切換器、視音頻切換器等設(shè)備）根據(jù)提供的協(xié)議進(jìn)行管理，可以實時查看各節(jié)點工作狀態(tài)，根據(jù)需求對節(jié)傳設(shè)備按照控制命令實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測及遙控操作。在發(fā)生故障時，通過節(jié)點監(jiān)測，可以幫助維修人員快速定位故障節(jié)點，提高工作效率，縮短維護(hù)時間。

（4）信號監(jiān)測

本次信號監(jiān)測系統(tǒng)是全路徑監(jiān)測。信號傳輸過程的每個節(jié)點，都設(shè)置了監(jiān)測點。監(jiān)測點包括信源監(jiān)測、信源切換器輸出監(jiān)測、分配器信號監(jiān)測、發(fā)射機信號監(jiān)測和空收監(jiān)測。

2.4 中波發(fā)射臺改造

2.4.1 中波監(jiān)控通信模轉(zhuǎn)數(shù)

設(shè)備信源數(shù)據(jù)采集模塊還是模擬信號，與現(xiàn)在數(shù)字化控制的系統(tǒng)不匹配。只能進(jìn)行數(shù)字化改造，改造內(nèi)容包括：信源數(shù)字化、發(fā)射機數(shù)據(jù)數(shù)字化、自動化控制和動力環(huán)境監(jiān)測。

信號源數(shù)字化改造，需要將原有模擬信號傳輸線路梳理清晰。將兩路模擬信號分別一分為二，一路模擬信號依舊輸入發(fā)射機，發(fā)射機能正常播放節(jié)目。另外一路通過模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，將原模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，經(jīng)過交換機等設(shè)備，將數(shù)據(jù)輸入到監(jiān)控服務(wù)器[5]。

發(fā)射機數(shù)據(jù)數(shù)字化，需要直接從發(fā)射機內(nèi)部采集數(shù)據(jù)，傳輸?shù)椒?wù)器，通過監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2.4.2 可靠性監(jiān)測控制

中波發(fā)射機無通信口，通過數(shù)據(jù)采集技術(shù)方案對發(fā)射機進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，當(dāng)任何一個參數(shù)出現(xiàn)故障時，可進(jìn)行聲光報警的提示，對出現(xiàn)的報警可進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲。

本地臺站所有發(fā)射機的工作狀態(tài)、運行參數(shù)、開關(guān)機、主備機倒換等進(jìn)行集中遠(yuǎn)程監(jiān)測、監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄和抄表、報表、故障報警與處理，所有數(shù)據(jù)通過光纜專線傳輸至遠(yuǎn)程監(jiān)控中心進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。

發(fā)射機參數(shù)采集控制采用“分布式”的控制結(jié)構(gòu)，即每一個頻點發(fā)射機對應(yīng)一套采集控制器，采集控制器可以脫離計算機系統(tǒng)獨立工作，并且整個發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)不對發(fā)射機的正常工作產(chǎn)生任何干擾。

各頻點采集控制器相互之間無任何依賴關(guān)系，某一個采集控制器出現(xiàn)故障，不影響整個系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)。

系統(tǒng)實現(xiàn)無人值守，可按照預(yù)設(shè)的時間和門限自動進(jìn)行開關(guān)機，自動倒備流程，并具有遠(yuǎn)程控制功能。

3. 環(huán)境安防監(jiān)控系統(tǒng)

發(fā)射站監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋三個發(fā)射站點。每個站點都有獨立的刻錄機。通過光纜鏈接三個站點刻錄機，總控室可通過內(nèi)網(wǎng)調(diào)取三個站點所有攝像頭監(jiān)控畫面，在大屏同時展示。監(jiān)控系統(tǒng)具備智能巡邏，智能偵測報警，區(qū)域報警等多種防控功能。監(jiān)控系統(tǒng)無外網(wǎng)接入，采用局域網(wǎng)連接，在全面智能監(jiān)控的同時保證了網(wǎng)絡(luò)安全。安防設(shè)備監(jiān)控如圖2所示。

4. 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全

4.1 監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

溫州廣播電視監(jiān)控系統(tǒng)，采用“211”網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。即“2個網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)+外網(wǎng)），1個中心，1個出口”。

“2個網(wǎng)絡(luò)”：溫州廣播監(jiān)測系統(tǒng)大體上由2個網(wǎng)絡(luò)組成。一是局域網(wǎng)：蓮花山發(fā)射臺、華蓋山發(fā)射臺、九山發(fā)射臺、廣電大樓這4個點，通過光纜連接成局域網(wǎng)，溫州廣播電視監(jiān)控系統(tǒng)的局域網(wǎng)為環(huán)路局域網(wǎng)，在通信可靠性上能得到較好的保障。二是外網(wǎng)接入：外網(wǎng)接入主要是縣里的發(fā)射臺設(shè)備接入系統(tǒng)。因為各縣距離控制中心比較遠(yuǎn)，鋪設(shè)專纜難度較大，所以只能采用外網(wǎng)接入的方式進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)。

“1個中心”：溫州廣播電視監(jiān)控系統(tǒng)，采用多個監(jiān)控站點和一個總控中心構(gòu)成。既能匯總監(jiān)控，又能獨立控制，最大程度上保證操作系統(tǒng)的安全性。

“1個出口”：由于距離問題，控制中心只能通過外網(wǎng)對各縣發(fā)射臺設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制。為了最大程度地保障網(wǎng)絡(luò)安全，將廣電大樓作為局域網(wǎng)和外網(wǎng)的唯一出口。

依托廣電大樓現(xiàn)有防火墻有兩大好處：一是方便統(tǒng)一規(guī)范化管理。二是降低系統(tǒng)安防成本，無需再另外采購設(shè)備建設(shè)防火墻，減少了設(shè)備采購成本和人工維護(hù)成本。在防火墻防護(hù)的基礎(chǔ)上，為保證網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的安全性，減少網(wǎng)絡(luò)攻擊，開放端口均選用非公開標(biāo)準(zhǔn)定義的端口。

4.2 網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)安全

發(fā)射臺網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)安全主要分為以下幾點：

（1）服務(wù)器對外提供的服務(wù)，采用私有加密通信協(xié)議或統(tǒng)一封裝成HTTPS協(xié)議。

（2）溫州廣播電視監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控設(shè)備數(shù)量眾多，所以監(jiān)控設(shè)備與服務(wù)器間數(shù)據(jù)通信全部在加密鏈路上采用私有協(xié)議進(jìn)行通信，絕對禁止明文數(shù)據(jù)傳輸。

（3）溫州廣播電視監(jiān)控系統(tǒng)是基于HTTPS開發(fā)的系統(tǒng)，值班和維護(hù)人員通過HTTPS訪問系統(tǒng)。

（4）所有服務(wù)器采用Linux操作系統(tǒng)，減少病毒傳播的可能性。

（5）服務(wù)器防火墻內(nèi)置智能感知引擎進(jìn)行病毒監(jiān)測，對經(jīng)過防火墻的文件進(jìn)行病毒檢測。

（6）服務(wù)器各業(yè)務(wù)端口開啟惡意攻擊識別與黑名單防護(hù)：針對重復(fù)多次的失敗請求、短時大流量的請求進(jìn)行識別監(jiān)測，并加入黑名單拒絕下次請求。

5. 智能值機結(jié)構(gòu)

隨著廣播電視事業(yè)的發(fā)展和臺站自動化管理工作的需要，提高臺站安全播出保障措施、水平，同時減輕機房值班人員工作強度、交接班工作管理，溫州廣播電視臺根據(jù)目前各發(fā)射臺站實際運行管理情況，規(guī)劃完善各臺站自動化監(jiān)控系統(tǒng)，通過建立發(fā)射臺電視遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，將所屬發(fā)射臺站規(guī)劃設(shè)計運用現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子監(jiān)測技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，建設(shè)成“有人留守、遠(yuǎn)程值機”工作管理模式的發(fā)射機房。

智能值機結(jié)構(gòu)由蓮花山發(fā)射部、九山發(fā)射部和華蓋山發(fā)射部組成。目前位于華蓋山發(fā)射臺的遠(yuǎn)程監(jiān)控中心與所屬發(fā)射臺站間自建光纖數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，用以實現(xiàn)監(jiān)控中心與各發(fā)射臺之間的可靠、高速、高效監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)、節(jié)目數(shù)據(jù)流傳輸。

6. 創(chuàng)新點

①實現(xiàn)電力、環(huán)境參數(shù)和狀態(tài)信號的數(shù)據(jù)采集、告警輸出和自動處理功能的嵌入式一體化電力、環(huán)境集中監(jiān)控智能管理系統(tǒng)。②光纖“1+1”微波“1+1”4路音頻信源通過E1實現(xiàn)自動切換的信源保障系統(tǒng)。③可兼容原C/S架構(gòu)系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)B/S架構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)。④通過遠(yuǎn)程控制中心與所屬發(fā)射臺站間自建光纖數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，可靠、高效、高速監(jiān)測監(jiān)控數(shù)據(jù)和節(jié)目數(shù)據(jù)流傳輸?shù)臄?shù)據(jù)智能處理系統(tǒng)。

7. 結(jié)束語

結(jié)合遠(yuǎn)程監(jiān)控中心、華蓋山發(fā)射臺、蓮花山發(fā)射臺、九山中波發(fā)射臺運維的實際情況，該系統(tǒng)以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，并針對遠(yuǎn)程監(jiān)控中心、華蓋山發(fā)射臺、蓮花山發(fā)射臺、九山中波發(fā)射臺建立了一套完善的監(jiān)測報警機制，該系統(tǒng)大大提高了臺站技術(shù)管理水平，降低了工作人員勞動強度，為臺站安全播出、提升節(jié)目播出質(zhì)量，提供了有力保障。

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