淮安廣電機房信號質量監測管理信息化系統開發

摘要:在淮安廣電的運營過程中，對監測的信號質量管理是機房值班的關鍵環節之一。為了實現機房信號質量監測管理，該文討論了信號質量監測管理系統的結構功能的設計，研究了機房設備運行監測中的關鍵技術，分析了該系統如何使用灰關聯分析算法，實現影響信號質量主要因素的選取，從而使相關人員有針對性地進行設備的科學維護，提高值班效率。

關鍵詞:機房管理;值班監測;信號質量;灰關聯分析

中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)01-96-02

Development of Signal Quality Monitoring Management Information System in Huai'an Broadcasting Television Machine Room

BAO Li-wei

(JSCN Huai'an Branch， Huai'an 223001， China)

Abstract: In the process of operating in JSCN Huai'an branch， one of the key sections is the management of monitoring signal quality. To realize the management of monitoring signal quality， this paper presents the structure and functions of signal quality monitoring management system as well as the research of key technology unit in monitoring. It also shows how the system uses the algorithm of grey relation analysis to realize the select of the signal quality core value. Consequently， it will lead relevant and scientific equipment maintenance to improve the efficiency on duty.

Key words: machine room management; monitor-on-duty; signal quality; grey relation analysis

1 概述

目前，江蘇省廣播電視信息網絡股份有限公司淮安分公司(簡稱淮安廣電，下同)提出并實現“兩個轉變”:模擬向數字電視轉變、事業單位向企業單位轉變。“兩個轉變”給公司提出了新的要求，使其面臨著更加先進技術理念的挑戰、更為激烈的市場競爭，同時也為企業在新技術領域內取得更好的業績、更快的發展提供了機遇。要使淮安廣電在激烈的競爭中占有一席之地，取得更大的效益，就必須努力從提高監測信號的質量這一關鍵環節入手。

2 系統結構及主要功能

淮安廣電機房信號質量監測管理信息系統由值班人員交接班登記、權限管理、監測數據及告警管理、日志管理、主要因素評定以及一些預留擴展接口(包括績效量化評定，訪問其它系統模塊等)六個部分組成，如圖1所示。其中，監測數據及告警管理和主要因素評定是體現整個系統監測信號質量得以完善維護的核心部分。限于篇幅，以下僅對這兩個部分的實現進行討論。

2.1 監測數據及告警管理設計

在值班過程中，相關人員按時檢查各個設備在前端網管系統中顯示的數值以及報警信息，在相應的頁面中導入監測數據，并保存到相關數據表中。值班人員確保各種設備相應的監測數據定時正確地導入并保存;同時，系統在其告警界面中存儲機房設備響應告警內容。所有記錄的數據經過匯總將形成日志，歸入日志管理部分。

系統采用定時提醒機制，以每日值班向江蘇省廣電匯報本機房及各縣區機房信號質量情況的三次匯報時間為基準，分別在匯報時間的15分鐘前、5分鐘前和準點三個時間點以示提醒。監測數據及告警管理流程如圖2所示。

2.2 主要因素評定設計

對機房里的視聽信號構成影響的因素有多種。例如信噪比(SNR)，此項指標以重放信號的額定輸出功率與無信號輸入時系統噪聲輸出功率的對數比值分貝(dB)來表示，信噪比越高表示信號傳輸質量越好。因此，信噪比可用作反映機房信號質量好壞的一個重要指標。

各種因素對信噪比的影響程度也不盡相同。一般來說，在機房值班中，可選出以下在不同程度上直接或間接地對信噪比數值產生影響的因素:可監控的溫度、UPS峰值電壓、電流;以及不可控的線路質量、結構、布局等。當上述可監控因素值超過規定的數值時，雖然系統會報警，然后值班人員會對其做校正或進行故障的排除，但是無法了解這些非正常的因素會對信號質量造成多大的影響。換句話說，值班監測人員無法分析影響信號質量的矛盾的主次性，這樣的監控和預防也是消極的。[1]因此，根據總體目標，對機房信號進行監控并做出信號質量分析時，目的是要找出這些可控的主要因素，抓住主要矛盾，有針對地盡量降低主要因素對廣電網絡信號的影響。

3 關鍵技術設計

本文所開發的信號質量監測管理系統具有如下設計特點:使用灰關聯分析模型實現影響信號質量可監控主要因素的選擇。下面將介紹該模型的設計方法。

3.1 算法設計

灰關聯分析是一種排序分析， 目的是定量地表征某個系統內各因素之間的關聯程度， 以便揭示出灰色系統的主要特征。[2]影響信號質量的主要因素分析實際上也是一種決策分析，目的是從已知推得未知，屬于灰關聯分析的一種。灰關聯分析中的一個重要概念是關聯度，后者是表征事物之間、因素之間關聯性的量度。[3]通過計算因素間關聯度的大小及關聯排序，可以明確地知道影響信號質量因素間關系的密切程度。

關于灰關聯分析法模型的建立，通過對算法模型各要素的分析，根據機房設備運行的實際情況，做出相關初始定義如下:定義信噪比(dB)作為評價信號好壞的“系統主行為”;[4]定義溫度(℃)、輸入電壓(V)、輸出電流(A)等作為“影響系統主行為的有效因素”。

3.2 算法實現

灰關聯分析計算步驟如下:

1)確定母序列和子序列:

母序列是由系統主行為構成的時間序列，用{X0(j)}j=1，2，…，N表示;子序列為由影響系統主行為的有效因素構成的時間序列，用{Xi(j)} i=1，2，…，M，j= 1，2，…，N表示。

2)將上述的母序列和子序列表示成矩陣形式，形成矩陣:

其中:

X0j——系統母序列j= 1，2，…，N;

Xij——系統子序列(i=1，2，…，M，j= 1，2，…，N)。

3)將矩陣X中的各數據序列進行初值化處理:

初值化處理是指對一個數列的所有數據均用它的第一個去除，從而得到一個新數列的方法，用公式表示為:

式中:

Xij——矩陣 中的原始數據;

Xi1——矩陣 中第 行第1列的數據;

Xij'—— Xij初值化后的數據。

將矩陣X中的各數據序列按照上式進行初值化處理后，形成新的矩陣X':

4)求出矩陣X'中子序列與母序列之間的時間序列差，計算公式為:

5)求兩級最小差和兩級最大差:

6)求關聯系數Lij:

其中ρ為分辨率，取值在0至1之間，一般取0.5。

7)計算關聯度γi:

8)關聯度分析:

即對計算所得關聯度進行排序，分析各子序列與母序列的關聯度大小。

3.3 計算結果

現利用灰關聯方法進行分析。本文選取近一月(09年11月1日至11月30日，每5天取樣)監測取樣數據作為灰關聯分析數據，分析這半年內溫度、輸入電壓及輸出電流對頭端某端口信噪比的影響度。系統使用Delphi編程語言進行仿真。分析數據如表1所示。

按照上述步驟進行編程計算，最后得到溫度的關聯度γ1=0.7383，輸入電壓的關聯度γ2=0.6967，輸出電流的關聯度γ3=0.7017。對γ1、γ2、γ3進行關聯排序，得γ1>γ2>γ3，說明對頭端的信噪比影響最大的是溫度，其次是輸出電流，最后是輸入電壓。這與設備運行的情況是基本相符的:設備運行對溫度較為敏感(原則規定為15℃至30℃)，輸出電流次之，而對于數值較高的輸入電壓(220V左右)來說則可以忍耐相對的小幅變動。這對于值班管理人員是一個重要信息引導，即應首先密切注意溫度變化情況，采取相應的措施調整機房空調及設備風扇的運行。

4 結束語

廣電機房信號質量監測管理信息化系統以信息技術為支撐，實現了信息流的集成和信息的共享，并利用信息化技術改變了傳統的機房值班管理模式。由于系統采用了選取影響信號質量“主要因素”的思想，使得值班工作人員從維護角度上來說加強了針對性，從而有效地降低了成本，提高了值班效率，增加了企業效益。

參考文獻:

[1] 吳曉琳，余俊濠，陳大為.質量控制與技術測量[M].南京:東南大學出版社，2001.

[2] 易德生，郭萍. 灰色理論與方法[M].北京:石油工業出版社，1992. 49-110

[3] 姬長生，張幼蒂.礦山生產成本的灰關聯分析[J].中國礦業大學學報，2000，29(1):48-51.

[4] 王娟.基于自適應控制的生產成本信息化系統的設計與實現[D].南京:東南大學自動化學院，2007.