北高峰發射臺信號傳輸和監控系統的設計應用

杜崇建

（浙江廣電集團傳輸發射中心，浙江 杭州 310005）

1 信號傳輸系統

1.1 系統現狀

目前北高峰電視發射模擬電視節目共有4套，分別為4頻道浙江衛視、6頻道中央一套、22頻道錢江都市、28頻道教育科技。每套節目由省廣電中心電視播出機房從主備2個光纜路由傳輸信號源，數字微波作為第3個信號源，浙江衛視和中央一套可以接收衛星信號作為第4個信號源。浙江衛視和中央一套各有4個信號源，錢江都市和教育科技各有3個信號源。此外，北高峰發射臺還同時播出有地面高清、DTMB、CMMB和DAB等共有4個頻道18套數字電視節目。

1.2 技術需求

北高峰發射臺電視機房從光纜、數字微波、衛星3種傳輸方式獲得的數字信號源的統一分配、自動倒換、監聽監看；因目前電視發射機輸入仍為模擬A/V信號，將系統中最末端的數字SDI信號經D/A轉換連接到電視發射機輸入端，將來地面無線數字電視播出時只需更換電視發射機或者發射機的激勵器即可，而不必再調整信號處理系統；同時系統為全臺監聽監看網管系統提供電視機房系統的監測信號源[1]。

1.2.1 播出信號通路

1）浙江衛視和中央一套分別有老東岳光纜、西湖光纜、微波、衛星共4個路由的SDI數字信號源，4個信號先各自進行分配，每路分配后各有4個輸出信號，錢江都市頻道和教育科技頻道分別有老東岳光纜、西湖光纜、微波共4個路由的SDI信號。每塊信號分配板都各自獨立分配每個信號源，這樣就保證了信號的可靠性。

2）4個路由的信號經分配后，進入4選1自動倒換器。倒換器能自動識別SDI信號，當在用SDI信號丟失時，可以自動倒換到其他正常信號的線路，并發出報警告知值班人員。

3）倒換器輸出的SDI信號經過解嵌輸出模擬音頻信號，然后對數字視頻進行D/A轉換輸出模擬視頻信號。解嵌和D/A轉換部分都配備有主備路，倒換器信號輸出經過分配、環通方式給主備路解嵌器提供SDI信號。D/A轉換后的主備路A/V信號經模擬分配板分配后再分別輸出給主備發射機的主備激勵器，每塊分配板獨立分配1路信號。

4）4個頻道的發射機都分別1主1備發射機，每臺發射機又配置了主備激勵器。主解嵌和D/A后的A/V信號送到2臺發射機的主激勵器，備解嵌和D/A后的A/V信號送到2臺發射機的備激勵器。

5）錢江都市和教育科技目前是老東岳光纜、西湖光纜、微波信號3個SDI信號源，但設計系統時預留了第4個信號源通道，倒換器也選用4選1，以方便今后信號的擴容。

1.2.2 信號監聽監看

電視發射機監測系統構成如圖1所示。

圖1 電視發射機監測接線圖

1）省衛視4套節目共14個SDI信號源，再加上倒換后主備解嵌的輸出信號8路，共有22個SDI信號需送給全臺監測系統進行全方位監測。

2）4套節目信號經D/A轉換后的共8路主備A/V信號分別經分配后需各有1路共總8路給全臺監測系統。

3）系統在控制桌配置TEK WVR7120多格式視音頻監測儀（選配HD/SD/PAL/AD/SIM選件和眼圖選件）和Wohler AMP1-S8MDA監聽器，實現對需監聽監看信號的調度。具體設計思路為：系統SDI信號通過矩陣送到TEK WVR7120的A路，環通信號到Wohler SDI輸入A；系統高周信號通過矩陣送到TEK WVR7120的B路，環通信號到Wohler SDI輸入B；系統A/V信號通過矩陣送到TEK WVR7120的模擬輸入口。Wohler SDI輸出經過HD/SD-SDI到DVI轉換器，送到電視墻主監監看，同時輸出音頻信號到功放監聽。

4）播出系統中的22個SDI信號，經過SDI矩陣，在控制桌通過矩陣遙控面板切換到TEK WVR7120的信號，另外還通過矩陣遙控面板切換到電視信號機房里的雙聯液晶監視器上監視，實現對所有信號的監看監聽。SDI矩陣配有22個輸入，2個輸出，配2套遙控面板。

5）8路用于播出的A/V信號通過1個模擬矩陣，在控制桌通過矩陣遙控面板切換到TEK WVR7120的A/V信號，切換到Wohler的音頻信號；另外在電視機房還要通過矩陣遙控面板切換到電視機房里的雙聯液晶監視器上監視，模擬矩陣采用8個輸入，2個輸出，也同時配備2套遙控面板分別在信號柜和控制桌上可以分別切換。

6）高頻空收信號共需監看4個模擬電視信號、2個高清信號，共6個信號。接收模擬電視信號的解調器輸出SDI數字信號，然后與高清機頂盒的數字輸出信號，同時進入到高清矩陣。在控制桌通過矩陣遙控面板切換到TEK WVR7120的信號進行信號測試和顯示，另外在電視信號機房還可以通過矩陣遙控面板切換到雙聯液晶監視器上進行監視。高清矩陣含有6個輸入，2個輸出。高頻空收信號還要通過高標清畫面分割器，最后輸出送到電視墻多畫面監看和監聽。

1.3 其他說明

1）因為電視信號機房和值班室的距離較遠，部分信號傳輸后無法進行監看，于是采用8個DVI/VGA延長器輸出到屏幕墻顯示。

2）雙聯多功能自適應液晶監視器可以通過通道切換，顯示來自3個矩陣的所有SDI和AV信號。

2 網管監測系統

北高峰發射臺廣播電視信號網管監控系統包括電視機房信號監聽監看系統和電視發射機網管系統。

2.1 系統功能

1）實現北高峰發射臺傳輸發射的所有廣播電視節目的全流程視音頻信號監聽監看和電視發射機網管功能；將現有的電力網管系統、安保監控和門禁等子系統接入總系統中，以實現在1個系統平臺上直觀顯示、監視以及報警，從而達到提高信號監聽監看能力、提升人員工作效率、提高安全播出保障能力的目的。

2）系統實現在監控電腦上實時監看監聽所有節目的視音頻內容，并給電視墻提供音視頻多畫面顯示。

3）系統實時顯示所有信源的監測參數及異常狀態；具有對各信源節目常見的各種播出異常情況（視音頻丟失、黑場、靜幀、彩條、測試圓圖、音量過高過低等故障）的自動識別報警功能[2]。

4）系統實現語音、狀態燈、畫面自動彈出等多種報警方式，并對不同的內容等級提供分級報警，對發射接收回來的監視信號屬于重要的信號采用緊急的警報聲+語音的報警方式。

5）網管系統具有故障自身診斷維護功能，即在電視墻上顯示電視信號、發射機狀態監測系統的拓撲結構圖，在主界面的拓撲圖中，對輸入源、分配器、切換器及無線空收等相關節點的信號進行監視，其中圖像信號以實時畫面顯示，聲音以音柱方式進行顯示。系統對切換器、發射機及同軸倒換開關等設備進行實時監視，對信號異常和發射機故障進行紅色告警，同時發出聲音報警，電視信號監測拓撲圖見圖2，電視發射機參數型號和數據接口見表1。

圖2 電視信號監測拓撲圖

表1 電視發射機參數型號和數據接口[3]

6）系統對全部播出節目進行錄音和錄像，系統錄音錄像存儲時間約為1個月，錄音錄像資料定位卷標以方便查找，可以即查即播，錄音錄像可進行時移、快放（2倍速、4倍速、16倍速）、慢放（1/2倍速、1/4倍速）、單幀進、單幀退、圖像放大等操作，并能自動循環刪除之前的老節目，保證存儲硬盤的空間不被溢出。

7）系統實時顯示任意頻道的功率、駐波比的主要指標參數，監聽監看任意頻率（道）的節目內容。

2.2 監測數據分析、處理和管理功能

1）數據分析：通過圖形、曲線、表格等形式對各節目的監測數據（報警信息、指標信息）進行顯示、打印。

2）數據處理：對數據庫操作員設置權限，對監測報警數據進行處理，包括編輯、修改、刪除、節目異態原因等。

3）查詢：可按臺名稱、節目名稱、頻道、時間段、故障類型、開始時間、恢復時間、故障持續時間進行組合查詢、模糊查詢，可播放查詢后的廣播電視節目。

4）報表統計打印：可按臺名稱、信號節點名稱、頻道（頻率）、時間段、故障類型、開始時間、恢復時間、故障持續時間進行日、周、月、季、年度報表統計和打印，可靈活設置各種選項。

5）管理功能：能建立各節目監測任務運行圖、運行圖數據庫；設置1周7天的播出時間表，每個頻道每天播出計劃表，允許設置多次播出監測時段；能建立各節目的運行信息，包括臺名稱、節目名稱、頻率、監測起止時間等。

6）自動授時功能：采用GPS授時保證系統與標準時間一致。

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7）系統安全管理，系統可分別設置各類管理員、操作員的用戶名、密碼及權限，保證整套網管系統的安全性。

8）監測并實時顯示各個機房中10個區域的溫度和濕度。

9）系統實現值班人員的考勤和電子報表業務。2.3 電視信號分配[4]

電視信號共需監測24路SDI數字信號源、12路模擬AV、6路ASI信號、6路標清DTMB（CH16）、6路CMMB、2路地面高清，具體見表2。

3 電視發射機網管系統

電視發射監視系統實現同軸倒換開關的監測、數字信號監測和模擬信號監測，系統人一機界面見圖3。

1）監視系統按照北高峰信號傳輸和發射的流程，電視信號、電視發射機分別以拓撲圖方式在主界面中顯示。

表2 電視信號分配表

圖3 發射機監測顯示界面（截圖）

2）在主界面的拓撲圖中，對輸入信號源、分配器、切換器及無線空收等相關節點的信號進行監視，其中圖像信號以實時畫面顯示，聲音以音柱方式進行顯示，并可以實時進行監看監聽或單獨放大監看。

4）系統對切換器、發射機及同軸倒換開關等設備各種主要參數要進行實時監測和顯示，遠程遙控遙測發射機的發射功率、反射功率以及各個放大器的電壓電流等參數。

5）系統具有語音提示“故障、切換操作和發射機開關機操作”的功能。

6）系統具有數據庫記錄功能，用戶可對故障和設備動作進行日志查詢。

4 其他相關系統配置情況

4.1 網管系統與電視墻和監控電腦的連接

系統平臺對所有信號進行監聽監看報警及對ASI，DTMB，CMMB，AES/EBU，FM等信號在監控電腦上的圖像顯示，整套網管和各類監測系統都通過信號輸出端口與多功能大屏幕電視墻連接。

4.2 其他設備配置情況[5]

整個監聽監看系統硬件采用插板式機箱，并有相應的板卡模塊和軟件支持。根據監聽監看信號不同，模塊應分為SDI監測模塊、AV監測模塊、電視射頻解調模塊、ASI監測模塊、DTMB監測模塊、CMMB監測模塊、AES/EBU監測模塊、FM監測模塊等，每個機箱都保留有空余的插槽，每種模塊都有1塊備板，以便今后擴展和備份。

影像輸出系統包含有1面7.0 m × 2.5 m ×0.4 m的專業定制的大屏幕電視墻，由6個52 in（1 in=2.54 cm）夏普專業顯示屏和4個46 in、7 mm窄邊專業拼接顯示屏組成，可分別顯示各種畫面或者由拼接屏構成1個大屏幕顯示高清畫面。

[1]GY/T 179—2001，廣播電視發射臺運行維護規程[S].2001.

[2]GB/T 17975.1—2000，信息技術運動圖像及其伴音信息的通用編碼[S].2000.

[3]GY/T 105—1992，廣播發射機或廣播發射機系統實時監控接口標準[S].1992.

[4]魏濤.數字視頻接口標準與高寬帶數字內容保護規范[J].電視技術，2005，29（5）：31-34.

[5]GB 50174—2001，電子信息系統機房設計規范[S].2001.