機房前段可視化設計方案

近年來，隨著數字化發(fā)展雖說廣播電視發(fā)射設備也走向了既經濟又穩(wěn)定的趨勢。但無論是發(fā)射階段還是接收階段，如果前段信號源出現故障，那么安全播出就將成為紙上談兵。因此，對前段信號進行監(jiān)控，并通過一個平臺對其進行分配、切換、調整，并在短時間內進行自動化、可視化的管理至關重要。目前，廣播電視發(fā)射中心前端信號源主要靠衛(wèi)星、電纜、光纜或微波信號做為主、備信號源。這些信號源通過不同的渠道、不同的介質送入到我們的前段分配器、切換器、音/視頻處理器再送入到主備用發(fā)射機中。對接收和回收信號來說，節(jié)目的播出質量和準確率是一線工作者的生命線。這樣的平臺必須具有安全、可靠、直觀等特點。

1　前段信號的來源及布局

無線電廣播電視頻道中，每個頻道都會有多個信號來源，如衛(wèi)星、光纜、微波等信號通過衛(wèi)星接收機和其他接受和解調設備被送進分配器進行分配，每個信號來源分配出多路信號分別送到切換器、前段監(jiān)控設備進行選擇、監(jiān)聽和進行音頻彩色指示條監(jiān)視。

視音頻分配器，視頻全采用Q9頭子，音頻全采用航空，3組1入2出，即有3組相同的1路視音頻信號輸入，每路都可輸出2路視音頻信號。現有的視音頻分配器都具有斷電直通功能，當設備在工作狀態(tài)時，繼電器上電吸合，即繼電器動片與常開點（NO）接觸，信號通過繼電器1的常開點到多路器，多路器選擇輸出的信號再通過繼電器2的常開點到動片輸出，完成信號的輸出。當設備電源關閉時，繼電器失電，動片恢復到與常閉點（NC）接觸，這樣輸入信號通過繼電器1的常閉點直接到繼電器2常閉點到動片輸出，不通過設備內部電路，在外部形成了一個直通通道可以直接輸出，我們稱為斷電直通功能。有了斷電直通功能即使設備發(fā)生故障也能正常的將信號不用經過設備就能輸出。使用斷電直通即使設備發(fā)生故障也能保證信號的不間斷也就能進一步提高系統(tǒng)的應急能力。一個系統(tǒng)的集成度越高，連接環(huán)節(jié)越少，可靠性就越高。采用斷電直通方式可確保在分配器出現故障時，選為主用的信號能第一時間不受任何干擾的送入下一個設備。音頻立體聲分配器，音頻全采用航空，多組1入多出，即有多組相同的音頻立體聲信號輸入，每路都可分配輸出多路音頻信號。該設備也具備斷電直通功能，即在關機或電源掉電的情況下，每組信號可直接從1路輸出。

視音頻切換器為廣播多路主備視音頻場消隱切換。多功能、多路分配視音頻輸出，具備頻率可調補償功能。斷電可直通，開機可環(huán)通，單端高阻輸入。自動方式下，以第1路輸入通道的信號為主信號，如果主路信號出現故障，根據選定時間延時自動切換到第2路輸入通道的信號，并產生蜂鳴聲告警；當第1路輸入信號的恢復到正常后，可自動恢復到輸出第1路輸入通道的信號，警報聲停止；如果三路信號均出現無信號，則各輸出通道為等待第1路輸入通道信號的狀態(tài)。自動切換到信號有效的輸入通道上。我們可以在自動切換模式下，使用手動選擇切換輸入通道。在切換前必須保證選擇切換的輸入通道信號是有效的，否則切換器將無法進行切換。在自動切換狀態(tài)下，如果輸入通道信號的某一路或全部信號無效，切換器將發(fā)處于告警狀態(tài)，報警指示燈閃爍為紅光。

為了輸出高質量的音頻信號可在前段將切換器輸出的信號送入音頻處理器后再傳送到我們的發(fā)射設備中。音頻處理器是廣播發(fā)射機前端設備中不可少的重要部件，起著調節(jié)音頻信號的作用。音頻處理器通過擴展或壓縮節(jié)目信號的電平，使廣播發(fā)射機工作在最佳電平范圍之內，不僅能提高廣播節(jié)目的頻響，改善收聽效果還能避免發(fā)射機因信號過大產生過調和過荷而導致損害發(fā)射設備的情況發(fā)生。使用集成音頻信號處理器可不必另外再配音頻處理器，即減少了設備和設備連接環(huán)節(jié)，還提高了系統(tǒng)的集成度，進一步提高了設備的可靠性。

電視多路調諧器是一臺內含多個獨立調諧器的調諧器。采用新型專用集成電路，PLL（鎖相環(huán)）電控數字調諧，接收頻率穩(wěn)定，性能可靠，操作簡單方便，具有斷電記憶功能，可作為于多路電視信號監(jiān)測也可作為精度不高時的測試用等特點。電視調諧器，每路有一個視頻輸出口，三個伴音輸出。其中，視頻輸出為Q9，兩個伴音輸出口為Q9，一個伴音輸出口為卡儂。廣播調諧器，每路有3個音頻信號輸出口，其中兩個為三芯鳳凰端子輸出，一個為平衡卡儂輸出（可根據前段的情況需要更改），能對單聲道廣播信號輸出單聲道音頻信號，對調頻立體聲廣播信號則輸出立體聲音頻信號。

2　監(jiān)測墻的設計和監(jiān)控方式

隨著計算機信息產業(yè)和設備集成化發(fā)展，使用計算機實現可視化、自動化監(jiān)測系統(tǒng)是目前廣播電視管理中的重要趨勢。尤其現階段對廣播電視節(jié)目傳輸系統(tǒng)中信號的質量、安全和不間斷播出要求極高而且多路信號的及時倒備和實時監(jiān)測都成為確保安全播出工作的重點。近年來，也有一些廠家針對廣播節(jié)目信號源的倒換和監(jiān)測等方面推出了廣播節(jié)目信號源自動化監(jiān)測和倒換系統(tǒng)，但由于技術難度大、檢測方法不科學等原因，導致一些自動化監(jiān)測和倒換系統(tǒng)自身存在著檢測不準確、常常因時間額定值過大或不合理容易產生誤報、漏報等問題，因這些存在的功能上的不完善為日后的工作埋下了安全隱患。這些隱患的存在不僅沒有體現出自動化監(jiān)測和倒換系統(tǒng)的優(yōu)勢反而給安全播出工作帶來了影響。

現有的前端信號源自動化監(jiān)測和倒換系統(tǒng)中各路信號源的音頻信號通過整流得到直流電壓，使用微處理器檢測模數轉換器（ADC）的各節(jié)目信號源，有電壓即判定該路信號源是否正常，如果沒有電壓達到一個設定時間，即認為該路沒有信號，判定該信號源有故障，如果發(fā)生故障的是正在播出的信號源，將會通過多路器倒換到正常的節(jié)目信號源上。那么為什么說這種監(jiān)測和倒換方式即不科學又存在很多隱患呢，下面就用以下幾點說明一下。①音頻信號是間斷的，其整流輸出的電壓是斷續(xù)的所以在播出過程中如果以有無信號電壓來判斷信號源是否正常，易造成信號時有時無的錯誤判斷，所以廠家會使用大幅度的延長檢測時間（一般為20秒）來避免這種情況。即使如此，也難免碰到有些節(jié)目中會有無聲的時間比較長的時候，如果這時超過額定的時間，系統(tǒng)就會將其判斷為故障，造成誤報，進而導致錯誤地倒換信號源的情況。②噪聲也是產生錯誤判斷信號源的故障之一，由于噪聲電壓輸出后檢測方法區(qū)分不出是噪聲電壓還是信號電壓，認為信號源正常而導致未能及時判斷出故障，造成漏報嚴重時還會因信號源沒能及時倒換而變成的責任事故。③即使信號源故障被判斷出來，也是在等待到設定時間之后，所以不合理的延時倒換信號會導致不可避免的播出事故。通過以上幾點的分析我們不難看出這種的信號源自動化監(jiān)測和倒換系統(tǒng)檢測存在的嚴重缺陷，檢測方法過于簡單，不能準確判斷信號源的故障，而且反應速度較慢，嚴重不符合安全播出的要求。

視音頻監(jiān)控系統(tǒng)主要完成對視頻、音頻信號的監(jiān)看、監(jiān)聽工作，能進行視頻、音頻信號有無的判斷，視頻靜幀、黑場的判斷，系統(tǒng)提供報警錄制功能，并提供節(jié)目錄制功能，系統(tǒng)要具備兩種錄制方式即實時錄制和定時錄制。系統(tǒng)還提供:頻道設置、回放錄制、OSD信息疊加（頻道號和時間）、系統(tǒng)日志等內容。需要時用戶可以通過RS232通訊接口或以太網接口查詢系統(tǒng)的監(jiān)測數據和工作狀態(tài)記錄，用來幫助分析、評定發(fā)射臺節(jié)目信號源的運行狀況。長期的觀察和記錄，可以為廣播發(fā)射臺節(jié)目的安全播出建立一個長效評估機制，制定針對性的有效保障方案，使廣播發(fā)射臺節(jié)目信號源成為安全播出的有效保障，保障廣播發(fā)射臺節(jié)目的安全播出長期有效。系統(tǒng)提供自動鎖屏功能不會因操作系統(tǒng)進入屏保改變現實狀況。

音頻彩條指示條監(jiān)視系統(tǒng)是一個音頻音量顯示條，用于監(jiān)看輸入音頻信號的幅度，監(jiān)測的音頻幅度范圍從-35～+12dBu，音量條共有100段，每2段表示1個dBu。當輸入的音頻信號幅度≥0dBu時，≥0dBu的部分顯示為紅色；當輸入的音頻信號幅度＜0dBu時，顯示為綠色。

3　警告及自動切換的實現

針對電視廣播信號源可能會出現的無伴音、黑場、無信號等現象，使用智能化的廣播節(jié)目源信號故障監(jiān)測和倒換系統(tǒng)能有效避免這些問題，即實時、準確地對節(jié)目信號源的故障進行判斷，對故障源及時采取正確的處理措施，為廣播節(jié)目的安全播出提供有效的安全保障等。與現有的監(jiān)測系統(tǒng)相比，新型智能化的節(jié)目源信號故障監(jiān)測和倒換系統(tǒng)從信號源故障檢測和判定原理上都采用了科學、有效的方法，可以快速、準確地檢測和判定出各種信號源的故障確保了節(jié)目的安全播出。

通過檢測調頻調諧器的調諧指示，以判定調頻信號源是否正常。由于調頻接收機都有調諧指示電路，通過是否有調諧指示我們能判斷出是否有調頻信號源，如果將調頻接收機的調諧指示信號接到微處理器，由于微處理器每100 ms掃描一次調諧信號，只要調諧沒有指示，監(jiān)測系統(tǒng)可以立即判定調頻信號源無效。從調諧器的檢測電路可以看出，每個檢測電路都是實時和有效的，故障判定時間最大不超過0.5 s，不需要等待時間，如果那一路出現故障系統(tǒng)馬上就能檢測出來，系統(tǒng)根據檢測結果后即可進行處理。通過控制切換器，將存在故障信號源的信號源斷開，倒換到正常的信號源，就能避免播出事故發(fā)生，保證節(jié)目的安全正常播出。當系統(tǒng)在監(jiān)測過程中，如果監(jiān)測到信號源故障，還會按設定的要求發(fā)出告警聲，顯示出那路信號出現故障和現有其他信號的輸出狀態(tài)，為分析和排查故障原因提供參考依據，進一步保障節(jié)目的安全播出。

通過智能廣播節(jié)目源信號監(jiān)測和倒換系統(tǒng)對可能預知的故障進行不同模式處理方式。故障判定、倒換系統(tǒng)都采用了手動和自動兩種工作模式，功能相互獨立，可以根據需要選擇，一般系統(tǒng)的默認模式為自動模式，系統(tǒng)根據監(jiān)測結果選擇信號源，保障節(jié)目的正常播出。當因為播出節(jié)目臨時變化需要人工干預時，也可以選擇手動模式進行操作，選擇需要的信號源播出。例如:當每年的日凌現象、因天氣原因會對信號源產生干擾時，能使用手動模式提前將信號源倒換到其他信號源上播出。這種人性化的設計方式使廣播發(fā)射臺的播出控制更加方便靈活了。

4　結語

以上通過比較過去的監(jiān)測和倒換信號系統(tǒng)的不足，解析新型節(jié)目監(jiān)測和倒換系統(tǒng)的優(yōu)勢推斷出采用更科學有效的可視化監(jiān)測方法能使智能化的對廣播節(jié)目源信號故障進行實時監(jiān)測和倒換，及時檢測出信號故障，并能準確快速的獲取每路輸出信號的現況。由于該系統(tǒng)中增加了掉電直通功能，因此也減少了因設備故障導致信號無法傳輸等情況。這種監(jiān)測和倒換系統(tǒng)在播出工作中穩(wěn)定性好，可靠性高，減少了因誤報、錯報和漏報而導致的責任事故，為日后的維護和安全播出工作提供了有效的保障。