中波發(fā)射臺自動化監(jiān)控系統的介紹

洪燦標

（廣東省廣播電視技術中心，廣州 510012）

中波發(fā)射臺自動化監(jiān)控系統的介紹

洪燦標

（廣東省廣播電視技術中心，廣州 510012）

本文旨在中波發(fā)射臺自動化播出監(jiān)控系統技術方案，該自動監(jiān)控系統包括發(fā)射機自動化監(jiān)控系統、信源切換器監(jiān)控系統、音頻監(jiān)測慢錄系統、環(huán)境電力設備監(jiān)控系統、指標監(jiān)測系統、短信報警系統、軟件管理平臺等功能模塊。

中波發(fā)射臺；自動化播出；監(jiān)控；報警；管理

1 引言

近幾年來，隨著發(fā)射臺的硬件設備不斷更新，節(jié)目播出的質量也得到了很大的提高。然而設備更新了，環(huán)境改善了，并不完全意味著廣電總局所提出的“安全播出”的指標可以順利完成。傳統的發(fā)射臺管理模式是靠值機員巡視來發(fā)現問題，由于長時間枯燥的工作方式極易使人產生精神疲勞，一旦出現故障，在發(fā)現和處理問題上勢必會產生這樣或那樣的人為事故，極有可能把小事故變成大事故，把一般事故變成長時間停播的特大事故。在以往由于人為原因造成停播和錯播的事故屢見不鮮。為了加快發(fā)射臺管理模式現代化的進程，2004年國家廣電總局科技委會議明確提出，加大發(fā)射臺自動化監(jiān)控程度，以先進的科學技術完善發(fā)射臺的管理，代替以往的“人管機器”的管理模式，以先進的監(jiān)測設備為基礎，科學的管理理念為平臺，有效地提高發(fā)射臺安全播出的成功率。本臺正是在這樣一個大環(huán)境下審時度勢的提出以實現發(fā)射臺全面自動化為目標的新型管理體系的建設。

2 建設目標

本臺此次自動化系統建設的具體目標是：

⊙ 建設（6主6備）發(fā)射臺的發(fā)射機自動化監(jiān)控系統，實現發(fā)射機參數采集控制，實現發(fā)射機自動開關機、自動倒備機功能。

⊙ 建設6個頻點的信源智能切換、音頻處理系統。

⊙ 對發(fā)射臺環(huán)境和供電系統進行監(jiān)測，包括溫度、濕度、煙感參數和市電三相電壓采集，并實現短信報警功能。

⊙ 構建發(fā)射臺音頻監(jiān)測慢錄系統，對各套節(jié)目的信源及解調信號進行監(jiān)視監(jiān)聽。

⊙ 構建發(fā)射臺多級報警系統，可按級別進行報警，一般報警參數進行聲光報警，重要參數進行短信報警，為構造一個中波發(fā)射臺全方位的智能監(jiān)控系統奠定堅實的基礎。

⊙ 通過兼容性良好的網絡實現將來系統的擴展和為將來建立全省統一遠程監(jiān)控管理奠定基礎。

3 系統設計理念

圖1 自動化監(jiān)控系統結構圖

發(fā)射臺遠程監(jiān)控系統面臨的監(jiān)控任務具有數據傳輸量大、實時性強、對數據安全性、可靠性及一致性要求高的特點，在整體設計過程中應遵循以下原則：

（1）可靠性：要求采用多種安全性設計技術，重點考慮冗余備份容錯和故障恢復等問題，以保證在任何情況下，不至于丟失數據、損壞數據，以及在系統出問題時能夠有必要的挽救手段和措施。

（2）先進性：在通用和實用的基礎上，充分利用先進的網絡，結合各種先進的測試設備以及音視頻處理技術，保證系統的技術層次能滿足未來的監(jiān)測任務的要求。

（3）高效性：響應時間是綜合監(jiān)控網絡系統的一個重要指標，網絡通信容量能方便地隨著業(yè)務量的增長而同步增長，但又不過多地增加網絡延遲時間，使系統達到最佳的響應時間，以適應業(yè)務發(fā)展的需要。

（4）開放性：采用開放式網絡結構及其協議和開放式的瀏覽器/服務器模式，從而實現充分的資源共享，使系統具有良好的互操作性和可移植性。

（5）安全性：系統具有良好的安全性和保密性，自動刪除病毒，對進入網絡的用戶實施身份驗證和入境方式檢查，防止“黑客”混入后對系統做破壞活動；為防止合法用戶越權訪問數據，對合法用戶也合理地設置權限。

（6）前瞻性：為了保證系統在可預見的將來也能滿足廣播電視發(fā)射節(jié)目的監(jiān)控任務的需要，并隨著技術的發(fā)展而發(fā)展，系統在設計時必須有相當的前瞻性。

（7）擴充性：系統采用模塊化結構，當監(jiān)控任務增加，網點增加和網絡規(guī)模擴大時，通過增加相應的系統模塊，就能方便地擴大網絡規(guī)模，靈活配置各監(jiān)控臺站的功能，滿足系統功能、網絡帶寬和通信容量等方面的需求。

（8）升級性：隨著網絡技術的發(fā)展，先進的網絡設備及產品不斷涌現，要求系統可方便過渡到更先進的網絡技術，并能保護現有投資，不造成較大的浪費。

4 系統方案

本臺自動化監(jiān)控系統是由信源切換器監(jiān)控系統、音頻監(jiān)測慢錄系統、發(fā)射機自動化監(jiān)控系統、指標監(jiān)測系統、環(huán)境電力設備監(jiān)控系統、短信報警系統、軟件管理平臺等功能模塊組成。其結構圖如圖1所示。

4.1 信源切換監(jiān)控系統

信源的好壞是安全播出非常重要的環(huán)節(jié)，一旦信源丟失將會出現有載波無調制的停播狀態(tài)。信源音頻質量的大小也有可能導致過調幅欠調幅等問題，從而難以達到“三滿”要求。因此，我們不但要對音頻的有無做判斷，還要對音頻的質量進行處理。信源自動切換處理器不但集信源智能切換、應急手動切換、斷電直通、音頻處理于一體，而且還將各路輸入輸出信號進行分配環(huán)出，提供全面的監(jiān)測信號。通過音頻切換器的RS-422進行參數采集和切換控制，通過轉換提高了通信線路的驅動能力和抗干擾性。RS-422直接跟ARM管理器相連，不但能夠實時監(jiān)測當前通道的狀態(tài)，而且能夠通過計算機進行切換操作。它主要由智能判斷模塊、智能切換模塊、環(huán)出監(jiān)測模塊、先進的音頻處理模塊、音頻動態(tài)顯示和遠程遙控功能幾個模塊組成。

4.2 多路音頻慢錄監(jiān)測系統

中波監(jiān)聽系統不僅要監(jiān)聽所有節(jié)目不同途徑來源的音頻信號，也要監(jiān)視監(jiān)聽音頻切換后送往發(fā)射機的信號，同時還需要監(jiān)聽發(fā)射機發(fā)射的射頻解調信號，射頻解調信號的監(jiān)聽是通過具有獨立解調功能的循環(huán)監(jiān)聽控制器將多個節(jié)目的解調信號按預置的間隔時間，以及預選的通道進行循環(huán)播放。在特殊的情況下，值班員可以將循環(huán)監(jiān)聽控制器強制切換到指定通道上進行固定節(jié)目的監(jiān)聽。通過這種方式可以有效避免因為音頻處理服務器出現故障時造成不能監(jiān)聽的問題，為音頻處理服務器的備用監(jiān)聽方式。

本臺監(jiān)聽監(jiān)視的范圍包括每套節(jié)目2路信源的音頻，切換處理后去往發(fā)射機的信號，以及無線解調后的音頻信號。每套節(jié)目最多要監(jiān)聽監(jiān)視4路音頻信號，6套節(jié)目共要監(jiān)視監(jiān)聽24路音頻信號，如果要采用傳統的模擬監(jiān)視監(jiān)聽方式，無論是從設備數量上，還是從彼此之間的交叉連線上都是行不通的，因此，我們采用數字式可視化監(jiān)視監(jiān)聽模式，首先運用我們2臺多路音頻編碼器（16路音頻獨立編碼）將16路音頻信號編碼壓縮，通過局域網傳送至音頻處理服務器，經音頻處理服務軟件包計算處理，我們將中波發(fā)射過程中的不同音頻信號量化成可視的動態(tài)柱形圖的方式，這樣可以通過視覺同時瀏覽多路音頻信號的工作狀態(tài)，同時也可以對音頻信號進行定量分析和處理故障報警。采用音頻信號差動對比監(jiān)測，系統將輸入到發(fā)射機的音頻信號與射頻解調信號進行對比監(jiān)測，一旦出現故障可一目了然地發(fā)現哪個環(huán)節(jié)的問題。同時根據需求將數字音頻信號解壓解碼送音箱監(jiān)聽，服務軟件可根據用戶的要求任意組織音頻柱圖的監(jiān)視畫面，并提供循環(huán)監(jiān)聽以及固定頻率監(jiān)聽的功能。

4.3 發(fā)射機自動化監(jiān)控系統

發(fā)射機參數采集控制采用“分布式”的控制結構，即每一部發(fā)射機對應一個采集控制器，采集控制器可以脫離計算機系統獨立工作，并且整個發(fā)射機監(jiān)控系統不對發(fā)射機的正常工作產生任何干擾。采集控制器之間無任何依賴關系，某一個采集控制器出現故障，不影響整個系統的運轉。

采集控制器是監(jiān)控系統與發(fā)射機之間的橋梁，它負責采集發(fā)射機的相關工作參數，同時可以接受遠程控制指令對發(fā)射機進行遙控操作。它內涵時鐘系統可根據預設的時間參數對發(fā)射機進行自動開關機操作，可以進行自動倒備機和倒天饋操作。中波發(fā)射機基本監(jiān)測參數包括模擬量，狀態(tài)量和控制量，通過監(jiān)測模擬量和狀態(tài)量實現監(jiān)測報警記錄功能，通過控制量實現發(fā)射機故障處理、開關機等遙控操作。

4.4 指標監(jiān)測系統

系統還為中波監(jiān)測提供了調幅度監(jiān)測的功能，調幅度監(jiān)測儀可以將多部發(fā)射機的閉環(huán)射頻信號進行檢波處理，通過檢波盒可以靈活調節(jié)射頻信號的大小，并把發(fā)射機和監(jiān)測設備相隔離，通過調幅度監(jiān)測儀動態(tài)指示出發(fā)射機的載波功率以及瞬時調幅度值。同時具有獨立的評判報警功能，可以根據實際情況分別設置各部發(fā)射機的調幅度報警門限、報警延時時間以及報警有效時間。報警輸出為無源繼電器節(jié)點輸出，用戶可根據實際情況連接蜂鳴器和指示燈等報警器具。調幅度監(jiān)測儀通過數字接口將參數上傳給計算機進行監(jiān)視。

4.5 環(huán)境電力監(jiān)控系統

中波發(fā)射臺環(huán)境參數的監(jiān)控是整個發(fā)射過程當中比較重要的一個環(huán)節(jié)，溫度、濕度和發(fā)射機的工作狀態(tài)有著密切的關系，由于大功率中波發(fā)射機本身就是一個功率性發(fā)熱設備，且天饋線的接口一旦接觸電阻變大也容易發(fā)熱起火，因此，煙霧的探測就變得尤為重要。

發(fā)射臺的供電系統是發(fā)射臺發(fā)射機工作的前提條件，因此，一個全面的監(jiān)控系統必須對電力系統進行實時監(jiān)測。我們通過電壓電流變送裝置對配電柜的三相電壓進行采集，從而實時的監(jiān)測發(fā)射臺電力系統。對電源系統的停電、缺相等故障現象進行報警。開關量輸出主要是對煙感進行復位和有報警信息時進行輸出，輸出的開關量報警可以通過外接蜂鳴器進行報警。一旦有數據報警時將啟動一連串的報警措施，如臺內的警鈴報警、短信報警、聲光報警和聯動報警。

4.6 報警功能

臺內報警分為兩種形式，第一種以警鈴的形式，一旦有報警信息則警鈴鳴叫五分鐘；第二種為短信報警方式，用戶可以預設接受人的手機號碼，最多可設置10個，用戶可以設置報警信息的文字內容。一旦有報警信息，報警器將按預設的手機號碼順序逐個發(fā)送。報警的內容包括：發(fā)射機故障報警、信源故障報警、煙霧報警、浸水報警、停電報警等。為了增進人性化使用的原則，短信報警器不但具有短信報警的功能，而且可以將常用短信編輯存儲在計算機上，向任意一個短信號碼發(fā)送即時短信（功能同手機），通過選擇號碼可以進行群發(fā)或單發(fā)，還能夠通過計算機直接輸入短信和手機號碼發(fā)送短信。

報警聯動錄像的功能：發(fā)射臺內一個攝像機都可以通過系統組臺的方式與任何一個報警開關量（如紅外報警器、煙感報警器、門磁報警器等）進行綁定，一旦報警開關量出發(fā)，攝像機自動進行1分鐘的錄像。

4.7 遠程瀏覽功能（預留遠程接口）

系統支持Internet遠程瀏覽功能，遠程客戶端不但通過公網可以瀏覽每部發(fā)射機的相關數據，每套節(jié)目信源的情況和各路視頻監(jiān)視的圖像，還可以查詢發(fā)射臺相關的統計數據等。

5 軟件管理平臺

管理中心軟件系統采用BS架構：B/S（Browser/ Server）結構即瀏覽器和服務器結構，它是隨著Internet技術的興起，對C/S結構的一種變化或者改進的結構。在這種結構下，用戶工作界面是通過瀏覽器來實現，主要事務邏輯在服務器端（Server）實現，這樣就大大簡化了客戶端電腦載荷，減輕了系統維護與升級的成本和工作量。此外，B/S架構的應用為在不同操作系統間無障礙的進行數據瀏覽與共享奠定了基礎。局域網100M的帶寬足以應付管理中心各類服務的要求，因此，采用BS架構非常合適，這樣每個工作站無需安裝任何應用軟件，只要通過IE瀏覽器對服務器的訪問就可完成各項管理工作。

5.1 服務軟件包的組成

⊙ Web服務：為客戶端提供監(jiān)控網頁界面，完成客戶端與數據庫的信息交互。

⊙ 數據處理服務：匯總傳送的各類數據，完成數據計算、數據判別、數據存儲等功能。

⊙ 組態(tài)信息解析服務：以表達式解析的方式完成對發(fā)射臺不同設備的參數定義，以及參數之間的運算。

⊙ 報警服務：支持GSM，CDMA短信報警，支持CMPP協議專線報警方式。

⊙ 數據庫維護服務：提供對數據庫的日常維護。

⊙ 自動報表服務：支持定時報表生成，支持EXCEL格式生成報表。

5.2 主要特點

⊙ 采用靈活的組態(tài)方式：可以兼容任何廠家發(fā)射機類型及第三方外接設備。遇到系統擴容、發(fā)射臺新增設備等情況只需將服務器端的組態(tài)文本文件進行修改即可完成升級換代。

⊙ 運用AUTOMATION腳本解析引擎技術，徹底解決設備之間參數關聯運算的問題。它是通過在組態(tài)文本文件中對相關參數運算進行程序語言描述，服務軟件包通過解析組態(tài)文件，自動編譯描述程序，嵌入到服務軟件包中。

⊙ 運用網頁制作技術構建監(jiān)控平臺的界面，使監(jiān)控平臺更加個性化、典型化，可以發(fā)射臺、發(fā)射機的特點繪制網頁界面，避免了CS架構程序界面死板，修改工作量大的缺點。

⊙ 服務程序使用C++語言編寫，內部采樣了高效的STL技術、COM組件技術、多線程技術。

⊙ 分級、分類、分模式的報警處理，支持GSM，CDMA，CMPP短信報警模式。

⊙ 多種媒體形式、多種類型數據同平臺處理。

6 結束語

中波發(fā)射臺自動化監(jiān)控系統的投入使用，不僅能大大提高安全播出管理系數、解放生產力，還能為臺站全面實現數字化、自動化和現代化，全面建設成為一個新型的現代化臺站奠定基礎。■

Automatic Monitoring System of MW Transmission Station

Hong Canbiao
(Radio and Television Center of Guangdong Province, Guangzhou, 510012)

Abstract: This paper introduced the technical proposal of automatic monitoring system of MW transmission station. The automatic monitoring system contained transmitter automation monitoring system, The source switch monitoring system, Audio monitoring and recording system, Environmental and electric power equipment monitoring system , Amplitude modulation Index monitoring system, SMS alarm system，Software management platform ,etc.

MW transmission station; automatic monitoring; alarm; management

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2015.11.006

TN931.3，TN943 文獻標示碼：A

1672-7274（2015）11-0023-05