5G在發射臺機房自動化監控中的應用

山東省廣播電視局泰山轉播臺 韓 波

本文介紹了5G工業物聯網下機房遠程監控和周邊相關技術應用，分析了監控系統組成、監測環節的各項步驟，預判可能出現的問題并給出了科學的解決辦法。實踐表明，監控自動化的運用降低了人力資源成本，提高了各類設備的工作效率，具有一定的推廣價值。

廣播電視發射機房的自動監測和控制是要用先進的計算機網絡技術，對管理范圍內的廣播發射機系統、機房動環系統在統一平臺下智能控制。為提高廣播電視節目無線覆蓋的信號質量，實現發射臺站播出自動化、智能化工程的規范管理，廣播電視無線發射臺站積極探索在5G工業物聯網下，開展發射機房遠程監控的開發和應用。廣播電視發射臺站建設使用自動化播出、監控、監測與管理系統，提升工作效率，是當前信息化社會發展的必然趨勢。

5G工業物聯網下機房遠程監控，綜合利用無線通信技術、自動控制技術、傳感技術等智能監控機房動力和環境（設備工況、空調、環境溫濕度、視頻監控、門禁、消防系統等），實現異地運維、遠程管理，24h監管設備，發現異常及時告警。

對監測信息可以通過5G專網回傳，值班人員通過接入終端（手機、Pad等）實時查看機房整體情況。出現故障時，可以通過App推送監測反饋信息或者MOS發送短信提醒。需要多人同時解決問題時，5G網絡的大數據傳輸可以提供流暢的高清視頻會議，協同處理。5G網絡傳輸內容限于監測信息，對操控權限的信息與5G公網隔離。對于接入用戶的認證需要設置必要的身份認證體制，并制定嚴格的管理制度約束權限內的用戶，為發射系統安全播出提供堅實保障。為了防止偽造訪問用戶的身份，同時使用多個認證方式對用戶的身份進行校驗。

1 監控系統組成

感知層：機房攝像頭、電壓表、電流表、溫度計、濕度計、風速儀等相關傳感器對CPU、電源、風扇、網卡、電池、機房溫度、環境、監控視頻等目標數據進行采集。

傳輸層：連接感知層設備入網，采集目標數據，通過5G網絡上傳至云平臺，執行上位機命令，實現設備遠程控制。

控制中心：數據分析處理、實時監測、異常告警提示、遠程設備控制。

監控系統示意圖如圖1所示。

圖1 總體系統圖

2 監測環節

機房信源監測系統主要包括信號源信號監測和播出反饋信號的監測。根據信源傳輸流程，信號監測分為四步監測，第一步為臺站所有接收的信源，第二步為經編解碼處理后的信源，第三步為復用后的信源，第四步為空收發射后的播出信號。所有監測信號接入至信號采集一體化設備，信源調度服務器通過訪問接入交換機對采集的信號進行管理、記錄、存儲、調度、呈現。網絡的架構主要以全IP化為主，將TCP/IP網絡協議作為信息、數據、數字信號交互的根本路徑，并采用統一的協議，為基于同一種架構的不同業務聯系奠定基礎。廣播電視監測系統架構圖如圖2所示。

圖2 地面數字電視廣播系統架構圖

監測設備對發射系統、節目傳送系統等關鍵節點設備進行網格化監測，主要包含發射機監測系統、節目傳送設備監測系統以及監聽監看系統?？梢员O測識別設備加電自檢啟動、工作狀態主備自動轉換、數據采集傳送、故障報警日志記錄和相應的處理記錄與門限保護功能。發射機本機測控系統主要有控制單元、激勵器控制模塊、功放控制模塊及功率數據采集模塊等組成。衛星接收設備及解碼設備業務信息監測，報警的反饋和記錄。監聽監看對信源傳輸的各環節上大屏，并對空收的信號監看。對機房專用精密空調狀態監測。遠程控制開關機、調節溫濕度。

電力系統監測要實現對發射機房內所有帶相應數據接口的變配電設備狀態數據的采集，并進行集中顯示。變配電設備主要包括穩壓電源、UPS、變壓器、低壓開關柜、低壓配電柜等。

環境監測系統包括溫濕度傳感器、煙霧傳感器、漏水監測器等數據的采集并集中顯示。

溫濕度的監測：在發射臺站主要控制機房布置溫濕度傳感器，監測溫度和濕度，保證機房環境處于國家標準范圍內，滿足設備正常運行環境要求。傳感器的通訊接口滿足國標協議要求，第三方軟件開發接入平臺。對于頻率干擾較大的房間傳感器注意防干擾，選擇安裝的位置要適應機房整體布局，避免安裝在局部通風不良的位置，以免誤報漏報。

漏水檢測：在發射機房、發電機房等設置漏水報警器，以太網接入交換機。

感煙監測：在發射機房、發電機房等設置煙感報警器，機房通風良好，注意保護報警器，以免誤報漏報。

大屏顯示系統負責全面呈現整個系統的采集數據，包括信源的監測系統、設備運行狀態監控系統、電力環境監測系統、機房動環的數據、監控軟件控制界面等，圖形化、數據化呈現以及其他拓撲信息。軟件基于TS Over IP技術，提供了對廣播數字電視內容監測、多畫面組合顯示、轉碼錄像、數字電視傳輸信道碼流監測、網絡監管等功能。通過UDP協議，獲取局域網絡中的組播碼流，便于信號的統一調度、多畫面顯示主機的配置，部署支持黑場、靜幀、視頻丟失、視頻解碼異常、彩場、彩條、臺標丟失、視頻加擾、測試圖異常等視頻故障監測，支持音頻丟失、音量過高、音量過低等音頻故障監測。大屏顯示系統顯示圖如圖3所示。

圖3 大屏顯示系統圖

3 系統功能

可通過PC電腦端、手機端、大屏同步顯示，依靠數據可實現整個管理的數字化、標準化，實現整體機房的智能運維和管理控制。

（1）遠程數據監測，多中心發送，并在電腦上和手機APP端實時顯示。

（2）設備管理集中化，遠程采集設備運行數據來實現對不同地點設備的遠程集中實時監控維護。

（3）實現設備提前故障危險預警、遠程診斷分析，故障服務響應自動化，技術維護人員調度智能化，降低設備運維管理成本。

（4）歷史數據記錄查詢、報警、趨勢圖、流程圖及報表等。

對于所有服務器、編解碼器、復用器、發射機等重要設備的日志存入日志服務器，并長期保存（一年以上），監控錄像要保存半年以上。值班中心機房要有紙質值班表格記錄，與監控日志統一。這些信息對相應權限人員開放，根據不同角色設置不同等級的訪問權限，允許多用戶同時登錄訪問和查閱。

結束語：自動化運維可以有效降低人力資源成本，并減輕相關人員工作量，提高工作效率。在廣播電視安全播出保障工作中有效應用5G自動化監控系統，可以提高工作效率及運行質量，更好的保障系統穩定運行。從業人員自身應加強專業知識學習，利用智能化監測信通做好日常的維護工作。工作中不斷總結思考，完善智能化方案，形成符合實際情況的高自動化水平、高穩定、高可用的系統，從而來提高發射臺的工作效率、保障安全播出。在建設過程中，需要注重其擴展性、全面性、便捷性及安全性，利用好5G技術推動我國廣播行業進入自動化、智能化時代。