廣播電視發射臺設備運行狀態監測系統的設計和實施

王 磊

（棗莊電視轉播臺，山東 棗莊 277000）

1 系統總體的方案設計

棗莊市棗莊電視轉播臺是本地區的核心發射臺，位于山東省棗莊市薛城區的胂頭山上，海拔近400米。承擔兩套中央地面數字電視及1套山東省地面數字電視的播出和棗莊廣播電視臺4套調頻廣播的播出任務。這7套節目的主備發射機加上3路自動倒換的供電系統、光纜及微波信號傳輸系統，使得發射臺的各系統變的非常復雜，為了有效地保障安全播出，我們對發射臺整體設計了一個設備運行狀態自動化的監測系統，以提高監測效率，提高設備維護效率，降低值班人員的工作強度[1]。

1.1 設計目標要求

（1）實現對全部發射機進行管理控制，包括遠程控制開、關機，主備機倒換，設定開機及關機的時間。

（2）對機房環境進行綜合監測，包括環境溫度、濕度和煙霧報警。

（3）對發射機正常運行狀態的數據進行采集，對設備運行中出現的故障和錯誤進行記錄和報警，對發射機監測數據進行存儲。

（4）對電力系統的運行數據進行監測記錄，包括每一路各相電壓、電流的數據，同時對異常數據進行報警。

（5）操作簡單，系統界面友好，值班人員都容易操作。

（6）系統具有可擴展性，根據未來工作的變化和需求，增加或調整監測功能。

1.2 系統的構成框架

整體系統概況起來主要由信息采集和信息處理兩部分部分組成，采用模塊化的方式設計。

1.2.1 硬件部分

系統以中心服務器為核心，設計了3個信息采集模塊，分別是發射機信息采集模塊、環境信息采集模塊和動力設備信息采集模塊。其中發射機信息采集模塊的功能是采集調頻發射和數字電視發射各主機和備機的運行狀態數據；環境信息采集模塊負責采集機房環境參數，包括溫度、濕度和煙霧數據；動力信息采集模塊采集低壓配電系統各部分的參數和運行狀態。通信設備模塊通過擴展接口實現系統對各發射機進行遠程控制。整體結構如圖1所示。

圖1 系統整體結構

1.2.2 軟件設計

軟件系統在Windows平臺下通過Chrome（版本64.0.0+）、FireFox（版本58.0+）和 Edge（版本16.0+）瀏覽器網頁技術實現，依據GY/T 113-93《中波及調頻、電視發射臺微機實時控制功能規范》標準設計，采用B/S架構、多權限、多模式、多平臺實時監管，具備多畫面分割顯示、信號質量監測、信源智能切換、發射機運行狀態實時監測和控制、天線倒換控制功能，環境電力監測等功能于一體，實現自動化的播出控制，最大限度地保障節目的安全播出，界面簡潔明了，容易操作。

系統通過IP及ASI接口輸入信號，監測傳輸節目服務的內容和質量。系統支持DTMB、CMMB、DVB和ATSC廣播電視標準；支持H.265、H.264、MPEG-2等視頻壓縮格式和通用音頻格式，包括MP3、AAC、AAC+、AC3等；支持不同的OTT視頻流協議，包括HLS、RTMP、RTSP等。

1.3 系統的實施和安裝

1.3.1 發射機信息采集模塊的設置

機房內共有11臺發射機，調頻廣播的4套節目主、備機加上公共備機共8臺調頻發射機，地面數字電視有3臺發射機，每臺發射機安裝1臺HS5150發射機智能指標采集測試器，將11臺發射機的數據讀出送入服務器。

1.3.2 環境信息采集模塊的設置

環境信息的采集使用HS5170系列動力環境數據采集器，在機房內設計了3處數據采集位置，8臺調頻發射機并排放置在機房的一側，距離較長，因此在調頻發射機的南北兩側設置2處采集和傳感器，3臺數字電視發射機在機房的另一端，位置比較集中，故設置了1處采集點。

1.3.3 電力信息采集模塊的設置

供電系統部分由3路構成，分別是2路市電和1路發電機應急供電，在配電柜內設有自動切換裝置。對供電系統各部分的數據的采集使用CAL81電力數據采集器，安裝在低壓動力柜中，設置3組。采用RS-485數字通信接口收集所有數據，支持MODBUS規約。實現對多電量的測量，包括頻率、相電流、相電壓、線電壓、線電流等。

1.3.4 遠程控制

系統通過數字微波系統與山下的服務器連接，采集到的數據同時送至山下的服務器，實現在辦公大樓與山上機房對設備運行狀態的同時監控，并相互作為備份，同時方便臺領導及技術主管隨時了解和處理設備運行狀態。數字微波系統的IDU和ODU采用NEC的iPasolink100/VR，系統的結構與傳統分體式微波結構一致，但融入了新型的交換、匯聚和流量管理等技術特點，通過IE瀏覽器進行設備的設置、監測和維護操作，有較高的可靠性。微波拋物面天線的直徑為1.2米，使用7955.25/8266.57 MHz的頻率進行傳輸。

2 實施過程中問題的解決

2.1 發射機信息采集模塊的安裝

2.1.1 調頻發射機部分

調頻發射機部分的安裝因為發射機的種類多，安裝過程比較復雜，機房內的8臺調頻發射機中，其中2臺為伊利諾斯發射機，3臺為RVR發射機，還有2臺同方吉兆發射機和1臺杭州眾傳發射機作備機。數據采集的方式都是利用發射機的R-232接口，通過USR-N510單串口，服務器將發射機數據轉換接入HS5150，再通過HS5150接入交換機再進入服務器。

在具體的實施過程中遇到不少的問題。伊利諾斯、同方吉兆和杭州眾傳的發射機接口協議比較完善，軟件系統比較容易采集到發射機運行數據。而在3臺RVR發射機上則遇到一些問題，我臺使用的RVR發射機是早期出廠的產品，接口協議不完善，通過現有的接口只能得到激勵器的工作參數，功放部分和整機的工作參數無法采集。通過與生產廠家反復溝通，對R232接USR-N510單串口服務器的電纜進行了改造，最終采集到了3臺RVR發射機的運行數據。改造后的傳輸電纜電路原理如圖2所示。

圖2 PTX到HC電纜電路圖

2.1.2 數字電視發射機部分

3臺數字電視發射機為同方吉兆生產的1 kW發射機，該發射機接口比較完備，通過RJ45接口傳輸，但是發射機只設置了一個RJ45接口，此接口用于發射機運行數據回傳到省播控中心，為了解決本地數據采集問題，在3臺發射機上為每1臺發射機增設了1臺DS-3E1050-E交換機，解決多路數據的采集需求。

2.2 環境信息采集模塊的安裝

環境數據采集點，主要是根據機房整體結構和發射機的布局進行設置。考慮到機房直接引起火情的可能性較低，而發射機出現故障引起的煙霧的可能性相對大一些，我們把煙感的安裝位置設置在距離發射機較近的位置。

調頻發射機共8臺，這8臺調頻發射機排在一排占據了機房一側，故在調頻發射機的左右兩側的上方設置了2個采集點，數字電視發射機上方設置1處。PT100+高分子溫濕度傳感器和HM-613PC-4煙霧傳感器為1組，將這3組傳感器接入HS5170動力環境數據采集器，與交換機相連。

2.3 系統結構圖

圖3 系統結構圖

3 系統使用簡介

軟件為HS5300-II監控系統，該系統設計為7×24小時不間斷監測管理的監管系統。

3.1 登錄系統

打開瀏覽器，在URL地址欄輸入HS5300-II中控管理平臺網址，回車后瀏覽器顯示系統登錄界面，可以選擇賬號密碼登錄或者指紋登錄。選擇賬號密碼登錄，需要輸入正確的用戶名和密碼，單擊“登錄”按鈕，即可完成用戶身份驗證，進入系統應用界面。系統根據不同用戶身份的設定了不同的權限，臺長和技術主管身份具有主備機倒換的權限，而普通工作人員只有查看數據和開關機的權限。如圖4所示。

圖4 登錄界面

3.2 進入設備管理

在系統主頁鼠標左鍵單擊“發射機項”，進入發射機功能頁面，發射機總覽界面會展示發射機的主要參數，并分為分組視圖和列表視圖2種展示方式，鼠標左鍵單擊“分組視圖”按鈕和“列表視圖”按鈕，可以切換視圖。圖5為目前系統正在工作時的界面，4臺調頻主發射機和3臺數字電視發射機處于工作狀態，它們的顏色為亮色，未工作的備發射機顯示為灰色。工作狀態的發射機的名稱、輸出功率、駐波比及反射功率等主要技術參數顯示在圖標上。如圖5所示。

圖5 系統工作時界面

3.3 調看發射機的詳細數據

在系統主頁鼠標左鍵單擊“發射機項”，進入發射機功能頁面，鼠標放到左頁面邊緣會彈出菜單，左鍵單擊“詳情”，進入發射機詳情界面。發射機詳情界面會展示各發射機所有的詳細數據。鼠標左鍵單擊頁面右上角，選擇發射機，可查看該發射機的詳情，左鍵單擊“開機”按鈕或者“關機”按鈕，可實現所選發射機的開機或關機。

3.4 調看動力及環境數據

在系統主頁鼠標左鍵單擊“環境監測”，進入環境監測功能頁面，環境監測總覽界面左邊是電力模塊，顯示供電系統的主要數據；右邊是環境模塊，顯示環境數據。鼠標左鍵點擊各電力模塊右上角設置按鈕 ，可以自行選擇展示除基礎數據外的其他數據。如圖6所示。

圖6 專業評價機制

圖6 環境監測頁面

4 結束語

項目完成后已經正常運行了2年多，通過系統的安裝運行，實現了對棗莊電視轉播臺胂頭山發射機房11臺調頻及數字電視發射機運行狀態、動力及機房環境的自動化監測。當任何一個關鍵部位出現故障時，系統都會通過音響報警，值班人員可以做到第一時間及時反應，極大縮短了停播時間，提高了對發射機的監控效率，有效降低了值班人員的工作負擔。每周技術主管對發射機的歷史運行數據進行分析對比，有效地實現了對設備故障的提前預判，把故障消滅在萌芽中，解決了設備帶病運行的隱患，為安全優質播出提供了強有力的技術保障。