廣播電視無線發射臺站遠程監控系統架構設計

韋德全

（西疇縣縣委宣傳部無線發射臺，云南 文山 663500）

0 引 言

隨著近年來我國廣播電視無線產業的不斷發展進步，國內每年有大體量站點建成并投入使用，所需的監控設備數量和建設規模與日俱增，部分舊的建設系統由于建設運行時技術較為落后，往往在與新廣播電視無線發射系統匹配使用時存在諸多問題，包含過度依賴中控單元而無法進行自主化管理、系統實踐利用性較差、系統數據利用效率較低、數據結構設置不合理、監控中心服務器集群技術落后以及業務操作切換時間過長等諸多難題，嚴重影響了廣播電視無線發射臺監控水平的快速提升[1]。另外，近年來隨著國內云技術產業在各行各業的不斷發展，云技術作為前沿技術，在廣播電視無線發射過程中也有較為廣泛的應用。因此，本文對廣播電視無線發射臺站遠程監控系統架構設計的探討和研究，具備重要的理論意義和現實價值。

1 廣播電視無線發射臺站遠程監控系統設計原則

廣播電視無線發射臺站遠程監控系統的設計過程，應嚴格秉持先進性、可靠性、智能化、可擴展性以及安全性等諸多原則。

先進性是指引進國內外先進技術工藝、設備和管理體系，采取先進的網絡連接技術將內網與監控網絡連接，確保廣播電視無線發射臺站遠程監控系統使用效率的最大化提升。同時，可建立監控系統的私有云管理平臺，利用硬件資源優化、軟件架構優化等轉變整個廣播電視無線發射臺站監控系統的管理機制，優化傳統模式下垂直業務管理方式帶來的效率不高的弊端[2]，以水平集成化的業務管理機制滿足業務快速增長的需要。

可靠性是指在整個網絡監控體系的架構設計中，應避免出現影響系統整體運轉的事故點，盡可能地降低系統中不同軟件或硬件之間的相互依賴性，避免不同模塊之間連接性過于緊密而導致全局故障。

智能性是指整個系統架構應更廣泛地收集設備數據、維護知識甚至是相關管理思路等，為技術維護人員提供決策管理辦法。

安全性是指廣播電視無線發射臺站遠程監控系統應有效遠離病毒攻擊或其他黑客攻擊，人員操作權限應獨立、分明，達到信息安全等級保護需要。可擴展性是指在未來的快速發展過程中，監控系統具備獲得數量上的擴展和功能上的擴充潛力和發展空間。

2 廣播電視無線發射臺站遠程監控系統架構設計

2.1 站內監控架構

站內監控架構主要應用分布式的扁平化監控管理技術，進一步提高整個監控站內的自動化管理水平。設計的系統架構如圖1所示。為最大限度地避免遠程監控系統內部不同設備之間邏輯結構過分集中于某一中控單元或總控單元，從而出現工控計算機出現故障而導致系統崩潰等問題，應將控制邏輯盡可能地下放至不同子控制單元。例如，將發射機的“1+1系統”或電力采集控制器系統等下放至不同模塊結構中，保證相互之間依賴性的降低。同時，在設計時可采取工業控制中常見的集散控制系統為處理器，網絡監控系統的核心基礎采取控制模塊，秉持功能分散和操作集中顯示等諸多原則，在總控單元功能達成的基礎上，避免子控制單元功能的無限擴大[3]。此外，站內監控設計應確保底層不同的控制設備之間盡可能地直接與被控制的小單元相互聯系，而不經過網絡結構體系的交換設備，避免網絡結構設備故障而造成整個監控系統的故障。同時，在控制系統設計中，應配置某一計算機作為數據信息的前置采集設備，加工和處理整個監控體系中不同設備的狀態甚至是預警信息等，最后整體上報至總監控平臺，最大限度地降低網絡傳輸數據量，從而減輕總控平臺的數據處理壓力，為站內運營維護提供遠程測試使用的冗余設備。

圖1 系統架構示意圖

2.2 站外網絡架構

目前，遠程監控系統的站外網絡架構主要采取基于TCP和IP通信協議的網絡通信模式，其可靠性將直接影響整個網絡監控體系的監控效果和監管安全。就可靠性來說，網絡監控系統的站外網絡架構模式可采取不同路徑的網絡傳輸機制，例如，利用專線私網或者自制數字微波網或公共網絡等主動模式，利用路由器優先級別的高低篩選可利用的路面鏈路發送數據，確保參數安全；系統設置可采取專線私網的方式，避免該監控系統的數據傳輸受到外界環境的不良影響，確保監控數據和信息傳遞的可靠性和穩定性。此外，站外網絡架構設計還應充分注意路由器使用規則和訪問機制的設置禁點，確保廣播電視無線發射臺站遠程監控網絡體系的安全。站外網絡架構如圖2所示[4]。

圖2 站外網絡架構示意

2.3 總平臺硬件架構

總平臺硬件架構以云平臺為底層架構支撐進行頂層設計，該技術通過廣域網或局域網上硬件設施參數的虛擬化設置，將大體量的硬件設施抽象軟化為能被計算機系統快速識別的參數資源，從而將硬件、軟件或是其他網絡資源等統一結合，實現資源之間的高度共享和數據之間的大容量存儲與處理等的托管功能。該技術在總控平臺上的服務對象是監控數據信息，因此，首先應確保監控數據的安全傳輸、數據傳遞穩定性和可靠性。因此，建立私有云體系，是確保遠程監控系統監控功能和管理目標實現的不二選擇。建立私有云監控平臺后，技術管理人員可通過融合，將整個監控系統內部將使用到的資源存儲于網絡體系中，避免某一計算機受到外網攻擊時產生信息泄露，甚至可利用私有云監控平臺，隨時隨地接收中心數據平臺的調查和控制等，由此提升網絡監管體系的利用效率，且有效降低監控系統的維護難度[5]。

2.4 軟件架構

廣播電視無線發射臺站遠程監控系統的軟件架構設計，傳統模式下絕大部分采取客戶端/服務器（Client/Server，C/S）架構設計模式，主要利用該架構設計更加固定的用戶群設置功能，增強整個監控系統對數據使用安全的控制能力，減少數據傳輸過程中的延時。但隨著近年來服務器、交換機等硬件設備通信能力的提升和軟件技術研發水平的快速增強，瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）架構體系在網絡平臺中的使用范圍逐步增大，其具有運營維護管理成本較低，且終端使用便捷性和安全性較高等諸多優勢，使其在與C/S架構體系的競爭中獲勝。因此，瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）架構體系成為當前廣播電視無線發射臺站遠程監控系統的首選。

在軟件設計方面，應考慮移動客戶端內置數量、設置位置和具體的連接方式。由于現階段智能手機的普及應用范圍遠遠高于其他電子設施，因此應充分利用智能手機監控系統和移動設備，形成相互聯合的物聯網體系，打破現有廣播電視無線發射臺站監控系統的運維管理模式，改變現階段的管理理念。技術人員可通過智能手機移動終端對監管畫面中的數據進行抓取，了解站點內置設備的運行參數、運行狀態和其他數據，并將收集到的數據與平臺內的標準數據進行對比，數據差異過大時自動發出預警推送信息，做到整個監管范圍內“人人監管、隨處監管、糾偏對比”，降低總控平臺管理人員的監控壓力，獲得監管工作的主動權。此外，在系統設備的維護過程中，監控人員還可進一步通過智能終端了解監控體系中的故障信息，通過私有云平臺的專家系統給出的設備解決對策或解決方案，解決并維護故障設備，且將故障設備的維護檢修記錄上傳至私有云平臺，作為專家數據庫良性循環和反饋的數據來源，為積累后期經驗添磚加瓦，從而提高廣播電視無線發射臺站遠程監控系統所有技術人員的維護管理水平。

3 遠程監控系統的主要功能實現

3.1 運行綜合管理平臺

廣播電視無線發射臺站遠程監控系統的綜合管理平臺運行，主要是對站點內部不同的監控模塊和整個監控系統的運行處理過程的統一管理和監控。不同模塊之間通過網絡交換設備連接到同一局域網中，核心業務的自動化管理模塊能夠通過不同模塊之間發生機制的自動控制，實現相關點之間的聯合行動，從而為監控網絡體系中相關管理功能的實現提供技術支撐。

3.2 核心業務自動化

核心業務的自動化管理模塊主要包含信源的切換管理、系統發射機的自動化監控體系、信號的自動監測和管理的自動化控制等諸多部分。通過對信號監測系統的分析可知，信號監測網絡系統監測前端主要采用嵌入式的混合結構模式，利用多通道、多任務甚至是多功能的刀片結構設置為其基礎，任意一刀片結構設置均采取嵌入式微處理器核心架構設計，通過對整個監控網絡體系覆蓋范圍內的射頻技術、模擬信號甚至是數字信號的綜合處理，實現對廣播電視無線發射臺站遠程監控網絡體系中所有數據的管理。

4 實際應用

以筆者所在單位為例，介紹監控系統的實際應用，部分監控設備如圖3所示。監控系統包括 50 kVA的柴油發電機、雙電源切換器、UPS自動電源配電柜，兩臺數字化300 W無線發射機和6臺多路電視衛星接收器，分別接收中星6A和中星6B衛星信號，并且接入編轉碼器、復用器、碼流切換器、碼流分配器等設備，再通過四臺300 W主備用發射機發送到50 m高的鐵塔上供縣城用戶接收24套數字電視節目，6套調頻廣播節目由8臺調頻發射機、14臺數字衛星接收機擔任發射工作任務，總共有8路調頻信號從臺站發出。

圖3 部分監控系統設備

5 結 語

廣播電視無線發射臺站遠程監控系統在設置過程中應秉持可靠性、數字化管理以及智能化控制等諸多基本原則，確保系統架構設計的科學性與合理性，同時應加強對廣播電視無線發射臺站站內監控系統、站外網絡架構、硬件架構以及軟件架構等的設計與優化，不斷增強遠程監控系統的管理功能和業務自動化處理功能，為廣播電視無線發射臺站遠程監控管理水平的快速提升打下更扎實的技術基礎。