廣播電視發射臺自動化管理系統的整體架構與運行環境分析

劉 霽

(河南廣播電視臺無線電臺管理中心，河南 鄭州 450003)

0 引言

廣播電視發射臺一般由房屋建筑、動力系統及工藝系統組成。其中，技術系統是一個包括發射機、傳輸調度和天饋線系統的綜合設施系統，系統的維護管理工作量大，對專業技術人員的素質要求高。全臺自動化管理系統的建立，可將技術人員從大量重復、煩瑣的工作中解脫出來。另外，由于自動化管理系統具有操作一致性的特點，可以避免人為因素造成的停播、錯播、劣播事故，提高了發射臺的工作效率[1]。

1 自動化管理系統整體架構

自動化管理系統由運行綜合管理子系統、核心業務自動化管理子系統、電力自動化子系統、公共業務自動化子系統、辦公自動化子系統及對外接口設備組成。

1.1 運行綜合管理子系統

運行綜合管理子系統實現對臺內各自動化系統運行和相應的業務處理過程的統一管理和監控，完成對臺內播出發射業務的實時監控，主要包括對核心業務自動化系統、電力管理自動化子系統和公共業務自動化管理子系統的管理。運行綜合管理子系統可以接收來自上級管理機構的調度令和運行圖，并下發給各自動化子系統，同時，接收各自動化子系統的設備運行狀態信息，完成對全臺各自動化子系統的監控和管理。

1.2 核心業務自動化管理子系統

核心業務自動化管理子系統的主要作用是完成發射機管理、節目傳輸調度、天線交換調度和節目監測的自動化，確保高質量、滿功率、滿時間地完成節目發射任務。

1.3 電力自動化子系統

電力自動化子系統主要指對發射臺內各種電力設施進行監控和管理，對關鍵的電氣指標數據進行采集。管理監控對象包括：變壓器、開關柜、電源凈化保障設備等，對不宜控制的設備只進行監測。

1.4 公共業務自動化子系統

公共業務自動化子系統指的是發射臺內各配套設施系統以及保障發射臺內安全可靠的運行環境，主要包括消防監測、環境監測、安全防范管理等。

1.5 辦公自動化子系統

辦公自動化子系統包括電子郵件、視頻會議、人事管理、設備管理、檔案管理、車輛管理、考勤管理、公文流轉、庫房管理等，各臺站可根據實際情況增加或減少內容。

1.6 對外接口設備

作為全臺對上級管理機構的接口，發射臺站自動化系統應具備遠程管理接口，上級機構通過專用網絡完成對發射臺的管理，并根據需要完成控制功能，實現全局范圍內的調度和管理。

2 自動化管理系統的分層模型

按照臺站自動化系統的邏輯層次來分，可將發射臺自動化系統劃分設備層、控制層和管理層。

2.1 設備層

設備層主要是指自動化系統的各個被控對象，包括發射臺內需要實施自動化控制的各種設備，如：電視、調頻、中波及短波發射機；接收機、節目切換矩陣、信號分配器等節目傳輸調度設備；信號采集器等節目監測設備；天線交換開關；饋線測溫光纖；變壓器、高壓開關柜、低壓配電柜、穩壓電源、UPS和柴油發電機等電力設備；攝像頭、入侵報警器、巡更設備、門禁等安防監控設備；溫濕度傳感器、水浸傳感器等環境監測設備。

2.2 控制層

控制層主要包括各種執行機構、邏輯控制設備和嵌入式計算機等智能控制設備，直接完成對各被控設備的管理和控制，主要包括對設備層進行信號采集、控制以及傳輸信號的設備，主要實現：(1)信號采集。完成對設備層信號的采集。(2)設備控制。完成對設備層設備的控制功能。(3)信號傳輸。將采集的設備層信號傳輸到管理層。

2.3 管理層

管理層包括運行綜合管理子系統以及對設備管理的各類管理主機。

3 發射臺自動化管理系統的實現

3.1 核心業務自動化管理子系統的實現

核心業務自動化管理子系統包括發射機管理、節目傳輸調度、節目監測和天線交換4大模塊[2]。

3.1.1 發射機管理

發射機管理主要包括發射機管理主機和發射機控制器等。對具備智能通信接口的發射機，發射機管理主機通過智能通信接口管理發射機；對不具備智能通信接口的發射機，通過發射機控制器實現對發射機的管理。

管理主機通過智能控制器采集、儲存發射機的各種實時參數數據，完成發射機數據統計、報表生成、故障分析和綜合信息管理。智能控制器可實現發射機的各種控制功能，同時實現發射機異態報警功能。

3.1.2 節目傳輸調度

節目傳輸調度模塊主要包括節目傳輸管理主機、節目傳輸設備和節目調度設備等。節目傳輸管理主機通過智能通信接口控制節目傳輸設備、節目調度設備，管理節目的選擇和調度[3]。

3.1.3 節目監測

節目監測模塊主要包括節目監測主機、各信號采集點分配設備等，主要監測節目源信號、發射前信號和開路信號。節目傳輸和監測管理流程，如圖1所示。

圖1 節目傳輸和監測管理流程

3.1.4 天線交換

天線交換模塊主要包括天線交換主機、交換開關控制器和交換開關等。天線交換主機根據運行圖，通過交換開關控制器控制交換開關的倒換，實現與發射機的互鎖。

在廣播發射臺中，由發射機產生的大功率射頻信號在通過饋管傳送到發射天線的路由中，發射機與饋管的連接、饋管彎頭、功分器和電纜接頭等部分均存在接點。在長期連續運行中，這些接點會產生接觸不良的情況，在大功率射頻信號傳輸過程時，這些接觸不良的接點會產生溫度過熱的現象，輕者造成信號中斷，重者引發火災，嚴重影響發射系統的安全運行。天線交換模塊在實現自動切換的同時，還要對傳輸饋線主要節點上的溫度實時監測。當溫度異常時，該模塊能自動切換或報警。

3.2 公共業務自動化子系統的實現

公共業務自動化子系統指的是臺內各配套設施系統的自動化管理，主要包括環境監測、消防監測和安全防范管理。

3.2.1 環境監測模塊

環境監測系統包括監測主機和各種傳感器。在發射臺主要技術用房布置溫度和濕度傳感器，監測各技術用房的溫度和濕度，保證各技術系統正常運行環境。溫濕度傳感器宜布置在發射機房、交換開關室、弱電設備間、柴油發電機室、電力變壓器室、電力開關室及其他需要溫濕度監測的房間。對于南方多雨地區的發射臺或某些高山臺可安裝水浸傳感器來檢測機房進水情況。對于水冷的發射機可在適當的位置安裝漏水檢測電纜或傳感器，能及時發現和處理漏水情況[2]。

3.2.2 安防監控模塊

安防監控模塊主要包括安防監控管理主機、巡更、出入口控制、電視監控、入侵報警和相關前端設備等。根據管理模式實現各設備間聯動，完成安全防范功能。

3.2.3 空調系統接口

根據各發射臺工藝系統采用的空調系統形式的不同，應要求各空調設備具備通信控制接口和相應控制功能。對于無人臺站應根據環境監測系統的情況自動完成對各種設備的控制，主要包括通風機啟停、溫度調節、空調設備運行狀態監控等。對于有人臺站可以人為控制各空調設備的運行，亦可自動控制運行。

3.2.4 消防報警的接口

消防報警系統應具備開放的接口協議，可接入綜合管理系統，完成與其他系統的聯動。

3.3 電力自動化子系統的實現

電力管理子系統主要包括電力管理主機、電力控制采集設備等。發射臺有電力綜保系統時，電力管理主機與其通信，采集電力系統狀態及參數；發射臺沒有電力綜保系統時，電力管理主機通過電力控制采集設備采集變壓器、高壓開關柜、低壓配電柜、穩壓電源、UPS電源和柴油發電機的各項數據，控制低壓配電柜、穩壓電源、UPS電源和柴油發電機。

3.4 辦公業務自動化管理子系統

辦公業務自動化管理子系統與核心業務的自動化網物理隔離，沒有條件的地方也可通過防火墻、網關進行隔離。各臺站可根據實際情況增加或減少內容。在具備一個上級管理中心、多個臺站的發射臺自動化系統建設中，發射臺內自動化系統通過防火墻、路由器等接口設備，采用專用線路、租用的透明電路等有線通信方式，與上級管理機構進行通信(采用其他通信方式時，必須確保通信鏈路的安全)，實現統一管理。上級管理機構負責管理、維護下級無人或有人留守發射臺站，下達運行圖和各種監控命令，通信協議宜采用TCP/IP協議[3]。

3.5 運行綜合管理子系統的實現

運行綜合管理子系統主要包括數據庫服務器、應用服務器、客戶端和標準時間授時設備等，其中應用服務器和客戶端之間可采用C/S，B/S等軟件架構。采用標準時間授時設備對發射臺自動化系統進行統一校時。

運行綜合管理子系統對發射臺自動化系統各部分的運行和業務處理過程進行統一管理和監控，從而實現系統各部分之間信息資源的共享與管理、系統各部分的互操作和快速響應與聯動控制。管理主機根據不同的管理功能分為：發射機管理主機、節目傳輸調度主機、節目監測主機、天線交換主機、電力監測主機、安防監控主機、環境監測主機等。實現以下功能：(1)管理本模塊的控制層設備或設備層設備。(2)存儲本模塊的管理數據、監控數據、監測數據、運行圖和應急預案。(3)報表功能。(4)根據系統運行圖或應急預案完成控制功能，接受運行綜合管理系統的統一管理。(5)根據需要將自動化管理數據回傳至上一級管理系統。

3.6 系統服務功能

Web服務為客戶端提供監控網頁界面，完成客戶端與數據庫的信息交互；數據處理服務可匯總各發射臺傳送的各類數據，完成數據計算、數據判別、數據存儲等功能；報警服務支持GSM，CDMA短信報警；數據庫維護服務功能可實現對數據庫的日常維護；自動報表服務功能可定時生成報表。

4 結語

發射臺自動化管理系統是實現安全播出、提高管理效率、確保覆蓋效果的重要手段，是現代科技應用到發射臺的必然趨勢。但是，人的因素是決定一切的因素，再先進的設備系統也不能取代一切，仍需要專業技術人員按規程操作和精心維護，否則，設備系統也不一定能很好地發揮作用。