廣播發(fā)射臺(tái)信號(hào)源管理系統(tǒng)組成架構(gòu)及應(yīng)用場(chǎng)景探析

余 劍

（浙江省中波發(fā)射管理中心開(kāi)化廣播轉(zhuǎn)播臺(tái)，浙江 衢州 324300）

0 引言

廣播的發(fā)展史也是廣播設(shè)備的更迭史。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，智能化管理模式已逐步應(yīng)用到廣播發(fā)射臺(tái)，把一個(gè)個(gè)發(fā)射臺(tái)“孤島”連成一片，為“有人留守、無(wú)人值班”的管理模式奠定基礎(chǔ)。廣播發(fā)射臺(tái)的核心業(yè)務(wù)管理是一項(xiàng)繁雜又重復(fù)的工作，特別是信號(hào)源系統(tǒng)的調(diào)度管理，容易因人為管理疏漏而出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致錯(cuò)播、劣播及空播事故。智能化管理系統(tǒng)具有全天候、全方位、精細(xì)化管理的特點(diǎn)，可以對(duì)包括信號(hào)源管理在內(nèi)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)進(jìn)行精準(zhǔn)化管理，將工作人員從重復(fù)性的工作中解脫出來(lái)，最大限度地避免播出事故發(fā)生，不僅提高了安全播出水平，而且大大節(jié)省了人力資源和物力資源[1]。

1 信號(hào)源管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則與主要功能

1.1 設(shè)計(jì)原則

信號(hào)源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想是：信源調(diào)度不應(yīng)影響到播出系統(tǒng)的其他功能；無(wú)論在任何情況下，信號(hào)源系統(tǒng)的機(jī)械部分或者自動(dòng)切換部分都應(yīng)具備故障處理措施；所有信源都應(yīng)有主用信號(hào)、備份信號(hào)和冗余信號(hào)；音頻智能切換器應(yīng)具備音頻質(zhì)量判斷、音頻對(duì)比、時(shí)序監(jiān)測(cè)、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出以及數(shù)字音頻流輸入輸出功能。

1.2 主要功能

信號(hào)源管理系統(tǒng)的主要功能有：通過(guò)音頻智能切換設(shè)備實(shí)現(xiàn)多路音頻信號(hào)的切換，每個(gè)頻率（頻點(diǎn)）應(yīng)配置一套切換系統(tǒng)（設(shè)備）；支持多路數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的輸入、輸出，在判別信號(hào)有無(wú)和音頻質(zhì)量時(shí)，除了對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行判斷，還可把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)進(jìn)行模擬層面的判斷；主路信號(hào)源通道具有斷電直通功能，當(dāng)單個(gè)設(shè)備故障，保證信號(hào)源處于接通狀態(tài)；對(duì)音頻信號(hào)的大小、有無(wú)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，音頻信號(hào)異常時(shí)，系統(tǒng)實(shí)施切換并進(jìn)行報(bào)警處理；系統(tǒng)應(yīng)支持本地及遠(yuǎn)程監(jiān)看和控制管理，本地或遠(yuǎn)程都可以監(jiān)測(cè)播出信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)、電平等信息；系統(tǒng)應(yīng)具備錄音觸發(fā)功能和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能；系統(tǒng)應(yīng)具備自定義監(jiān)聽(tīng)和循環(huán)監(jiān)聽(tīng)功能，能夠?qū)o(wú)線接收的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)和信號(hào)質(zhì)量分析[2]。

2 信號(hào)源管理系統(tǒng)組成架構(gòu)

信號(hào)源管理系統(tǒng)由監(jiān)控主機(jī)、智能切換器、音頻處理器、監(jiān)聽(tīng)監(jiān)視設(shè)備、跳線盤(pán)及客戶端等設(shè)備組成。信號(hào)源的管理包括節(jié)目信號(hào)的接收、信號(hào)質(zhì)量判斷、音質(zhì)處理及選擇切換。當(dāng)信號(hào)減弱、中斷時(shí)，管理系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)設(shè)的切換操作，同時(shí)給出報(bào)警信號(hào)，提醒工作人員進(jìn)行相應(yīng)的處理。圖1 為廣播發(fā)射臺(tái)信號(hào)源管理系統(tǒng)連接示意圖。

圖1 廣播發(fā)射臺(tái)信號(hào)源管理系統(tǒng)連接示意圖

2.1 監(jiān)控主機(jī)

廣播發(fā)射臺(tái)信號(hào)源處理系統(tǒng)可以是單獨(dú)的管理系統(tǒng)，也可以是發(fā)射臺(tái)業(yè)務(wù)綜合管理系統(tǒng)的子系統(tǒng)。監(jiān)控管理主機(jī)與音頻切換設(shè)備和音頻處理設(shè)備實(shí)現(xiàn)協(xié)議通信，一方面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)音頻信號(hào)的質(zhì)量，另一方面根據(jù)需要對(duì)切換設(shè)備進(jìn)行控制。

2.2 智能切換器

智能切換器不僅可以實(shí)現(xiàn)本機(jī)操作控制，還可以通過(guò)管理系統(tǒng)進(jìn)行操作控制。廣播發(fā)射臺(tái)的信號(hào)源有多種輸入方式，目前比較常用的有衛(wèi)星信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)信號(hào)兩種。廣播發(fā)射臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)多以光纖的形式進(jìn)入發(fā)射臺(tái)，因此網(wǎng)絡(luò)信號(hào)也稱(chēng)光纖信號(hào)。除此之外，還有本地的調(diào)頻信號(hào)、微波信號(hào)以及用于冗余備份的信號(hào)。正常情況下，智能切換器根據(jù)需要選擇切換所需的播出信號(hào)。主用信號(hào)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，切換器將斷開(kāi)主用信號(hào)，切換至預(yù)設(shè)的備份信號(hào)或者墊音信號(hào)，維持節(jié)目的正常播出。

2.3 音頻處理器

音頻處理器的主要功能是對(duì)節(jié)目信號(hào)進(jìn)行限幅壓縮、音色調(diào)整等處理。由于廣播信號(hào)來(lái)源不同，信號(hào)的大小、音色不盡相同，忽大忽小的音頻信號(hào)可能造成發(fā)射機(jī)工作不穩(wěn)定，過(guò)多的低頻成分會(huì)造成發(fā)射機(jī)過(guò)載保護(hù)。節(jié)目信號(hào)在進(jìn)入發(fā)射機(jī)之前，應(yīng)進(jìn)行壓縮限幅和音色調(diào)整處理，以確保發(fā)射機(jī)穩(wěn)定的工作。限幅壓縮和音色調(diào)成可以在本機(jī)上實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)管理系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整[3]。

2.4 監(jiān)聽(tīng)監(jiān)視設(shè)備

監(jiān)聽(tīng)設(shè)備指監(jiān)聽(tīng)音響，包括解碼器、功放器及音箱等設(shè)備。監(jiān)聽(tīng)設(shè)備可輸入外部的各類(lèi)型廣播節(jié)目信號(hào)，也可輸入無(wú)線射頻信號(hào)。監(jiān)視設(shè)備包括調(diào)幅度監(jiān)測(cè)儀和音頻監(jiān)測(cè)儀。調(diào)幅度監(jiān)測(cè)儀可以顯示發(fā)射機(jī)調(diào)幅度的大小，音頻監(jiān)測(cè)儀可顯示無(wú)線接收經(jīng)解調(diào)后的音頻信號(hào)大小。調(diào)幅度和音頻信號(hào)大小通過(guò)柱狀電平顯示，使機(jī)務(wù)人員可以很直觀地了解當(dāng)前情況下發(fā)射機(jī)調(diào)幅度的大小和音頻信號(hào)的大小。

2.5 跳線盤(pán)

跳線盤(pán)是信號(hào)源管理系統(tǒng)各設(shè)備輸入、輸出信號(hào)線的駁接點(diǎn)，也就是各種信號(hào)的樞紐點(diǎn)。為了提高信號(hào)源的傳輸質(zhì)量，跳線盤(pán)接點(diǎn)不僅要牢固可靠，還應(yīng)具備抗干擾功能。

2.6 客戶端設(shè)備

客戶端也稱(chēng)工作站，包括本地客戶端、異地客戶端兩種。管理人員可通過(guò)客戶端調(diào)取設(shè)備工作參數(shù)和工作狀態(tài)，對(duì)信號(hào)源設(shè)備進(jìn)行操作控制。

3 管理系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景

3.1 信號(hào)源的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

為確保發(fā)射臺(tái)信號(hào)源安全可靠傳輸，對(duì)主要傳輸環(huán)節(jié)均需實(shí)時(shí)監(jiān)聽(tīng)、監(jiān)視和監(jiān)測(cè)。監(jiān)聽(tīng)、監(jiān)視和監(jiān)測(cè)主要分為3 級(jí)：一是對(duì)每種傳輸方式的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)、監(jiān)視和監(jiān)測(cè)，二是對(duì)各個(gè)信號(hào)切換點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)、監(jiān)視和監(jiān)測(cè)，三是對(duì)開(kāi)路信號(hào)（無(wú)線接收經(jīng)解調(diào)的廣播信號(hào)）進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)、監(jiān)視和監(jiān)測(cè)。圖2 為廣播發(fā)射臺(tái)信號(hào)源流程監(jiān)聽(tīng)、監(jiān)視與監(jiān)測(cè)示意圖，柱狀圖下方箭頭代表監(jiān)測(cè)信號(hào)流向。

圖2 廣播發(fā)射臺(tái)信號(hào)源流程監(jiān)聽(tīng)、監(jiān)視與監(jiān)測(cè)示意圖

信號(hào)源流程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將信號(hào)調(diào)度、信源監(jiān)測(cè)、與信源鏈路設(shè)備整合在一起，實(shí)現(xiàn)節(jié)傳、監(jiān)測(cè)及故障告警分布式集中控制管理，確保值機(jī)人員在有人或無(wú)人情況下直觀地掌握設(shè)備工作狀態(tài)。節(jié)傳監(jiān)測(cè)鏈路展現(xiàn)的是發(fā)射臺(tái)信號(hào)源實(shí)際鏈路流程，能顯示當(dāng)前情況下信號(hào)的流程及工作狀態(tài)，根據(jù)監(jiān)管需要可任意選擇音頻監(jiān)測(cè)、監(jiān)聽(tīng)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、監(jiān)聽(tīng)[4]。

3.2 信號(hào)源的切換

管理系統(tǒng)對(duì)信號(hào)電平大小進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)信號(hào)電平幅度在一定的時(shí)間內(nèi)小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，則判斷為無(wú)信號(hào)，管理系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。如果是主信號(hào)丟失，系統(tǒng)將信號(hào)切換至備用信號(hào)。當(dāng)主用信號(hào)恢復(fù)正常，管理系統(tǒng)將自動(dòng)切換到主用信號(hào)。圖3為切換器切換原理示意圖。

圖3 廣播發(fā)射臺(tái)信號(hào)源切換器切換原理示意圖

3.3 音頻編碼處理

為了保證信號(hào)傳輸?shù)谋Ｕ娑龋壳皬V播發(fā)射機(jī)都具備數(shù)字信號(hào)輸入功能，可根據(jù)需要人工選擇輸入模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)。信號(hào)源管理系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)輸入，音頻切換器具有模/數(shù)雙重標(biāo)準(zhǔn)判斷功能。當(dāng)輸入模擬信號(hào)，輸出維持模擬信號(hào)；當(dāng)輸入數(shù)字信號(hào)，輸出端切換為數(shù)字信號(hào)輸出。模數(shù)鑒別及切換是利用模/數(shù)信號(hào)的幀格式特征、鎖相狀態(tài)、奇偶效驗(yàn)及循環(huán)冗余校驗(yàn)（Cyclic Redundancy Check，CRC）等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)的，這里不再贅述[5]。

3.4 信號(hào)源墊音功能

當(dāng)意外原因造成所有信號(hào)中斷，為了避免空播事故，系統(tǒng)可調(diào)用預(yù)存的音頻文件進(jìn)行補(bǔ)音。補(bǔ)音的音頻可以為音樂(lè)節(jié)目，也可以為單音頻（1 kHz）信號(hào)。

3.5 信號(hào)質(zhì)量的判斷與選擇

信號(hào)質(zhì)量通過(guò)信號(hào)電平大小和一定時(shí)間內(nèi)平均值兩個(gè)條件來(lái)判斷。一是判斷信號(hào)電平的大小，當(dāng)信號(hào)電平低于設(shè)定閾值時(shí)即判定為無(wú)信號(hào)或信號(hào)太小；二是對(duì)一定時(shí)間內(nèi)平均電平大小進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)平均電平值小于設(shè)定值時(shí)即判定為信號(hào)丟失。信號(hào)電平輸入、輸出監(jiān)測(cè)對(duì)比如圖4 所示。通過(guò)對(duì)比可以看出，在一定的時(shí)間內(nèi)，信號(hào)頻譜發(fā)生很明顯的變化，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的幅度、相位、CRC 等參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，得出監(jiān)測(cè)結(jié)果。一旦出現(xiàn)問(wèn)題，管理系統(tǒng)立即按照預(yù)設(shè)的程序進(jìn)行信號(hào)選擇和切換。

圖4 信號(hào)電平輸入、輸出監(jiān)測(cè)對(duì)比圖

3.6 廣播節(jié)目多路音頻監(jiān)測(cè)漫錄系統(tǒng)

對(duì)于廣播節(jié)目信號(hào)質(zhì)量好壞的監(jiān)測(cè)，需要值機(jī)員實(shí)時(shí)監(jiān)看設(shè)備界面和參數(shù)柱狀圖，監(jiān)聽(tīng)音箱的音質(zhì)，這種情況適用于單個(gè)節(jié)目。在多節(jié)目、多信源監(jiān)測(cè)的情況下，人的監(jiān)管能力顯然已經(jīng)不足。針對(duì)這種情況，建立一套廣播節(jié)目多路音頻監(jiān)測(cè)漫錄系統(tǒng)，可以全方位監(jiān)聽(tīng)所有節(jié)目信號(hào)，也可以對(duì)信號(hào)異常部分進(jìn)行錄制保存，便于工作人員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并有針對(duì)性地處理。

3.7 廣播節(jié)目錯(cuò)播/插播監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)

防錯(cuò)播/插播監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)是針對(duì)發(fā)射臺(tái)某套節(jié)目的所有信源信號(hào)和監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)之間的內(nèi)容識(shí)別。傳統(tǒng)的音頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只能監(jiān)測(cè)節(jié)目有無(wú)、音頻大小，且需要通過(guò)值班人員人耳監(jiān)聽(tīng)來(lái)判別播出信號(hào)的準(zhǔn)確性，這樣極易造成錯(cuò)播、插播無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)。錯(cuò)播/插播監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)節(jié)目信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)輸出的信號(hào)與輸入的信號(hào)不一致時(shí)實(shí)施語(yǔ)音報(bào)警，并進(jìn)行錄音儲(chǔ)存。系統(tǒng)無(wú)須人耳監(jiān)聽(tīng)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)插播、錯(cuò)播信號(hào)以及無(wú)節(jié)目純?cè)肼曅盘?hào)，具有高穩(wěn)定性、高準(zhǔn)確性、高可靠性等特點(diǎn)，特別是對(duì)于部分臺(tái)站信源之間的高動(dòng)態(tài)延時(shí)也可以完美解決[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

廣播發(fā)射臺(tái)智能化管理系統(tǒng)的應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)安全播出、提高管理效率的重要手段。然而依托智能化管理，也不能忽略了人工管理。再先進(jìn)的管理系統(tǒng)，也只是一種輔助管理手段，人才是決定一切的因素。只有人的精心維護(hù)和規(guī)范化使用，才能最大化發(fā)揮智能化管理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。