廣播電視發射臺集中監控客戶端系統設計

王建海

(介休市融媒體中心,山西 介休 032000)

0 引言

現如今,隨著廣播電視行業的發展,面臨著廣播電視無線發射臺站數量持續增加與監管人員相對有限的矛盾。 只有推動無線發射臺的集中監控管理,才能在滿足當前廣播電視行業發展趨勢的同時,緩解乃至解決相關矛盾問題。 本文以某地區現有廣播電視無線發射臺站遠程監控系統為基礎,提出一種廣播電視發射臺集中監控客戶端系統設計方案,為后續該地區無線發射臺站集中監控客戶端設計提供方案參考。

1 客戶端系統總體架構設計

廣播電視發射臺集中監控客戶端系統基于TCP/IP 通信協議,采用C#語言,結合Flash 動畫視頻技術共同完成客戶端界面設計,系統后端數據庫采用SQL Server 數據庫。 具體系統設計以某地區現有廣播電視無線發射臺站遠程監控系統為基礎,結合遠程監控系統基本結構,將遠程監控系統的子系統分為發射機、信號源、環境、電力等4 個子系統[1];數據采集服務端通過采樣和讀取設備協議對各子系統數據進行采集,采集后的狀態數據和告警數據封裝成統一的數據幀格式,通過傳輸網絡將數據傳輸至集中監控客戶端系統,如圖1 所示。

圖1 廣播電視發射臺集中監控客戶端系統基本架構

2 客戶端系統數據采集與處理

2.1 數據采集方式

數據采集服務采集分析各子系統數據后,將所有采集數據封裝在統一格式的數據幀內,再通過傳輸網絡傳遞至遠程客戶端。 此過程中,無線發射臺站上傳數據的方式主要包括主動上報和查詢響應兩種。 其中主動上報是指臺站定期向客戶端遠程主機上報實時數據;數據查詢響應則是客戶端系統將數據查詢指令下發到指定設備端,設備端接收到數據查詢指令后實施數據查詢響應,并將查詢結果反饋給客戶端系統[2]。

2.2 數據采集器設計

數據采集服務器主要由數據采集器和數據采集程序兩部分共同組成。 其中數據采集器主要用于向無法提供協議數據的臺站設備進行狀態數據采集,而數據采集程序則用于實現可提供協議數據的臺站設備數據直接獲取。

如圖2 所示,臺站設備待采集狀態信號由數據采集器的信號輸入口輸入,當輸入電壓信號超過閾值時,則圖中1→2 導通,進而實現4→3 導通,利用此原理實現臺站設備狀態信號采集[3]。 具體設計中,數據采集器主要用于發射機電源狀態、激勵器狀態、功放狀態等實時狀態信息的快速獲取。

圖2 狀態信號采集原理

2.3 發射機及子系統數據采集

2.3.1 發射機數據采集

發射機數據采集主要包括發射機入射功率和發射機反射功率兩種數據,其中入射功率數據為設備到電感線圈之間的所有功率之和,直接反映發射機的工作狀態;反射功率則是指未被負載吸收的入射功率。這兩種功率參數均輸入定向耦合器,定向耦合器根據功率輸入和輸出方向獲取發射機入射功率和反射功率耦合直流電壓。

2.3.2 電力子系統數據采集

電力子系統數據采集主要包括市電數據采集、發電機數據采集、UPS 蓄電池數據采集。 其中市電數據參數為三相電壓值和三相電流值;發電機數據參數為電壓、電流、油壓、油位、水溫、頻率、型號等;UPS 蓄電池數據參數為輸入/輸出電壓、輸送電流、單節/多節電池電壓、環境溫度及輸入頻率等。

2.3.3 環境子系統數據采集

環境子系統數據采集主要包括電力機房環境數據、發射機房環境數據、信號源機房環境數據,主要監控環境數據為機房溫度、濕度、明火、煙霧、門禁(視頻)等數據。

2.3.4 信號源子系統數據采集

如圖3 所示,信號源子系統主要接收信號包括衛星接收機數據、網絡機頂盒數據、微波接收機數據以及光接收解碼器數據,信號源切換器支持4 路數據的同時輸入,并根據需求優先輸出1 路正常信號,信號源子系統拆除程序對輸出信號進行采集,采集數據輸出至客戶端系統后,用戶可通過客戶端系統訪問4 路信號數據。

圖3 信號源子系統結構

3 客戶端系統告警分析與處理

3.1 系統告警處理流程

客戶端系統告警處理主要包括告警信息分類、告警信息去重、告警信息關聯、告警分級等流程。

(1)告警信息分類:告警信息處理模塊對臺站告警屬性信息進行綜合分析后,根據告警信息屬性對所有信息進行分類處理。

(2)告警信息去重:告警信息去重機制為在臺站設備產生告警信息時開始計時,在確認告警信息持續時間超過10 s 后判定告警信息真實存在;恢復正常判定則是在告警信息消失后開始計時,確認告警信息消失時間超過30 s 后則判定為臺站恢復正常[4]。

(3)告警信息關聯:臺站內各種設備之間相互關聯,經常會出現一臺設備故障產生多條告警信息的情況,為更快速發現故障問題,客戶端系統應對相關告警信息進行告警關聯,以此篩選出真正的告警項。

(4)告警分級:根據告警信息對臺站運行的影響程度實施告警信息分級。 設計中主要將告警信息分為一級和二級兩個級別,其中一級告警會直接影響臺站的安全播出,說明需要馬上檢修處理;二級告警則對安全播出影響較小,可根據實際處理。

3.2 臺站告警上傳及數據幀格式

告警設備數據幀采用“幀頭+幀體”格式,其中幀頭包含發射機的各類屬性信息,幀體包含設備的具體告警參數信息。 設計中告警數據幀傳輸完整性檢驗采用CRC 循環冗余檢驗碼,即接收端根據接收的告警信息末位兩個字節數據判斷數據完整性。

3.3 客戶端子系統告警監控

(1)發射機子系統:根據數據采集器采集的發射機運行數據信息,實現發射機入射功率告警、反射功率告警、電源狀態告警、功放狀態告警、激勵器狀態告警、風機告警等功能。

(2)信號源子系統:根據信號源切換器、廣播電視調諧器等信號源設備傳輸的報警信息,實現信號源切換器告警、廣播電視調諧器告警功能。

(3)電力子系統:根據數據采集服務器采集的臺站設備電力相關數據信息,實現發電機告警、市電告警以及UPS 蓄電池告警等功能。

(4)環境子系統:通過紅外傳感器、門禁視頻傳感器等多種智能傳感器技術獲取臺站環境信息,實現溫度告警、濕度告警、紅外告警、入侵告警、煙霧告警等多種環境告警功能。

4 客戶端系統資源信息管理

資源信息管理模塊是以臺站信息資源為基礎,采用SQL 數據庫管理系統和C++軟件構建的資源信息管理系統,主要用于存儲臺站資源信息、信號源資源信息、電力系統資源信息、環境系統資源信息、發射機資源信息以及臺站維護人員信息。 以臺站基本信息為例,數據庫構建中設計的數據庫如表1 所示。

表1 臺站級別信息數據庫

5 客戶端界面設計與實現

5.1 客戶端數據交互實現

客戶端界面采用C++語言和Flash 動畫來實現。數據采集服務器采集完各子系統及臺站狀態數據和告警數據后,將數據傳輸至客戶端系統程序,然后程序對數據初步處理后再轉交給Flash 動畫,最后以Flash 形式對處理后的狀態信息和告警信息進行呈現。 C++程序采用ActiveX 控件實現Flash 動畫的裝載及顯示,控件裝載成功后,C++程序與Flash 動畫程序之間便可進行數據收發交互。

5.2 發射機界面設計與實現

發射機界面主要用于呈現發射機各類性能參數信息,如功放狀態、風機狀態、入射功率、反射功率、電源狀態、激勵器狀態、通信狀態等。 相關參數信息均通過數據采集器獲取,所采集數據傳輸至客戶端程序后,通過Flash 軟件進行信息呈現。

5.3 子系統界面設計與實現

(1)信號源界面用于顯示切換器和調諧器狀態信息和告警信息,調諧器中的頻率雙音柱用于呈現接收器的頻率及音視頻值,切換器則可以實現信號源節目頻率和節目名稱之間的快速切換。

(2)環境子系統界面用于顯示發射機房、電力機房等機房環境信息。 若是相關機房環境信息發現告警信息,界面中的對應環境信息圖標顏色會從綠色變為紅色,并啟動蜂鳴器開關,實現聲音和圖像雙重警報[5]。

(3)電力子系統界面包括發電機、市電、配電柜、UPS 蓄電池切換等功能,界面中顯示的信息包括發電機狀態及告警信息、配電柜狀態及告警信息、UPS 蓄電池切換、市電供應狀態信息及告警信息等。

以上子界面中的Flash 動畫功能均采用C++程序結合Flash 補間動畫方式實現。

6 結語

綜上所述,文章以某地區現有廣播電視無線發射臺站遠程監控系統為基礎,提出一種廣播電視發射臺集中監控客戶端系統設計方案。 此方案主要功能模塊包括數據庫采集服務器模塊、狀態數據和報警信息處理模塊、臺站資源信息管理模塊、客戶端系統界面模塊等,相關功能模塊可實現廣播電視發射臺站狀態信息和告警信息的分析,進而通過客戶端系統界面實現臺站的集中式監控和管理,滿足后續廣播電視發射臺集中監控管理的相關要求,具備一定應用價值,可在后續相關設計中進行參考和應用。