無線發射臺站自臺監控系統的設計與實現

張鑫斌

【摘? 要】 無線發射臺站擔負著廣播電視信號的傳輸和發射任務，是國家廣播電視公共服務的提供者。發射臺站自臺監控系統能夠實時地顯示臺站設備的狀態，并及時地將設備的異常情況反饋給值班人員，是保障安全播出任務的有力工具。文章以某無線發射臺站為例，介紹了自臺監控系統的設計原則、設計思路及實現方法，希望能供有關工作人員參考借鑒。

【關鍵詞】 自臺監控；發射臺站；廣播電視

一、設計原則

1. 技術先進。系統采用B/S或C/S架構設計，數據的處理、存儲都在服務器上自動完成，終端通過瀏覽器或客戶端軟件進行數據訪問，簡便易用。系統通信采用工業以太網技術，傳輸信號穩定可靠，兼容多種接口，可擴展能力強。

2. 系統穩定。系統的核心功能均在服務器上實現，所有數據信號均通過局域網絡傳輸，所以，需要選擇質量可靠的服務器、交換機和網絡傳輸線來保障系統的穩定。軟件方面，采用主流的Java語言+ SQL SEVER數據庫設計方案，能滿足臺站的穩定性需求。

3. 系統安全。系統網絡與外網實施物理隔離，禁止遠程登錄系統；服務器端禁止非專業人員進行操作；終端設計多級權限，對值班人員和管理人員進行分級授權，有效避免誤操作。

4. 可維護和可擴展。系統采用模塊化設計，整體劃分為多個功能模塊，各模塊之間相對獨立，既便于維護管理，也便于功能擴展。

5. 易用性。終端采用圖形化界面，信息顯示簡潔明了；告警提示要做到及時、準確；系統后期的升級維護方便。

二、需求分析

（一）臺站現狀

臺站現有調頻發射、電視發射兩部分播出任務，設置兩個機房，即調頻發射機房和電視發射機房。

調頻發射部分有11套節目，發射主機11部，備機4部，發射機品牌有哈里斯、RVR和北廣；電視發射節目12套，發射主機2部，發射機品牌為吉兆。

供配電部分，配電機房有6KV主備兩路外電，采用山西山水電氣的型號為KYN28A-12的高壓配電柜，此柜配有博時達電氣的手車式高壓真空斷路器ZN63。

（二）項目需求

需要實時監測音視頻信號源的狀態、各部發射機的狀態、機房的環境參數（溫濕度）、電力情況等，如有異常能夠發出聲光報警以提醒值班人員；能夠記錄設備異常狀態、告警信息，能夠對異態信息和一段時期內的播出任務進行存儲，方便對故障進行查詢和分析。

三、設計方案

（一）總體設計

臺站自動化監控系統功能分為4部分，分別為綜合監控系統、廣播監控系統、電視監控系統和大屏顯示系統。系統整體采用網絡管理模式，前端為數據采集設備，各種數據經不同的方式采集后通過統一地處理，然后以網絡方式傳送至服務器。綜合監控系統、廣播監控系統和電視監控系統各配置一臺服務器進行數據處理，值班人員通過終端電腦訪問服務器，對相關數據實時監聽監看。整個系統應涵蓋臺站全部核心設備的實時工作信息，并應建立完善的報警機制，以及開發統計報表功能。

（二）功能設計

1. 綜合監控系統

綜合監控系統由發射機采集監控系統、信源切換系統、環境監測系統、電力監測系統和報警系統5個子系統組成，由一臺服務器統一管理，終端配置一臺電腦。

（1）采集監控系統

每臺發射機均安裝參數采集設備，對發射機的發射功率、反射功率進行實時采集、實時監控，當某一數值超出預設正常范圍時引發告警并生成異常信息。

（2）信源切換系統

臺站每套節目均有多路信號源，擬為臺站配置全新的信源切換器，對機房信號源系統進行統一管理。

（3）環境監測系統

在機房安裝溫濕度傳感器、煙感報警器，在一樓走線的地溝里安裝浸水報警器。

（4）電力監測系統

采集兩路外電的電壓信息以及斷路器的工作狀態。

（5）報警系統

機房布置聲光告警器，由服務器統一管理。當發射機功率異常、電力中斷、環境參數異常時，聲光告警器報警，同時平臺前端也發出告警聲音并彈出告警窗口，提醒值班人員及時處理。

2. 廣播、電視監控系統

廣播、電視監控系統是兩個獨立的模塊，分別配置音頻服務器和視頻服務器各一臺，用于遠程監控調頻廣播和數字電視的信號源以及節目的播出質量。

前端通過新裝的信源切換器，將各個節目的主備信源信息回傳給服務器；終端通過室內天線對調頻廣播、數字電視進行接收，經過編碼器編碼后傳至服務器，對播出質量進行監測。對音頻信號中斷、電視畫面靜止等異態進行聲音告警并記錄。

四、系統實現

（一）硬件設備

無線發射臺站自臺監控系統的硬件部分大致可分為前端采集系統、信源監控系統、節目接收系統和大屏顯示系統。

1. 前端采集系統

前端采集設備使用CYK-8005TE發射機采集控制器，其采用嵌入式軟硬件處理平臺，支持多種發射機協議，具備4個串口，每個串口通信模式均可動態電控配置為232/422/485通信模式；兩個RJ45網口，支持以太網（TCP、UDP、HTTP、SNMP）等常用通信接口協議；上行網口可設置IP地址，便于管理；內置時鐘，能脫離計算機獨立工作，對發射機的正常工作不產生任何影響。

對不支持網絡數據傳輸的兩部RVR發射機，可安裝兩臺CYK-8001（S）采集控制器，通過模擬量輸入接口直接采集發射機射頻信號的模擬量，再進行模數轉換，實現發射機的數字化檢測。

此采集器采用串行口通信，所以還需要接入一臺ARM6B管理器，它是一臺串口-以太口管理設備，串口支持RS232、RS422、RS485等三種常用串口模式，系統中的GPS授時器和聲光告警器也通過ARM6B管理器與主網絡相連。

電力監測方面，采用CYK-DL電力參數采集器。該采集器以智能化電表為核心，可對市電、柴電、穩壓器等電力設備的三相電壓、三相電流、功率等參數進行采集，并可設置電壓報警門限。電力實時數據通過RS-485傳輸協議傳輸給CYK-8005TE采集控制器進行統一編碼，然后傳送到綜合監控服務器。

環境監測方面，采用CYK-HJ16環境監測設備，對布置在機房中的溫濕度傳感器、浸水報警器、煙霧報警器等設備回傳的信息進行集中編碼處理后，傳送至CYK-8005TE采集控制器進行IP編碼，然后傳送給綜合服務器。

2. 信源監控系統

信源監控系統包括廣播信源和電視信源兩部分。通過采用智能切換設備，不僅能對播出節目的信號源信息進行實時采集，還可對信源進行遠程手動切換。

廣播信源監控采用CYK-401AS-D多功能音頻智能切換器來實現。該設備對模擬音頻或AES/EBU數字音頻信號都能提供很好的支持，有4路模擬輸入接口和4路數字輸入接口，還有2路模擬輸出口和2路數字輸出口；配有太網接口，支持遠程遙控切換和實時監測各輸入通道音頻狀態、切換狀態等，音頻信源信號可編碼至網絡傳輸監聽監看；自動切換狀態下，當主路信源丟失將自動切換到備用信源上，一旦主路信源恢復智能切換器的輸出信號將自動切回到主路信源上；內置墊音音頻源，當所有輸入信號源無輸出時自動切換到本機墊音音頻源輸出；第1、2路輸入信號源可斷電直通。

電視信源監控采用CYK-TS302多功能音視頻智能切換器來實現。此切換器是一款ASI信號切換器，可自動輸出第一路信源，也可手動切換需要輸出的哪路信號，信號丟失有報警。

3. 節目接收系統

節目接收系統分為調頻廣播接收和數字電視接收兩個部分。使用兩臺CYK-606A-D多路解調編碼器接收調頻廣播節目信號。該設備可同時接收六路無線電信號，并能顯示通道的頻率，而且可以自由設置選擇需要接收的頻道，還有音頻編碼、指標測量功能，并最終經過以太網接口統一將指標數據、音頻數據輸出至音頻服務器。使用一臺ORCHEX-7000數字電視接收解碼器接收數字電視節目信號，可同時接收兩個頻點12套地面數字電視節目，并將數據實時傳送給視頻服務器。

4. 大屏顯示系統

用12塊三星46寸拼接屏以4×3的形式組成電視墻，經16路拼接控制器與終端電腦連接，將發射機數據、電力參數、環境參數、音視頻節目的實時信息集都投送到拼接屏上進行集中監控。拼接控制器具有強大的圖像處理功能，支持最多16個全實時活動視窗，支持圖像任意組合拼接、開窗、移動、縮放、跨屏等多種顯示功能，可在終端電腦上使用控制軟件進行操作。

（二）軟件系統

1. 網絡配置

無線發射臺站自臺監控系統采用全網絡化通訊及管理，所有數據均通過局域網絡進行傳輸，數據處理則在服務器上進行。因此，合理地對網絡進行規劃是保障系統安全穩定運行的前提。

系統內共配置3臺交換機，均采用華為千兆三層交換機。一樓信源柜內布置24口交換機一臺，負責音頻切換器、環境采集器和電力采集器的網絡接入；由于一樓機房空間緊張，所以將所有的發射機采集器布置到二樓電視發射機房，并在二樓機房布置48口交換機一臺，負責發射機采集器及數字電視音視頻切換器的網絡接入；一樓服務器柜布置48口交換機一臺作為主交換機，之前兩臺交換機通過級聯接口接入，另外還接入服務器、終端電腦、廣播及電視的節目空收設備。網絡傳輸線采用超6類線纜，保障信號傳輸的實時性與穩定性。

2. 軟件功能

軟件部分分為綜合監控軟件系統、廣播監控軟件系統和電視監控軟件系統。

（1）綜合監控軟件

綜合監控軟件采用B/S架構，軟件全部部署在服務器上，終端只需要打開瀏覽器輸入服務器地址登錄即可使用。終端顯示界面按其功能劃分為5個區域，分別為顯示電力參數、發射機參數、切換器狀態、環境參數和告警信息。

電力參數部分，實時顯示外電通斷狀態及電壓值，及高壓柜斷路器的狀態；發射機參數部分，以條狀圖形方式顯示發射機的發射功率和反射功率，直觀易讀；實時顯示切換器的通道狀態，當前使用通道高亮顯示，可遠程操作切換器進行自動或手動切換；實時顯示機房環境溫濕度，對煙感、浸水等報警器以圖形化形式顯示其狀態（綠色為正常、紅色為異常）；告警信息部分，按日期顯示以往的告警信息列表，如有告警信息，系統會在終端顯示的界面上彈出紅色的警示對話框，并伴有語音通知告警內容。

（2）廣播、電視監控軟件

由于音視頻節目有很強的實時性，為了保證系統的運行速度，也為了方便值班人員在客戶端進行監聽、回放等復雜操作，廣播、電視監控軟件系統采用C/S結構，在服務器端和客戶端均部署相應的軟件。

廣播監控軟件的客戶端以音頻柱形圖的方式來顯示信號的狀態，包括兩路信源信號、1路入機信號和1路空收信號，鼠標左鍵點擊某個音柱，即可對當前信號進行實時監聽，再次點擊則取消監聽；在鼠標右鍵菜單中，可以進行循環監聽，查詢某一路音頻信號的回放，也可查看報警信息等等。如果某一路信號的電平值低于設置閾值一段時間后，軟件會發出彈窗及聲音告警提示信號丟失。

電視監控軟件的客戶端采用4×3的形式同時顯示12路數字電視節目，每一路節目的畫面右側顯示音頻柱，這樣對音、視頻都可以直觀顯示；雙擊某一畫面可全屏觀看，同時播放此節目的聲音；如果有音頻丟失、畫面靜幀、畫面黑屏等異態，軟件會發出告警聲音。

監控軟件的服務器端負責對各路節目信號進行存儲及對告警信息的判斷和處理。

參考文獻：

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