廣播電臺廣播質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的設計

佟長劍

長久以來，無線局各臺站的自臺發(fā)射機播出效果一直采用人工方式定時收測，收測結果受人為因素的影響較大，主要為：不能定量的記錄收測結果，并及時發(fā)現(xiàn)發(fā)射機的停播，更不能發(fā)現(xiàn)發(fā)射機的“劣播”和“三滿”不足。為提高發(fā)射機的播出質(zhì)量，同時滿足無線局未來信息化發(fā)展需要，建設一套自動實時質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)就顯得非常有必要。本文根據(jù)無線發(fā)射臺質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)總體規(guī)劃設計需求和八七一臺實際環(huán)境情況及業(yè)務需求，設計了一套適用于八七一臺質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)。

1系統(tǒng)設計

1.1八七一臺物理環(huán)境

圖1所示，系統(tǒng)從物理上有一個辦公大樓，一個節(jié)傳(監(jiān)測)機房，3個發(fā)射區(qū)(6個發(fā)射機房、27部發(fā)射機、40部發(fā)射天線)。

1.2系統(tǒng)的基本構成

新的質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)由分別位于3個發(fā)射區(qū)的數(shù)據(jù)采集終端設備、質(zhì)量指標監(jiān)測終端設備，位于監(jiān)測(節(jié)傳)機房的控制通訊服務器、Web服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、質(zhì)量指標監(jiān)測終端設備，和位于各個辦公室的IE瀏覽器組成。

軟件系統(tǒng)包括有：質(zhì)量指標數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)、校時服務器軟件、通訊控制服務軟件、C／S結構質(zhì)量指標監(jiān)測管理系統(tǒng)、異地監(jiān)測控制軟件。

系統(tǒng)采用半閉路模式直接從各個發(fā)射機的天線饋簡的入口處獲取高頻信號進入接收機的天線輸入端口，通過工控機從接收機的串口取出相對功率電平值；通過接收機引出455KHz中頻信號，接入位于工控機PCI插槽上的綜合信號測試卡，由工控機通過PCI總線直接取出瞬時調(diào)幅度、平均調(diào)幅度和頻率偏差；閉路天線高頻信號進入“高頻信號處理卡”的天線輸入端口，工控機通過串口取出相對功率信號電平值和音頻相對值，應用軟件通過這音頻信號的有無判斷發(fā)射機是否多播，從衛(wèi)星接收到的“節(jié)目源”信號直接送入“音頻信號采集卡”的音頻信號輸入端子。工控機通過串口取出音頻信號相對值，判斷節(jié)目源的有無。

1.3系統(tǒng)特點

(1)半閉路接收模式：接收機高頻信號輸入采用半閉路接收模式，在一定程度上解決了外界環(huán)境對相對功率電平取值的影響，最大可能的解決了臺內(nèi)、臺外的同頻、鄰頻干擾及開路監(jiān)測高頻信號的不穩(wěn)定問題。

(2)硬件DSP技術：調(diào)幅度、頻偏數(shù)據(jù)采集采用DSP技術，通過PCI,總線與工控機相連，精確度高。

(3)高頻信號采樣位置合理：接收機的高頻信號取自發(fā)射機“天線饋筒的入口”處，保證了接收設備與發(fā)射天線的一一對應關系，能夠準確判斷正在播音的發(fā)射機及使用的天線。

(4)流媒體技術：實時音頻傳輸采用流媒體技術，完全符合微軟Media Playerb~,準，既保-證了實時音頻信號的連續(xù)性又方便了網(wǎng)上多用戶零客戶端瀏覽。延時一般為3"～7"。

(5)GPS校時：系統(tǒng)采用GPS自動接收衛(wèi)星時間信號，有效保證時鐘信號的準確性。

(6)聯(lián)網(wǎng)方式復雜：數(shù)據(jù)采集終端通過專用局域網(wǎng)與位于節(jié)傳(監(jiān)測)機房的通訊控制服務器相連，并通過Web服務器接入臺內(nèi)局域網(wǎng)，通過DDN專線接入無線局“廣播質(zhì)量監(jiān)測平臺”。

(7)數(shù)據(jù)傳輸方式復雜：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過C／S結構模式直接將各種指標數(shù)據(jù)存入位于監(jiān)測(節(jié)傳)機房的SQL Server數(shù)據(jù)庫服務器，便于臺內(nèi)瀏覽查詢、統(tǒng)計分析，臺內(nèi)SQL Server數(shù)據(jù)庫與位于無線局的Omcle數(shù)據(jù)庫服務器通過后臺服務進程定時傳送。

(8)通訊方式復雜：系統(tǒng)采用HTTP、TCP／IP、UDP、FTP通訊協(xié)議相結合的通訊模式既保證了監(jiān)測(節(jié)傳)機房實時數(shù)據(jù)的實時性又方便了臺內(nèi)及無線局領導的網(wǎng)上零客戶端瀏覽。

(9)業(yè)務處理流程復雜：系統(tǒng)采用多線程處理機制，保證多任務同時執(zhí)行，并優(yōu)先響應高優(yōu)先級用戶命令。

(10)多播監(jiān)測：采用自主研發(fā)的硬件電路來采集高頻信號與音頻信號，再利用軟件技術來判斷是否為多播。

(11)代播：利用數(shù)據(jù)倉庫技術，由應用軟件提出代播方案。

1.4系統(tǒng)結構圖

如圖2所示：節(jié)傳(監(jiān)測)機房與各個發(fā)射機房之間用光纖連接，每根光纖通過光電轉化模塊傳輸兩路網(wǎng)絡信號，一路用于連接數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)設備。另一路通過一組單路光電轉化模塊連接位于各個機房的監(jiān)測控制桌上的監(jiān)測終端設備。位于節(jié)傳(監(jiān)測)的通訊服務器和數(shù)據(jù)庫服務器通過千兆以太網(wǎng)卡連人中心交換機上的千兆網(wǎng)卡模塊，Web服務器、各個數(shù)據(jù)采集終端設備、各個數(shù)據(jù)監(jiān)測控制終端設備以百兆網(wǎng)速連接，將臺區(qū)、A區(qū)、B區(qū)，節(jié)傳(監(jiān)測)機房組成一個千兆自臺質(zhì)量保證系統(tǒng)專網(wǎng)。中心交換機與臺內(nèi)辦公自動化網(wǎng)連接，再通過路由器經(jīng)防火墻接入無線局信息化自動平臺。位于通訊服務器上的系統(tǒng)校時軟件通過串口控制GPS校時儀進行系統(tǒng)校時。節(jié)傳(監(jiān)測)機房通過監(jiān)測控制通訊服務器對各個發(fā)射區(qū)的質(zhì)呈指標數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行控制、下發(fā)節(jié)目運行圖、實時監(jiān)測、監(jiān)聽。臺內(nèi)辦公局域網(wǎng)上的任何有權限用戶通過位于節(jié)傳(監(jiān)測)機房的Web服務器與監(jiān)測控制通訊服務器進行通訊實現(xiàn)實時控制。

2系統(tǒng)功能及描述

(1)相對功率電平、瞬時調(diào)幅度、平均調(diào)幅度、頻率偏差、瞬時音頻電平實時監(jiān)測、實時圖形顯示功能(柱形圖、曲線圖)

據(jù)采集終端通過RS-232串口從接收機實時采集各個發(fā)射機的相對功率電平值，通過PCI總線從調(diào)幅度、頻偏綜合測試卡實時采集瞬時調(diào)幅度、平均調(diào)幅度，頻率值，求出平均調(diào)幅度及頻率偏差；通過RS-232串口從音頻信號處理卡實時讀取瞬時音頻電平值。并給出功率電平、瞬時調(diào)幅度、瞬時音頻電平柱形圖和測試數(shù)據(jù)，根據(jù)需要畫出某一發(fā)射機的功率電平、瞬時調(diào)幅度、頻率偏差累計曲線圖。

(2)音頻信號的全程錄音功能。

在相對功率電平、平均調(diào)幅度、頻率偏差指標質(zhì)量收測的同時，實現(xiàn)監(jiān)測全程的音頻信號錄音功能，作為系統(tǒng)判斷出現(xiàn)故障時的參考。存儲在硬盤上的音頻文件長度大小可設，(默認5分鐘一個)。

(3)發(fā)射機和天線(功率電平)停播、多播報警功能。

停播報警：功率電平停播、有載無調(diào)；功率電平停播：指發(fā)射機達到停播界限時的報警。

有載無調(diào)：連續(xù)超過一定時間(可設)音頻信號(調(diào)幅度值)小于20％(可設)，且上下幅度變化<1％(可設)。

多播報誓：指本發(fā)射機負責播出頻率前后的本頻率或下一播出頻率的非播音時間播出。

系統(tǒng)只給出發(fā)射機和天線報警，并不具體給出是屬于發(fā)射機或是屬于天線的報警。

(4)最大瞬時調(diào)幅越限報警功能。

峰值調(diào)幅報警：在一個收測周期內(nèi)(如一分鐘)，大于90％(可設)的調(diào)幅一次也沒有出現(xiàn)。

平均調(diào)幅報警：在一個收測周期內(nèi)(如一分鐘)，多數(shù)時間(可設)平均調(diào)幅度值未達70％(可設)。

(5)頻偏越限報警功能。

頻偏：所測頻率與標稱頻率的差值。

頻偏報警：在一定時間內(nèi)頻偏值大干設定值時為頻偏報警。

(6)遇發(fā)射機和天線故障最優(yōu)代播方案自動篩選和人工強制代播功能。

在某部發(fā)射機發(fā)生故障時系統(tǒng)能夠根據(jù)預先定制的最優(yōu)代播方案，由人工干預強制使用某部發(fā)射機代播。

(7)值班員及權限管理功能。

系統(tǒng)由系統(tǒng)管理員來維護，通過給使用系統(tǒng)的值班員或給與某個值班員操作權限來實現(xiàn)

(8)基本信息維護功能。

設定系統(tǒng)能夠正常運行的基本參數(shù)、指標質(zhì)量報警參數(shù)、發(fā)射機房、發(fā)射機、發(fā)射天線等基本信息。

(9)節(jié)目運行圖的管理功能。

添加或修改各個發(fā)射機的當前節(jié)目運行圖，包括發(fā)臨時任務。

(10)監(jiān)測數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計分析、打印報表功能。

C／S結構的相對功率電平、調(diào)幅度、頻偏歷史數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計分析、打印報表功能。

(11)報警數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計分析、打印報表功能。

C／S結構的相對功率電平、調(diào)幅度、頻偏歷史報警數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計分析、打印報表功能。

(12)數(shù)據(jù)安全、備份功能。

數(shù)據(jù)庫及監(jiān)測(節(jié)傳)機房控制通訊服務器采用雙機熱備份，保證系統(tǒng)能夠24小時不間斷工作。

(13)遠程控制功能。

系統(tǒng)通過Web服務器對監(jiān)測(節(jié)傳)機房控制通訊服務器，提供辦公局域網(wǎng)內(nèi)IE洲覽器上對各個發(fā)射機當前運行狀況的實時控制功能。

(14)遠程查詢、統(tǒng)計分析、打印報表功能。

系統(tǒng)通過Web服務器對數(shù)據(jù)庫服務器直接提供辦公局域網(wǎng)內(nèi)IE瀏覽器上對各個發(fā)射機歷史功率電平、調(diào)幅度、頻偏數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計分析、打印報表功能。

(15)遠程在線監(jiān)聽功能。

監(jiān)測(節(jié)傳)機房控制通訊服務終端或任何有權限的位于IE瀏覽器上的用戶都可以對各個指標質(zhì)量采集終端的任一發(fā)射機實時在線監(jiān)聽。

3系統(tǒng)運行環(huán)境

戊己兩個機房和一個監(jiān)測機房硬件配置分別為：

戊機房為；(1)工控機一臺：Pu為奔IV3，0G(含顯示器、顯卡、120G硬盤、2X512M內(nèi)存、軟驅、光驅及附屬設備等)；(2)內(nèi)插式綜合測試卡lX4路，(3)內(nèi)插式多路語音壓縮錄音卡1X4路；(4)內(nèi)插式多串口卡1X8路；(5)PCR-1000接收機1X4臺；(6)天線高頻信號引入設備1X4套(高頻取樣頭+高頻衰減器)；(7)時鐘分路器：1臺；(8)電源機箱：1臺；(9)4U機箱：1臺(封裝PCR-1000)；(10)音頻信號處理卡：1塊。(11)高頻信號處理卡：1塊，(12)功分器：4套；(13)高頻信號處理機箱；1臺；(14)19英寸屏蔽機柜：1臺；(15)光纖收發(fā)器(二合一)：1臺，(16)光纖收發(fā)器(一對一)：2臺。

己機房為：(I)工控機一臺，CPU為奔Ⅳ3.0G(含顯卡、120G硬盤、2X512M內(nèi)存、軟驅、光驅及附屬設備等)；(2)液晶顯示器17寸：1臺(明基FP737S)。(3)內(nèi)插式綜合測試卡4X4路；(4)內(nèi)插式多路語音壓縮錄音卡4X4路；(s)內(nèi)插式多串口卡2X8+2X4路；(6)PCR-1000接收機1x16臺；(7)天線高頻信號引入設備1X16套(高頻取樣頭+高頻衰減器)；(8)時鐘分路器：1臺；(9)電源機箱：1臺；(10)4U機箱：1臺(封裝PCR-1000)；(11)音頻信號處理卡：2塊；(12)高頻信號處理卡：2塊；(13)功分器：16套；(14)高頻信號處理機箱：1臺，(15)19英寸屏蔽機柜：1臺；(16)光纖收發(fā)器(二合一)：1臺；(17)光纖收發(fā)器(一對一)：2臺。

監(jiān)測機房為：(1)數(shù)據(jù)庫服務器一臺(可作為通訊控制服務器的備份)DL360 Xeon 3.066G／2G／CD／1000M／IU2×72.8硬盤，熱插撥HP原裝，(2)通訊控制服務器一臺(可作為數(shù)據(jù)庫服務器的備份)DL360 Xeon 3.066G／2G／CD／1000M／1U 2×36.4G硬盤，熱插撥HP原裝，(3)Web通訊服務器一臺(辦公局域網(wǎng)網(wǎng)上瀏覽使用)IDL360 Xeon 2.4G／IG／CD／1000M／1U 2×36.4G硬盤，熱插撥HP原裝；(4)工作站一臺；(5)GPS標頻源一套；(6)以太網(wǎng)交換機一臺(1000M)I(7)光纖收發(fā)器模塊2套；(8)光纖收發(fā)器模塊機箱1臺。(9)液晶顯示器1臺：明基FP537S。

軟件環(huán)境為：(1)Windows2000 Server操作系統(tǒng)3套‘(2)Windows2000 Professional操作系統(tǒng)3套。

4結語

在沒有使用自動廣播質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)時，對發(fā)射機的播出效果監(jiān)測完全利用人工通過接收機收聽方式進行簡單收測。這既不能保證監(jiān)測的準確、及時和精確性，同時也給值班員帶來了一定工作強度，對已播節(jié)目的發(fā)射指標沒有定量測試及存儲，也就無法查詢曾經(jīng)播出信號的播出質(zhì)量效果。通過文中設計的這套新系統(tǒng)，可以完全克服上面的問題，采用智能化的接收處理方式，提高了發(fā)射機的播出質(zhì)量，并且最大限度的降低人為因素對整個過程影響，實現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的工作。