發射臺電視機房自動化監測系統設計與應用

武 旸

（北京市博匯科技有限公司，北京 100085）

湖北省龜山發射臺是新中國建設的早期發射臺之一，也是我國廣播電視事業發展史上的里程碑。但隨著廣播電視事業的不斷發展，技術水平不斷革新，機房設備也在不斷增加和更新，如何管理好機房設備，及時排除故障，保證廣大人民群眾能正常收聽收看廣播電視節目，這些對機房技術人員提出了更高要求。2011年11月，博匯科技中標“湖北省廣播電視總臺龜山發射臺電視機房自動化監控”項目，筆者也參與了這一項目的建設。

1 機房現狀分析

龜山發射臺機房現有8部模擬電視發射機設備需完成運行狀態實時自動化監控。電視機房模擬電視發射機基本情況見表1。

表1 發射機基本狀況表

系統需實現對4主4備模擬電視發射機的實時參數采集，包括監測參數越限自動報警、相關數據的存儲、報警數據工作參數檢索查詢等功能。對每個節目發射機的4套信號源監測，并可完成自動（手動）切換控制，同時實現模擬電視多點多環節視音頻信號的實時監測，并完成大屏幕多畫面組合顯示、視音頻信號自動判別監測、實時監視監聽與輪巡監視監聽等功能。為滿足上述功能需求，就需要建立一套完成完整的機房自動化監測系統，系統至少包括發射機監測系統和信號監測系統。

2 發射機監測系統

發射機監測系統如圖1所示。

2.1 發射機監測系統組成

根據發射機監測需求，配置以下設備：

1）TrinityAres-URM發射機集中監管平臺主機。系統運行核心服務器，可顯示發射機監測的狀態信息、報警信息。支持多用戶同時訪問，根據用戶不同權限，登錄后提供不同的操作界面和功能。對監測參數、異態報警數據進行邏輯處理，將結果報告中心監管平臺軟件并集中存儲。支持多個網絡用戶的同時訪問，按照權限的高低訪問不同的數據庫內容。可監控監測設備軟件和硬件的運行狀態并報告集中監管平臺軟件。后臺完成各類數據的統計和分析，根據需求可即時生成或按日、周、半月、月、季、年和自定義自動生成報表。可生成多種類型報表：異態明細報表、異態持續時間報表、異態發生次數統計報表、頻道落地情況報表、頻道變更情況報表、自定義報表等。可對各監測前端及總體情況進行橫向和縱向匯總分析。

2）串口服務器。通過發射機的RS-232/RS-485通信串口采集發射機工作狀態參數，將采集到的數據通過網絡發送給發射機監測主機。對于無通信接口的發射機，可通過對其模擬量數據采集完成參數收集。

3）發射機監控主機。完成發射機指標數據采集及監測報警的功能，將數據回傳到TrinityAres-URM發射機集中監管平臺服務器。后臺采用Linux操作系統，確保系統穩定高效。

2.2 發射機監測系統功能

發射機監測系統功能如下，可分為信息采集與信息處理量大模塊：

1）發射機狀態信息采集內容。包括發射機頻率、駐波比、溫度、入射功率、反射功率、不平衡功率、各功放模塊輸出功率、總電壓、總電流、工作電壓、工作電流等。

2）發射機狀態信息處理。發射機系統的運行圖實時顯示，對于運行圖內的開關機動作進行監測報警。監控控制單元通信，若通信中斷彈出中斷提示菜單并發聲光報警。監測并在軟件界面上實時顯示發射機面板上提供的所有電壓、電流、功率值以及各狀態指示燈的狀態指示。監測統計發射機的實際輸出功率，并和發射機的標稱功率進行比對。如果低于標稱功率的80%進行報警。實現對系統自動記錄發射機運行的日記記錄、告警記錄。自動統計各發射機的播出時間、停播、劣播等故障情況，自動生成日、周、月、季、年報表。各項數據報表數據均可以以通用電子文檔文件的格式存儲、上報、打印。

2.3 發射機監測平臺軟件

系統采用的TrinityAres-URM發射機集中監管軟件應用B/S架構，機房人員通過客戶端監測完成發射機實時狀態監看、故障和歷史數據查詢、故障報警門限設置、預警處理、用戶管理、日志查詢等功能。

1）發射機實時狀態監看。實時獲取發射機的狀態，根據故障等級，以不同顏色發射臺圖標標識，紅色為致命，橙色為嚴重，黃色為一般，綠色為正常。發射機實時狀態界面如圖2所示。記錄詳情，可修改恢復時間、故障原因、故障性質、故障狀態、添加處理情況。故障原因可選值有：人為、操作不當、維護不周、設備故障、切換、技術質量、惡意破壞、意外、自然災害、火災、其他。故障性質可選值有：責任、技術、破壞、災害、其他。點擊確認按鈕更新數據庫中報警記錄。操作結束后對于“恢復”或“誤報”的日志標記為“已處理”。故障日志界面如圖3所示。

3）故障報警門限設置。監測閾值模塊能夠設置故障類型的報警開關、報警門限。監測閾值管理界面如圖4所示。

2）故障和歷史數據查詢。日志列表故障日志信息包括發射臺、發射機、開始時間、結束時間、持續時間、描述、故障狀態（發生、恢復、誤報）、處理情況（已處理、未處理）、詳細信息。通過點擊日志列表表頭“過濾條件設置”按鈕進入過濾設置頁面，可選擇發射臺、發射機、故障類型、故障狀態，點擊確定按照過濾條件過濾掉不關注的日志信息。點擊一條日志彈出詳細頁面，展示對應的報警

4）預警處理。預警處理包括手動預警和自動預警功能。手動預警功能為手動發布預警信息，設置預警規則。自動預警功能為自動預警規則管理包含查詢和設置功能，能夠根據指定條件查詢系統已經設置的預警規則，能夠設置自動預警規則，在故障發生后，自動發送短信，并且能夠修改、刪除預警規則。預警對象管理界面如圖5所示。

5）用戶管理。用戶管理模塊包括用戶信息管理、分配前端和分配用戶權限功能。系統管理員進入用戶管理頁面可新增、刪除、修改用戶信息，頁面圖如圖6所示。

6）系統日志記錄。系統日志管理主要功能包括查看系統日志功能。具有系統日志管理權限的用戶進入系統日志管理頁面，輸入查詢條件可查詢用戶的操作日志，界面圖如圖7所示。

3 信號監測系統

3.1 信號監測系統組成

考慮到用戶機房實際狀況，結合機房現有設備，系統做了有針對性的配置，如圖8所示。

1）RemoteAres多畫面監測報警主機和TrinityAres-Display多畫面監測報警主機。完成4個頻道包括各信源、切換后信號、發射機主激勵后信號和同軸切換開關饋管信號節目的視音頻監測和多畫面顯示，滿足用戶對畫面顯示要求；系統多畫面任意組合顯示，支持自定義模版。支持雙屏、多屏不同內容顯示；單節目放大到全屏，同時監聽同期聲；具有屏幕防灼傷功能，有效保護顯示屏幕；主機支持VGA，DVI，HDMI等接口輸出，顯示分辨力1 920×1 080以上；可完成靜幀、黑場、視音頻丟失、臺標、測試圖、電平、V/A比等故障監測；包含豐富的報警方式，支持字符、標題欄、語音、日志等報警，可擴展為電話、短信報警；支持H.264錄像、數據庫查詢和遠程管理；多畫面監測系統可與模擬切換器聯動，當多畫面監測系統監測到節目故障時，可觸發切換器進行節目切換控制。

2）BHCV23多通道模擬視音頻編碼設備，采用專用1U工業機箱，完成入發射機信號和解碼后共8路AV信號編碼和IP打包輸出，用于節目調度查看。

為了滿足業務發展而帶來的監測需求，現有系統同時支持手機CMMB，國標地面數字等信號接入，只需添加相應的監測板卡，統一完成監測并打包成IP信號，進入到多畫面主機完成監測報警和顯示。

3.2 信號監測系統特點

1）與模擬切換系統聯動。通過多畫面監測報警主機對節目信源監測，監測到黑場、靜幀等故障時，可觸發模擬切換器進行切換控制。

2）支持多種解碼格式。支持MPEG-2，H.264，AVS等眾多主流高、標清節目解碼；支持MP2、MP3、AC3、AAC、杜比5.1聲道的音頻解碼，能區分雙聲道與立體聲監測。

3）高效率性。目前市場中通用的編解碼器效率不高，耗費系統資源。系統多畫面顯示系統，采用優化算法的高效編解碼庫，極大降低系統資源，保證系統穩定運行。

4）系統防護。在每一個小畫面標題欄的頻道名每隔一段時間會水平移動（間隔時間可自行設定），標題欄的底色也可以隨意設定，有效地解決了屏幕灼傷的問題。通過加大系統緩存塊的讀寫空間，減少軟件對磁盤的頻繁讀寫次數，降低系統總線任務量和提高磁盤的使用壽命。

5）錄像支持。支持全程24 h錄像、定時錄像和故障觸發錄像；故障觸發錄像可實現提前故障30 s錄像；錄像文件通過MPEG-4/WMV9/H.264格式保存；系統可一邊錄像一邊查看或下載錄像文件；支持查看、下載當前時間前5 s的錄像文件；不需要等錄像全部完成后才能查看。

6）清晰的語音提示報警。系統通過采用TrinityAres-VoiceAlarmServer語音報警服務器軟件，通過IP網絡匯總來自多個監測前端發送的報警信息，經過邏輯處理后再進行語音報警，并能根據不同的報警信息進行分類顯示；支持用戶對報警信息和報警規則自定義，具備語音文件庫，可根據文字自動生成報警語音文件，不需要錄音。

4 機房自動化監測系統優勢

1）系統架構。后臺數據采集、處理軟件采用C/S架構，功能獨立、穩定、高效；前臺業務展現采用B/S架構，靈活、易部署、面向多用戶。

2）標準化和個性化。采用開放的標準協議，支持第三方設備接入；所有用戶受平臺權限的控制，同時能自定義自己的操作界面、導航選單。

3）模塊化、層次化。中心平臺作為一個框架存在，通過建立開放式的多層體系結構，根據具體業務需求掛載相應的模塊，有利于實現更加精細的權限控制、用戶按需自定義模塊，為功能業務再開發提供便利性。當監測設備數量擴容的時候，無需修改軟件即可接入。報表生成器、數據采集器等均為獨立模塊，可以根據服務器性能靈活組合進行負載均衡，滿足用戶今后的擴展需要。

4）安全性和穩定性。基于Microsoft.Net Framework 3.5框架開發應用，具有強健的安全機制，如身份驗證，傳輸加密、數據加密等多種加密手段。采用Web認證，排除偽裝登陸的可能，保證平臺交互的安全性，可以輕松實現7×24 h穩定安全運行。具備完善的錯誤跟蹤系統，一旦平臺發生工作異常，可以方便地排查到具體的故障環節，方便快速恢復到正常狀態。

5）自動化。根據設定規則自動發送安全播出報警日志到手機，減少人工查詢的交互操作。根據設定規則自動發送設備報警日志到手機，減輕維護人員的巡檢工作量。根據設定規則自動生成各類報表，提高工作效率。

6）交互性。界面及UI設計，在充分理解用戶業務需求的基礎上，聘用專業設計公司設計，提升用戶的感官和操作體驗。大量采用Silverlight，JQuery，AJAX等流行Web開發技術和框架，通過動畫、圖表等形式展現內容，增強交互體驗。