廣播電視發射臺監控管理系統的構建

李建軍

（山西廣播電視監測中心，山西 太原 030001）

廣播電視發射臺監控管理系統的構建

李建軍

（山西廣播電視監測中心，山西 太原 030001）

在廣播電視臺發射臺的搭建過程中，無論是從管理角度還是應用角度，構建一個綜合發射臺監控管理系統，為管理部門和播出單位提供服務至關重要。闡述了山西省廣播電視發射臺監控管理系統的總體架構，并對主要技術特點進行介紹。多級監控體系實現了管理和播出的有機結合，為發射臺的安全播出提供了重要保障。

信源切換；自臺監控；EM9260

山西省有縣級以上廣播電視發射臺100多座，大部分地處高山，遠離城市。從管理角度出發，作為省級廣播電視部門，有必要掌握發射臺站的播出情況、覆蓋效果；從應用角度出發，作為發射臺站，通過提高自動化控制水平，可以減輕值班強度，改善播出質量。因此構建一個綜合發射臺監控管理系統，為管理部門和播出單位服務，顯得尤為必要。

2013年底開始，山西省新聞出版廣電局在全省高山發射臺中選出18個臺站進行監控系統一期工程的實施，同時在省局監測中心進行監控管理系統的建設，以實現對省內地面廣播電視的監管，初步形成多級監控管理體系架構。系統建成之后將提升發射臺的安全播出管理水平，按照《廣播電視安全播出管理規定實施細則》的要求，幫助臺站達到符合一級、二級、三級保障要求的系統配置[1-3]。

1 系統架構

發射臺監控管理系統采用統籌管理與本地管理相結合的模式，分為監控管理系統（監測中心）和自臺監控系統（發射臺）兩部分，圖1為監控管理系統的總體架構。

監控管理系統設在省局監測中心，對各發射臺的播出情況進行管理，主要由報警處理、數據存儲、報表統計、數據分析、遠程控制、網絡通信等部分組成。

圖1 監控管理系統總體架構

自臺監控系統設在發射臺，主要由信源監控、發射機自動控制、異態報警、節目存儲、電力監測、環境監測、網絡通信等部分組成。

2 技術要點

2.1 播出信號監測

發射臺站系統具備多信號實時監測功能，對多路電視節目、廣播節目進行同平臺顯示和監測。該系統為每套電視發射節目提供4個視音頻信號（主信源信號、備信源信號、去發射機信號、射頻解調信號）作為監測對象，4個伴音信號以動態柱形式疊加在視頻圖像上；每套廣播發射節目提供4個音頻信號（主信源音頻、備信源音頻、去發射機音頻、射頻解調音頻），以動態柱形式顯示。當某信號發生異常時，系統自動語音提示故障環節，同時異常信號以紅色狀態顯示，值班人員通過對比信源接入、處理和接收等環節信號迅速判斷故障節點，采取措施第一時間恢復正常播出。

一級、二級發射臺采用錄音、錄像、壓縮等技術手段保存自臺播出節目的信號源和發射信號，正常信號保存兩周以上，異態信號作為資料保存一年以上。

2.2 信號源監控

1）視頻信號切換原理

信源切換器工作過程中，分別對視頻信號和音頻信號進行檢測，每路信源輸入都有環出功能，預留以備信源輸入信號的監測，對4路信源信號的視頻部分進行同步頭檢測，同時經AD轉換后，送入DSP處理，當有信號出現異常（如黑場）時，進行實時報警并對輸出信號切換控制。輸出的信號通過分配單元，具備3路輸出，分別提供給主備發射機或主備激勵器信號、切換器輸出監測信號。信源1的信號具備斷電直通功能，即切換器斷電時，可直接通過輸出1輸出，為發射機提供信號，圖2是視頻信號切換工作原理圖。

圖2 視頻切換工作原理圖

2）音頻信號切換原理

音頻信號切換與視頻信號切換原理類似，通過判別音頻信號電平值以及低電平發生時間來確定信源是否正常。如果主路音頻發生故障，將自動切換為備路音頻。主路信源具備斷電直通功能，圖3為音頻信號判斷流程。

2.3 發射機監控系統

發射機采集控制是整個監控管理系統中的核心部分，系統采用了工業控制中常用的分布式控制結構，每部發射機安裝一套采集控制設備，實現對發射機參數的采集和自動控制。

圖3 音頻信號切換流程

1）采集參數

采集參數包括輸出功率、反射功率、調制度、駐波比、各級電壓、電流等模擬量；通信狀態、運行狀態等開關量。

2）與發射機通信方式

本項目所實施的18個發射臺中，大部分發射機均具備數字接口，可提供模擬量、開關量輸出信號，因此系統的采集控制設備按照發射機生產廠家提供的通信協議，選用與發射機相同的物理接口進行通信。

3）采集控制設備基本結構

采集控制設備采用嵌入式結構設計，通過EM9260[4]工控主板及外圍電路的工作實現對發射機的監控。EM9260硬件核心為工業級的ARM9芯片AT91SAM9260，EM9260標準接口資源較多，為采集控制設備提供了形式多樣，數量豐富的接口。采集控制設備基本框圖如圖4所示，主要接口的作用如下。

圖4 采集控制器基本框圖

1）控制臺串口（DEBUG）

調試串口，在Linux環境中，被設置為控制臺（con?sole）接口，在應用程序開發時，該串口連接開發主機串口。若開發主機為Windows環境，可啟動超級終端，串口參數設置：波特率為115 200 bit/s。通過控制臺窗口（超級終端）可了解EM9260的基本啟動信息，系統啟動后，可執行Linux的各種命令。

2）異步串口（UART）

EM9260物理上有6個UART串口可供應用程序使用，分別對應的邏輯編號為 ttyS1-ttyS6，其中ttyS1-ttyS3為專用串口配置，ttyS4-ttyS6的信號與GPIO（EM9260所提供的通用數字IO）復用管腳，缺省配置為GPIO的數字輸入，只有當應用程序打開串口后，相應端口才變成串口的收發信號。采集控制設備通過UART串口與發射機COM口連接，按照發射機廠家提供的通信協議，實現對發射機技術參數的采集，同時完成對發射機的控制。

3）精簡ISA擴展總線接口

EM9260的精簡ISA總線包括雙向數據總線、地址總線、讀寫控制線、中斷輸入線等，采集控制器中EM9260的精簡ISA總線主要作用是通過DM9000A電路實現以太網絡接口的擴展；通過CPLD EPM1270電路實現LCD顯示輸出和發射機模擬量、開關量的輸入（發射機未提供數字接口時）。

4）10/100M以太網接口

EM9260自身具備網絡接口，系統設計時通過硬件擴展電路DM9000A實現雙網絡接口，從而使采集控制設備具備內網與外網的隔離功能，從物理結構上保護系統的正常運行。

5）SPI總線接口

EM9260的SPI總線接口為4線制標準SPI接口，信號電平為3.3 V的TTL電平（LVTTL），最高傳輸波特率為10 Mbit/s，缺省波特率1.25 Mbit/s。采集控制器SPI總線接口主要是通過X5043 EPROM模塊，實現上電復位、低電壓監視、看門狗定時器等功能。

2.4 防雷抗干擾

通過研究分析，高山發射臺環境對監控系統造成的影響主要體現在兩個方面，一是發射機房復雜的電磁環境所產生干擾，二是雷擊對設備造成的損壞，針對這兩個因素，在系統設計時采用對應的技術措施，具體措施如下：

1）電源防范措施

在監控系統電源接入處，配備UPS對電源進行濾波，抑制電網中的諧波干擾，同時也起防雷的作用。對于傳輸導線易受電磁波干擾的情況，在監測設備輸入端安裝電源濾波器，對雜波干擾進行過濾。

2）電路設計及器件選取

電路設計時，采用抗干擾性強的工業級貼片元件封裝方式，并對重要的設備采用多層板設計技術，從結構上獲得理想的屏蔽效果。做到數字信號與模擬信號分離，內部電路包括CPU、存儲器等電路共接數字地，外部電路包括A/D、D/A等共接模擬地，在設計時將數據總線與供電系統分離，采用大面積附銅接地的印制板電路，從而保證良好的接地和屏蔽。

運用信號隔離技術進行模擬量數據的采集，對輸入信號采取兩次濾波方式，先進行低通濾波，濾掉高頻成分，再進行數字濾波處理，確保對發射機采集控制操作的準確性。

3）信號線接口防雷

監測系統的局域網單獨進行組網，與臺站辦公網、互聯網等網絡物理隔離，同時在重要設備及線路較長的網線兩端加裝網絡信號防雷器；對開路接收發射機信號的饋線加裝射頻信號防雷器，避免受到雷擊時，線路上感應的電流對系統造成的影響。

4）接地措施

除電路設計時的接地考慮之外，在實施過程中按照等電位進行連接，減小各設備間的電位差。監控機柜采用≥35 mm2的多股銅芯線以短、平、直的方式接入發射臺最近接地網。安裝在監控機柜的設備，均通過接線柱與機柜進行連接。

3 運行效果及需要完善之處

系統建設完成后，發射臺通過對自臺監控系統的使用，能夠及時發現隱患并進行處理，大幅降低停播時長，杜絕了重大停播事故的發生。監測中心通過對監控管理系統的使用，一目了然掌握各個發射臺的播出情況，并為廣播電視職能部門提供監測數據作為管理和決策的參考。

自臺監控系統中，除對信號源、發射機進行重點監控外，對臺站環境系統、電力系統監控的技術手段還稍顯薄弱，有待進一步加強。另外，個別發射臺因位置偏遠，尚不具備光纜或數字微波的通信手段，只能通過中國移動的3G上網方式與監測中心進行通信，穩定性較差，需要進行網絡建設，實現寬帶傳輸。

4 結束語

廣播電視發射臺監控管理體系的構建，實現了省局職能部門對發射臺播出情況的監督管理，提高了發射臺的自動化監控水平，確保覆蓋區廣大受眾能夠收看收聽到高質量的廣播電視節目。該項目的實施對我省繼續進行發射臺自臺監控系統的建設具有借鑒意義。

[1]楊一曼.廣播電視安全播出管理規定實施細則培訓教材[M].北京：中國廣播電視出版社，2012．

[2] 張春林.高山臺智能化遠程監控系統及應用[J].中國有線電視，2011（6）：751-754．

[3] 丁克儉.發射臺自動化監控管理系統方案設計[J].電視技術，2010，34（5）：96-98．

[4] EM9260工控主板數據手冊[EB/OL].[2014-05-25].http://wenku. baidu.com/link?url=ONxtkVaygJoZnE07j8rfP3izTuk_TEAK5a2Uy MJFmdbBg2VZs9K3Bo8PU4Oo0PP52h7CZdkGszZcllnd8FNspDU lEz9Jtan7FdH7XoyJMbG.

Construction of M onitoring and M anagement System of Radio and TV Transm itting Station

LI Jianjun
（Shanxi Monitoring Center of Radio and TV，Taiyuan 030001，China）

In this paper,the overall architecture of the monitoring and control system of Shanxi Radio and TV Transmitter Stations is elaborated,and its main technical characteristics is introduced.The multilevel monitoring system has achieved efficient combination of management and broadcasting，providing an impor is introduced tant guarantee for safety transmission.

source switching;self monitoring and control;EM9260

TN919.5

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2014-07-28

【本文獻信息】李建軍.廣播電視發射臺監控管理系統的構建[J].電視技術，2014，38（24）.

李建軍，本科，高級工程師，山西廣播電視監測中心副主任，長期從事廣播電視監測、安全播出管理等工作。