廣播電視發射臺監測監控系統設計

文/龍坤

（作者單位：河南人民廣播電臺）

1.設計目標與原則

某廣播電視發射臺地處海拔915米的高山地域，距離市區約60km，發射臺4套調頻節目，改造完成后的發射臺轉播省臺一套電視節目、一套調頻節目，發射一套地面數字電視，并對中央人民廣播電臺2套調頻節目進行轉播。發射臺監測監控系統一期利用光纜網絡進行管理監控，包括發射機狀態和控制、圖像信息、機房環境參數等，旨在將監控管理傳輸到遠端，實現對調頻發射機房的綜合監控。另外，對地面數字電視發射、微波傳輸系統來說，發射臺通過計算機實現實時監控。

1.1 設計目標

調頻發射系統監控的設計目標：旨在如何更好地控制、記錄信息，如何更好地記錄與控制實現狀態信息，如何記錄、控制告警信息，包括調整系統參數功能、遠程控制開關、功率調整等功能，并提供一系列信息，如發射機狀態、開關機情況、功放模塊狀態等；設定相關工作條件，超過預設值進行聲、光報警。

調頻信號監視：旨在以光柱方式進行監視，監控系統出現異常時進行聲光報警，通過模數轉換后，實現電力供應、環境溫度、濕度等數據采集記錄功能，實現信源監控及發射后信號解調監控。記錄功能：將視頻、數據服務器安裝在機房，以實現便捷的查詢功能，并采集一個月中的監控圖像和數據，完成記錄。圖像監控：在機房安裝5個攝像頭，實時對機房進行監控機房，將4套調頻節目的無線接收作為音頻信號，并以圖像的形式記錄下來，傳到服務器中。遠程管理功能：通過以太網絡，可以提供遠程控制功能，所有的圖像和數據都可以進行實時監測和遠程查詢。地面數字電視發射監控：利用網絡傳輸手段，對安裝在二樓機房的地面數字電視發射機進行監控。微波信號傳輸監控：利用微波監控接口，監控微波傳輸，避免出現發信、收信、告警等故障。

1.2 設計原則

安全可靠性原則：在廣播電視監測監控系統中，為了避免監控系統影響播出發射系統，首先要考慮的問題就是安全可靠性，網絡監控不能與互聯網連在一起，必須嚴格進行隔離。先進性原則：在設備選用上，需要選擇當前最先進的設備。兼容性原則：系統升級應當盡量減少升級的投資費用，應當保證可升級擴展。擴展性原則：為了便于業務以及功能的擴展，系統設計應當采用模塊化結構。實用性原則：根據我國的國情，選擇實用性強的設備，滿足現行需求。

2.系統組成

2.1 調頻發射監控系統

為了實現后臺數據庫紀錄，調頻發射系統主要負責電臺4套調頻節目信號傳輸、發射機運行、機房環境等數據，通過圖形界面現實實現一系 列功能，是本系統的重點所在，如遠程監控、查詢等。該系統是由一系列功能模塊組成，發射臺主要承擔電臺調頻廣播發射任務，如循環監聽報警系統、配電及環境監測系統、WEB數據庫服務器等，因此，發射機系統正常運行關系到安全播出，監控系統的重點就是調頻發射及環境監控。并且調頻播出最終檢驗就是無線接收廣播監視，信源傳輸會對發射系統正常工作產生影響，因此，必須將無線接收廣播監視納入到監控監測系統中。同時，發射機監控系統也不許包含對電力供應、環境溫度監測，確保機房電源、溫度、濕度，使發射機系統能夠正常工作，并提供報警功能。

發射機監控：本發射機的主機采用了哈里斯Z10CD全固態10kW調頻發射機，采用兩個雙工器合成后，發射機提供RS232通訊接口，經過兩幅調頻天線發送，杭州杭淳5kW發射機是備機并開放通訊協議。但純粹采用RS232接口進行通訊，由于監控機房與發射機房存在一定距離，傳輸容易受干擾，并距離不遠。因此，在信號傳輸方式中，集中控制機通過發射機RS232接口安裝協議轉換器，再次轉換回RS232?？紤]其數據線具有較高的抗干擾性和傳輸性能，杭淳發射機廠家采用了CAN通信協議，在通信協議適配器前，為其提供了CAN轉換RS232轉換器，并采用直接CAN傳輸方式將其轉換為RS232通訊協議。

配電檢測和環境監測：為了將機房三相電源的電壓、電流采集到集中控制計算機進行監測，發射機通過穩壓器RS232監控接口，采用電子穩壓電源供電；為了將數據經過數傳單元送到集中監控計算機，將煙霧探頭、溫度、濕度傳感器安裝在機房上，一旦出現異常立即進行報警。

音頻信號監控：調頻音頻節目傳輸主備各一路，采用光纜通信和美國BCI公司1208E 8路AES數字音頻光端機。另一路則為了達到發射臺采用解碼器恢復為AES數字信號，通過編碼、復用，采用了數字微波方式備份傳輸，并進入數字微波。切換器經過三選一后，在進入數字音頻處理器后，三路傳輸信號兵分兩路，一路數字信號直接去哈里斯數字激勵；一路數字信號去杭淳發射機。設計中，為了簡化處理，音源信號監測選擇了音頻處理器模擬輸出信號，當每套廣播立體聲信號進入A/D轉換系統轉換成數字信號后，合成一路模擬音頻，通過數傳單元進入監控主機。為了對4路調頻信號進行解調接收，無線發射系統音頻監聽能夠提供循環、手動監聽模式，并采用思路循環監聽報警器，對每個頻道單獨設置工作時段。在工作時段內，經過一定時間延時后，將4路解調輸出分配一路到A/D轉換系統后，未接收到調頻信號或信號音頻幅度過低時進行聲光報警，并經過采集，進入數傳單元發送給集中控制計算機。

數據庫服務器和WEB服務：數據記錄采用單獨的數據庫服務器來完成，能夠提升系統的穩定性。同時，為了供遠程用戶訪問實時數據，將WEB服務器安裝在數據庫服務器中。為了避免網絡直聯，在數據通信方面，采用專用串口集中控制計算機與數據庫服務器，從而進一步提升整個系統的安全性。

系統實現功能：①自動數據記錄。通過發射機上監控接口，發射機房中的集中控制計算機采集運行數據，并將其保存在數據庫中。可以根據用戶要求、發射臺要求設定數據采集時間，可以設定為每60分鐘記錄一次。數據庫服務器提供WEB服務能夠對發射機的運行情況進行觀察，通過VLAN專網保存接收到的數據。②自動開關技能。為了控制自動開關機，可以按照用戶預設定的開關機時間來控制計算機。當到關機時間后，系統會自動延遲關機時間，還可以到播音結束。③自動生成數據報表。數據庫服務器的管理系統可以根據發射臺來集中控制，控制計算機數據庫中的數據自動生成值班報表，該報表可以作為獨立的文件打印，保存在計算機中。④操作記錄。在發射機正常工作時，值班人員可以在數據庫中，記錄諸如發射機開關機等操作。⑤值班記錄。計算機上的管理系統可以集中控制，并自動記錄值班員的交接班情況，保存在數據庫中，方便查詢。⑥故障診斷功能。其能自動判斷故障部位，并立即記錄故障數據，具有實時故障診斷功能，可顯示出故障機號和部位。⑦故障狀態自動報警。故障報警方式靈活多樣，管理系統可以對開關量故障自動產生報警，并記錄，實時監測對發射機的各種模擬量。為了避免誤動作及漏報警，根據用戶根據情況，模擬量故障自動報警門限可以自行設置，對模擬量越限。⑧環境監測。為了對供電的數據進行記錄，管理系統可以監測供電運行情況，如：外電的電壓、頻率穩壓后的電壓、電流等。⑨循環監聽。為了實施監聽發射臺所有發射頻率，可以按照設定，系統中的循環監聽器進行循環播放，如果一路沒有信號，就會自動報警。⑩數據查詢功能。為了方便提供查詢、報表等功能，系統采用SQL數據庫記錄，方便統計匯總數據，并生成自動報表。

2.2 圖像監控系統

本系統在發射臺關鍵部位專門安裝了視頻攝像機，監測發射機和機房設備、環境。值班人員通過數字硬盤錄像機，能夠記錄到采集的視頻圖像，并對發射機房的情況觀察一目了然。通過VLAN專網，將發射臺的視頻數據提供給其他用戶。同時，為了實現廣播節目錄制，對于機房監控、聲音錄制來說，通過分配一路，利用圖像監控系統提供聲音錄制功能，進入數字硬盤路錄像機記錄，根據監控系統中的調頻循環監聽報警器輸出的思路廣播音頻。為了方便找到需要重聽回放片斷，利用數字硬盤錄像機的檢索功能，實現廣播錄制功能。

3.存在的問題及解決方案

首先，發射機系統的監控數據存在較大差異，獨立使用的監控軟件，對故障記錄和播出統計造成一定困難，無法反映實際運行情況。需要將所有調頻發射機監控統一考慮納入一個監控系統。需要針對不同的發射機，以全面反映發射機狀態，設置不同參數讀取功能。所有模擬量、開關量可以設計范圍值。無線接收廣播監視必須要納入監控系統，發射機監控系統必須包含對環境監測、報警功能。

其次，監控系統無法提送錄音功能，只對音頻信號進行電平記錄。因此，為了實現廣播節目錄音功能，可以將圖像監控系統的音頻記錄通過圖像監控硬盤錄像機、調諧器將每套調頻廣播的節目解調成音頻，解決監聽錄音功能。

最后，為了簡化處理，數字信號通過數傳單元進入監控主機，選擇音頻處理器模擬輸出將每套廣播立體聲信號合成一路模擬音頻。