基于B/S架構的遠程智能發射機切換系統的設計

韓靖海 蔡磊

摘要：東芝發射機與SPINNER同軸切換裝置組合，可利用硬件狀態采樣、軟件邏輯描述實現發射機系統切換。在功能上，系統在滿足遠程監測、自動切換的同時采用多級控制方式，用戶可根據實際情況選擇采用遠程一鍵切換、手動分步切換、本地手動切換，系統亦可根據預設故障條件停止操作切換命令等個性化功能。整個系統采用B/S架構，方便系統的后期維護及多機房綜合監控、降低系統運維成本。

關鍵詞：分布式架構 主備機切換 聯鎖保護

上海東方明珠發射臺針對東芝發射機1+1系統主備機自動切換的升級改造，采用了安全、成熟的網絡通訊技術，選擇了合適的網絡構架，開發出可實現多地集中管理、遠程監控、安全可靠的發射機主備切換綜合平臺。這為多地機房集中管理提供便利，也為發射臺的設備集中管理尋求一種新的嘗試。

系統設計思路

一、明確硬件設備之間的分工。服務器內植核心控制程序負責整個平臺的可靠運行，平臺內所有發射機系統均可同時調用核心程序中的切換控制程序子模塊實現應急時的切換。

二、建立綜合監測平臺實現多機房、多發射機集中監控，整個監控平臺采用B/S架構分布式系統（如圖1）。B/S（Browser/Server）架構的優點是客戶端計算機只需利用網絡瀏覽器即可訪問平臺控制頁面，所有的控制功能程序模塊都在服務器內，客戶端無需安裝其他軟件。以后系統升級只需在網頁上對服務器進行操作即可。平臺控制又是分布式的，每個機房、每個頻率發射機切換系統是獨立的，而平臺所有控制和信息可實現無縫共享。

三、采集發射機開關機狀態、同軸開關位置狀態送本地服務器，使服務器根據實際狀態發出控制切換的命令。

四、根據SPINNER快裝式同軸開關工作特點設計安全可靠的機械聯鎖系統，保證主備發射機切換時主備機的聯鎖處于開路狀態，同軸到位后，主備發射機均可獲得必要的聯鎖。

五、考慮平臺的安全性。

系統實現方案

一、各種狀態的獲取。為了進行智能切換，我們首先要檢測出發射機開關狀態數據、發射機運行參數和同軸開關狀態數據。這些數據獲取方式如下：

發射機開關狀態的獲取。通過一個主接觸器為發射機功放提供電源是東芝數字電視發射機的共同點。主接觸器在發射機開機時處于閉合狀態，在關機時處于分斷狀態。東芝系列的發射機運行分為正常控制模式和應急模式。在應急模式狀態下，發射機不再受發射機控制器的控制，開關機只通過應急開關來實現。經過研究論證，應急開機屬于設備非正常情況下人為操作范疇，不涉及自動控制，接觸器狀態與正常模式相同。

發射機參數的獲取。發射機控制器通過RS232接口為用戶提供了豐富的發射機運行參數。對于主備切換系統的設計，發射機輸出功率是關鍵參數。該指標可與其他建立平臺所需的設備參數一起被打包送入系統服務器。

同軸開關狀態的獲取。同軸開關選用的是SPIINNER BN553567C0100型同軸開關套件。套件包括同軸裝置安裝面板、電動同軸開關以及手動U-Link射頻連接器。同軸開關提供了兩組聯鎖開關和六組狀態切換輔助節點。使用同軸開關時利用其中一組節點的開關狀態即可獲得同軸位置信息；使用U-Link時，同軸套件會根據用戶連接情況自動輸出位置狀態，無需另外調整。

二、切換邏輯描述。為了提高切換系統的可靠性和可操作性，除了自動切換外，系統還設計了一鍵切換和純手動切換功能。

自動切換是當監控平臺監測到某頻率主機故障導致功率下降到預設門限后，自動向主發射機發送關機命令，并確認發射機處于關機狀態后，向同軸控制器發送同軸轉動命令，待服務器接收到同軸轉動到位狀態后，向備機發送開機命令，并將備機標簽改成主機，故障機改成備機。

一鍵倒機方式需要用戶手動在遠程平臺上操作。只要用戶在播出中發現播出質量下降，在確認是發射機故障的情況下點擊該頻率切換系統的“一鍵倒機”按鈕。此時切換程序直接向主備發射機發送關機命令，確認收到雙機的關機狀態后，直接向同軸控制器發出切換命令，切換完成后，自動開出備機。

當平臺服務器死機或者控制程序運行不正常時，用戶可以在同軸控制器上將平臺控制命令關閉，選擇本地控制模式。此時若要切換備機必須先關主機，在同軸控制器上切換同軸位置，再開備機，整個過程都需要用戶手動操作分步完成。

各種切換手段有著不同應用場合。按照應急等級從高到低應該是手動切換、平臺上一鍵切換，最后才是自動切換（見圖2）。如上所述，當使用手動切換時，平臺服務器的命令已被切斷，一鍵切換和自動切換過程都是通過平臺服務器發出的控制命令來完成的。所以選擇手動切換方式時，一鍵切換和自動切換方式將失效。一鍵切換本質上也屬于自動切換的范疇，只是這種方式需要在平臺上手動操作，處理切換的過程與自動切換相比減少了輸出功率判斷環節，因此，一鍵切換時間比自動切換要短。

三、聯鎖保護設計。系統采用機械聯鎖保護方式（如圖3）。機械聯鎖保護必須基于指定型號同軸開關進行有針對性的設計。如前文所述，SPINNER公司的這款同軸套件有兩種工作模式，分別是同軸開關模式和U-Link工作模式，而且SPINNER這款同軸套件只能保證天線端發射機可獲得聯鎖。這兩種模式在實現相同聯鎖路徑設計上也不相同，而設計的最終目的是保證無論使用哪種模式，主備機的聯鎖關系必須保持一致。在設計時必須找到兩種模式中公共點作為發射機端聯鎖接口輸出，保證上天線端發射機獲得聯鎖，所以選擇正確的輔助節點是關鍵。

四、系統安全性。

（一）機房間的數據交互必須使用廣電內部的局域網，禁止使用互聯網以防止外來黑客入侵。

（二）平臺維護和升級維護采用專門可移動存儲設備，并由專人保管。

（三）設置平臺登錄權限，平臺關鍵參數的修改和設置必須由專人完成。

（四）當網絡故障或者設備之間通信中斷，所有相關頻點的發射機系統均被自動設成“異常”狀態。在“異常”狀態下，發射機切換系統必須手動完成操作。

結論

結合互聯網技術可方便實現多機房、多設備之間數據交互，建立一個功能完備、安全可靠的監控平臺。同時，不同型號的發射機與當今先進的同軸切換裝置之間的匹配為提高同軸開關環節可靠性提供了全新的思路，也為廣播電視設備升級提供了一個有參照性的靈活的解決方案。（作者單位：上海東方明珠傳輸有限公司）

參考文獻：

1.韓靖海，宋曉波，劉 超，《東芝3700發射機“1+1”遠程手動同軸切換控制系統的設計》， 2017（1）。

2.SPINNER GROUP， 《BN553567C0100 Patch Panel Product Document》2016。