高山發射臺綜合監控解決方案

摘? 要：構建綜合監控系統是實施中央、省廣播電視節目無線數字化覆蓋工程，以及響應國家廣電總局提出加大發射臺自動化監控程度的需要;目標要求是實現設備和信息的智能化管理，要有高安全性、高可靠性。文章詳細闡述了以以太網為骨架的綜合監控系統的組成，各子系統的原理和功能，基于B/S架構的本地管理平臺的可擴展性、穩定性、安全性，友好的人機管理界面。

關鍵詞：監控系統;網絡;信號;發射臺自動化

中圖分類號：TN948.53? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2020）02-0047-03

Abstract：The construction of the integrated monitoring system is to implement the radio digital coverage project of radio and television programs of the central and provincial governments，and to respond to the need of the State Administration of Radio，Film and Television to increase the automatic monitoring level of the transmitting station;the goal is to achieve the intelligent management of equipment and information，with high security and reliability. This paper describes the composition of the integrated monitoring system based on Ethernet，the principle and function of each subsystem，the scalability，stability，security and friendly man-machine management interface of the local management platform based on B/S architecture.

Keywords：monitoring system;network;signal;transmitter automation

0? 引? 言

廣東省信宜732臺是廣東省廣播電視臺廣播電視技術中心屬下高山骨干發射臺之一，坐落于粵西第一峰（海拔1703.8米）的大田頂上。本方案主要完成信宜732臺發射機房自動化綜合監控系統的建設要求。

綜合監控系統按照“有人留守、無人值班”的自動化管理模式設計，具有監測任務量大、實時性強、集成度高，對數據安全性、可靠性、一致性和實用性等要求高的特點。因此建設目標必須滿足以下幾點。

（1）從安全、質量、內容三個方面實現信號的采集、射頻層碼流層分析、自動檢查與異常報警、智能信號切換等功能。對全部信號進行實時監測，提高發射臺播出的自動化程度，建立完備的信號監測體系，保障可靠的接收節目信號;

（2）實現信號的數字化處理，監聽監看，錄像回放等功能;

（3）采用穩定的嵌入式ARM平臺、Linux操作系統，實現發射設備參數采集、故障判斷、報警存儲、自動倒備等功能，支持遠程Wed頁面管理和配置，在提供網絡通信鏈路的情況下，通過上位機實現遠程監控;

（4）系統支持國標DTMB地面數字電視視音頻編碼格式（AVS+、MPEG2、DRA、MPEG1 L2等）、CDR數字音頻廣播（DRA、DRA+）編碼格式，提供測試分析和上傳技術;

（5）采用模塊化、智能化管理平臺，實現對各分系統的統一管理。提供完善的用戶權限管理，支持數據共享和遠程控制，保證系統的高可靠性、高安全性;

（6）建設技術數據管理系統，可將報警信息、信號分析數據、發射機運行參數、值班管理信息等存入數據庫，以備查閱，并提供報表打印功能。

1? 系統的結構和原理

本綜合監控系統由以下子系統組成：信號源系統、智能切換系統、多畫面監控系統、發射機監控系統、電力環境監測系統、安防監測系統、綜合管理平臺、錄制存儲服務器。信號源系統采用傳統的方法，傳輸接收信源，經處理、分配放大、切換，然后傳送到發射機播出，每套節目信源涉及5個監測點，在此不作分析論述。系統采用B/S和C/S混合架構，在邏輯結構上分別由錄制模塊、系統管理模塊、查詢模塊、轉碼模塊、數據庫和存儲模塊來承擔系統核心數據交換功能，保證高效穩定地為各核心業務（子系統）提供數據。

綜合監控系統基于以太網架構，采用千兆交換機進行數據交換及共享，所有來源的信號通過相應的監測設備轉為以太網IP信號，進行監測和使用。當監測任務增加時，無需重新構建新系統，只需增加相應的監測設備，即可實現系統擴容，具備整體升級擴展能力。系統采用統一的GPS時鐘，保證系統時間的一致性，時鐘數據接入以太網，系統會定時自動對具有實時時鐘的設備校時。系統通過用戶權限設置，提供本地、遠程用戶查看或控制等功能，避免越權操作，保障系統的安全性。

1.1? 智能切換系統

智能切換系統的核心設備是模擬音頻切換器（HS5452 A）、模擬視音頻切換器（HS5452VA）、智能碼流切換器（HS8223），每個頻率（頻道）對應一臺切換器，切換器有唯一的IP地址碼，由監控服務器通過以太網進行控制。切換器可對各路信號進行調度，應急切換和“智能”切換，在主播信號出現信號中斷、節目丟失、無法解擾等各種異常情況下，實現對信號（碼流）的自動切換、手動切換、PID替換等功能?？刂平缑媾c本機面板一樣，都具有手動和自動兩種控制方式。

在手動方式下，可人工操作各按鈕，對設備進行各種功能控制。在自動方式下，當檢測到信號源異常時，監控程序在報警的同時，將根據報警情況判斷是否向對應設備發出控制指令，進行通道切換。切換時將按“主-備1-備2-墊播”的順序搜索正常信號源，并切換到正常的信號源通道。當主路信號源恢復正常時，自動切換回主路信號源通道。當所有信號源中斷無法解決時，只報警，不對設備做任何處理。

1.2? 多畫面監控系統

多畫面監控系統采用全數字信號傳輸且基于IP網絡的體系結構，信號的處理調度均通過IP網絡進行，實現模擬視音頻信號、數字視音頻信號轉換成IP信號，TS流轉換成IP信號的網絡傳輸。而AVS+和數字音頻廣播信號則通過具有獨立解調功能的DTMB信號監測儀和CDR信號監測儀將多個節目的解調信號轉換成IP信號進行監測。系統可對每個頻道（頻率）的信號源（3路）、智能切換輸出（發射機輸入）、發射機播出空收共5個點的信號進行實時監測、顯示、錄像，在出現異常時發出報警并自動進行相應處理，保證正常播出。上部電視墻共10臺56英寸顯示器，下部共10格1.1米高的標準機柜，用于安裝系統所有設備。

1.2.1? 多畫面顯示監測

多畫面顯示監測部分由多畫面顯示服務器、監控服務器、錄制存儲服務器、顯示器等設備組成，提供對廣播電視節目內容的監測、多畫面組合顯示、轉碼錄像、系統報警等功能，可完成對符合標準的各種信源的監測、分析、處理。單臺多畫面顯示服務器支持單屏、雙屏顯示，最大支持32路視音頻信號顯示。顯示界面支持4、9、16、25等分顯示，也可以自定義顯示畫面大小。支持輪巡監測，畫面切換平滑無縫無黑屏。多畫面分割顯示內容可靈活配置，我臺按照調頻、模擬電視、數字電視、信源-預監-空收的功能格式配置，分區明確，易于監聽監看。

每個分割畫面中，伴音信號在視頻顯示區域兩邊疊加音柱動態顯示，下部加標題欄提示該節目來源點，具備無伴音報警功能。調頻音頻信號顯示支持動態柱形圖、K線圖監看方式。分割畫面支持模擬時鐘、數字時鐘、圖片顯示。支持單套節目的放大顯示，監聽電視伴音和廣播節目。支持節目輪播且可設置輪播節目套數。在我臺系統中共使用7臺多畫面顯示服務器對應9臺顯示器來監測114處信源點。其中調頻廣播五套節目25處信源點，用一臺顯示器顯示;模擬電視四套節目+本地一套節目空收21處信源點，用三臺顯示器顯示（一臺顯示空收單畫面）;數字電視三個頻道17套節目68處信源點，用五臺顯示器顯示（一臺顯示空收單畫面）。CDR廣播兩個頻點4套節目作為擴容，只在監控服務器用小畫面顯示監測。

1.2.2? 報警管理和碼流分析

系統可對視頻丟失、黑場、靜幀、彩條、解碼異常、臺標丟失，音頻丟失、音量過大或過小等故障進行實時監測報警。報警分為三級響應。以三路信號源為例，一路故障為一級報警;二路故障為二級報警;三路故障、預監信號丟失、播出空收無信號為三級報警。在相應顯示器上顯示報警信息，一目了然。每個監測點可獨立設置報警門限、開和關，獨立設置報警非監測時段，避免正常停機造成誤報警。

系統可對數字信號進行碼流分析，支持對多個TS碼流實時分析和顯示，實現TS流的基本結構信息監測，符合播出規范技術要求。深度PSI/SI信號解析功能，直觀地顯示當前TS流的PCR詳細信息。TR101 290監測作為實時分析的一項功能，為用戶提供了詳細的實時監測錯誤信息。所有監測信息進入數據庫，可按照查詢時間、報警類型、節目名稱等條件查詢，以便做進一步分析。

1.2.3? 錄像回放管理

錄像回放管理可為臺站或監管部門提供節目內容收錄取證、回放分析等功能，支持標清、高清節目的轉碼錄制，節目正常錄制存儲30天，節目異常時形成故障錄像存儲60天，錄像自動覆蓋歷史文檔，節約硬盤空間。用戶需要延長存儲時間，只要增加存儲硬盤容量即可。錄制回放提供播放、暫停、停止、拖動等功能，用戶可定位查詢，錄制方式有以下幾種：

（1）定時錄制，按設定的開始和關閉時間錄制;

（2）手動錄制，按手動勾選的開始和結束時間錄制;

（3）報警錄制，報警時自動開始錄制，可實現提前故障30秒錄像。設置時可選擇OSD信息加載，方便確定報警時間點。

1.3? 發射機監控系統

發射機監控系統由發射機參數采集器、監控服務器、基于RS232/485/422接口的傳輸通道等組成，具有發射機實時工作參數監測和打印、定時開關機、主備機倒換、故障報警等功能。系統支持遠程Web界面管理，在監控服務器運行系統軟件（發射機監控）的集中管理下，對發射機進行全方位監控。

為了解決播出安全性、政治敏感性問題，我臺只使用發射機實時工作參數監測和打印、故障報警功能。發射機數據采集控制采用“分布式”的集散控制結構模式，一臺發射機對應一臺數據采集控制器，采集器可以脫離監控系統獨立工作，不會對發射機正常運行產生干擾。采集器具備10路模擬量、24路狀態量、16路開關量的取樣控制能力，3路串行通信接口，1路以太網通信接口，可面向不同廠家不同類型的發射機，適應發射機模擬或數字參數接口形式。

1.4? 電力環境監測系統

電力環境監測系統，主要用于各功能機房的溫度、濕度、煙霧、水浸的監測，以及發射機房電力系統各參數的監測。電力參數、環境參數通過智能參數采集模塊采集數據并轉換為IP信號進入以太網，由監控服務器統一管理，進行數據存儲與分析，在異常情況下發出報警信息通知值班員。我臺共有16處環境參數采集點，6處電力參數監測點。設計時預留擴展接口，可以按照需求增加監測項目。監測系統的功能有以下幾點。

（1）實時記錄和超限報警功能。實時記錄電力參數、環境參數，以數字和圖表的形式在監控服務器的顯示器上顯示。當參數超出設定的報警值或電力系統故障、機房水浸時，發出報警;

（2）內網監測和分級管理功能。按照管理人員的權限，通過總監控管理平臺授權，可以讀取監控服務器上的實時數據，實現遠程監控;

（3）數據存儲、統計分析、打印報表功能。所有采集的數據都記錄在存儲服務器上，通過監控服務器可以查看、分析過去一段時間的參數，并輸出數據打印成報表。通過分析數據，可以解決可能出現的故障和處理已經出現的故障。

1.5? 安防監控系統

安防監控系統實現對各功能機房現場、發射區外圍等需要監測的地方進行實時監測與傳輸。在本臺系統中設置32路圖像高清攝像頭進行實時監測。根據我臺機房環境復雜、防雷擊、安全性等特點和要求，為防止數據干擾，所有圖像信號根據區域分布，劃分為若干個點統一轉換為IP信號，再由光纖傳送回監控室，通過以太網交換機接入安防監控平臺，實現畫面分割顯示（也可單畫面顯示）、控制、錄像、回放查詢等功能。通過遠程監控云平臺權限設置規定，通過授權可實現遠程實時監看、控制、查詢等。

1.6? 本地管理平臺

本地管理平臺由安裝有系統軟件管理平臺的監控服務器、控制臺、電視墻等組成?？刂婆_上安裝2臺監控服務器、1臺安防監控系統操作平臺，加裝1臺廣電總局預警系統、1臺中央無線覆蓋信源監測系統（博匯，回傳省廣電局），實現友好的人機對話管理。軟件管理平臺采用B/S架構（Browser/Server，即瀏覽器/服務器結構），實現了讓用戶工作界面通過瀏覽器實現，主要事務邏輯在服務器端實現的架構。為跨操作系統間無障礙數據瀏覽與共享開拓了更先進的模式，管理中心各類服務請求可以通過100 M寬帶使用IE瀏覽器進行操作完成。

軟件管理平臺提供多用戶配置管理，支持多個用戶同時在線瀏覽、隨機查詢。操作人員按其工作性質分為超級管理員、管理員、操作員，賦予不同的操作權限，有完善的密碼管理功能，用戶必須經過身份驗證后方可授權登錄進行操作。超級管理員為最高權限，允許使用監測設備的所有功能，設置下屬各個權限組，上級用戶可隨時查看下級用戶的所有操作、工作狀態、工作任務等;同級用戶不能互看操作，下級用戶無權查看上級用戶的信息和操作;管理員具上傳下達作用，可做技術維護、部分更改設置、管理操作員等權限設置;操作員即值班員，只有監聽監看、使用設備的權限。

2? 結? 論

本綜合監控系統在廣東省信宜732臺投運以來，運行穩定，安全可靠，達到設計要求，符合行業相關規范。系統中除采取技術措施保障設備安全可靠穩定運行外，同時引入信息安全、網絡安全等措施保障網絡安全運行。對于電氣接口、設備控制具有很好的通融性、廣泛性，以及簡潔友好的人機界面。系統軟件升級方便，擴容容易，設備維護方面，通過數據分析可很快找到故障原因。本系統在行業內具有很好的推廣價值，特別是多節目播出任務的發射臺更值得借鑒。

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作者簡介：陳華（1968-），男，漢族，廣東信宜人，技術科科長，工程師，研究方向：廣播電視設備維護管理。