無線發射遠程控制中心智能化運維平臺建設

陳 晟

（常山傳媒集團，浙江 衢州 324200）

0 引 言

常山傳媒集團無線發射臺于2019年完成升級改造并投入使用，節目前端進行了雙信源備份和傳輸數字化，節目信號從信源接收、復用處理、發射空收多個環節進行了監測，并采用了部分應急處置的措施。但是對無線發射系統設備的運維管理還是沿用人工巡檢的方式，無線發射機等主要設備做不到遠程控制，不能及時發現設備故障并處置，達不到安全播出應急響應要求。鑒于上述困難點，建立完善的智能運行管理與控制平臺迫在眉睫。

物聯網、數據存儲、數據可視化等技術的快速發展，為構建無線發射智能化運維平臺提供了技術可能性。研發智能化運維平臺可簡化控制流程，提高無線發射管控運維效率，減輕值班人員的運維壓力和技術能力要求。為提升常山傳媒集團信息化建設水平，充分發揮新技術在廣電的應用，根據常山傳媒集團發展需求，本文提出無線發射管理的智能化運維平臺建設方案。該方案不僅能夠有效提升常山傳媒集團的管控水平，而且在減少發射故障時間的基礎上提升了安全播出水平。

1 平臺建設整體方案

無線發射智能運維管理平臺架構如圖1所示。系統可分為數據采集、可視化展示、資源管理、綜合管理、切換調度系統以及設備管理工作站等6個部分。運維管理平臺中的系統軟件采用C/S和B/S融合架構，服務端采用適配方式進行數據呈現及統一管理。在數據處理基礎上，系統提供了前端系統每個網元的基礎信息采集[1]，所有數據會被用于對應的管理功能模塊。

圖1 無線發射智能化運維平臺系統圖

數據采集主要分為設備數據采集和系統數據采集兩類。其中，設備的數據采集支持RS-485、RS-232、RS-422、RJ-45、GPI/O等接口，并通過對應的接口協議轉換模塊實現數據轉化；系統數據采集不直接對設備工作狀態進行數據采集，而是通過設備專用系統進行數據采集，這種方式可最大限度地保障設備工作狀態或工作效率不受數據采集的干擾[2]。分布式邊緣采集模塊支持同時進行采集數據的運算處理，數據庫服務器在進行分布式存儲的同時，所有的數據通過數據庫服務器進行存儲。切換調度系統通過虛擬控制面板實現對發射環節指定設備進行鍵控的控制，從而使得操作者可遠程對發射機進行主備調度及發射管理。可視化工作站實現對整個機房分級拓撲及數據的呈現，包括系統邏輯拓撲，將數據進行處理后以圖形化、數字化形式呈現系統各設備工作狀態和系統整體工作狀態。

2 關鍵技術

無線發射智能化運維方案根據常山傳媒集團現有設備和系統應用狀況，通過接口集成應用開發和網絡建設將各類設備和系統進行連通和智能化管理。集成應用創新模塊主要包括數字化智能管理的無人值守發射機房、不同路由的雙信源備份傳輸、兼容多類數據采集設備接口和控制模塊、發射機離線采集和切換調度倒換邏輯、數據資源處理中心與數據共享等。

2.1 基于數字化智能管理的無人值守發射機房

數字化機房建設、機房布局場景和設備可視化管理使得機房監管者能夠更加直觀地監測、監管機房設備，并且在機房發生故障時更容易定位故障位置及原因。該子系統對機房布局及設備進行配置，實現機房場景和設備監測監管的人機交互，并基于機房設備支持的接口和協議進行設備工作狀態數據采集。在此基礎上，系統將采集的數據通過IP網絡傳輸至服務端，實現機房布局場景與設備工作狀態的一致性，從而使機房監管者能夠在遠程控制中心觀察和控制機房對應設備的工作狀態。機房布局設置和設備數字化管理原理如圖2所示。

圖2 機房布局設置和設備數字化管理原理圖

數字化機房服務端通過接口對機房設備進行數據采集以及自動化和手動控制。接口支持的類型主要有RS-485、RS-232、RS-422、RJ-45、GPI/O等。數字化機房服務端通過設備接口和協議模塊周期性采集設備狀態數據或通過Trap方式接收設備狀態告警或異常數據，實現對機房設備的監測。遠程控制管理平臺包含自動化處理模塊，其中，切換模塊可實現視音頻故障時自動應急切換（主路-備路-輔路）、安防告警畫面自動彈出、3路電源模塊2+1冗余熱備份、水浸模塊自動檢測線路通斷故障等。同時，機房內設備可通過布局虛擬面板實現遠程的設備控制（包括設備倒換、發射機、同軸開關等操作）。機房布局場景與服務端數據傳輸采用IP網絡，主要實現布局場景狀態更新和控制指令兩類數據傳輸。

前端通過服務端數據服務接口獲取設備狀態數據并進行設備狀態驗證，從而保障前端布局場景與機房設備工作狀態一致性，即真實場景與布局場景的一致性。用戶通過虛擬面板進行設備控制時，由前端發送指令數據給服務端，進一步通過設備接口和協議驅動設備，實現對應控制功能。

2.2 不同路由的雙信源備份傳輸

無線節目前端系統安置在無線發射臺遠程控制中心，與位于西峰無線發射機房相距數百米山路。無線節目采用衛星、光纜雙信源備份，從前端到發射機房采用數字化傳輸方式，以便對節目信號從信源接收、復用處理、發射空收等信號全流程進行遠程監測，如圖3所示。

圖3 不同路由的雙信源備份傳輸

常山無線數字電視通過衛星信號和有線網絡信號兩路信號源發射15套節目，兩個信號源互為備份。其中，衛星信號中的12套央視節目通過位于無線發射控制中心的衛星天線接收，12套節目分布在4145及4131兩個頻點，通過2個衛星接收機分別接收，其中一臺衛星接收機接收4131頻點的8套央視節目，輸出的ASI信號經切換器輸出至光端機傳輸至山頂機房用于高斯貝爾單頻網發射機發射，另一臺衛星接收機接收4145頻點的4套央視節目，輸出的ASI信號送至數碼視訊編碼復用器，與本地3套節目（常山臺，衢州臺，浙江衛視臺）編碼復用后輸出一個含7套節目的ASI節目流，經切換器輸出至ASI光端機傳輸至山頂機房用于熊貓多頻網發射機發射。用于ASI傳輸的光端機可以做雙備份，輸出信號通過ASI切換器切換，同時在山頂發射機房也安裝一套衛星天線，并安裝衛星接收機，2路光端機信號、1路衛星信號共3路信號切換輸出，保證安全播出。

補點站的信號傳輸結構與主站相同，只需在發射控制機房將ASI信號分配后通過不同的光端機向不同的發射站傳輸即可。用于編碼復用的本地節目信號源（常山臺，衢州臺，浙江衛視臺）利用3臺工程大卡機從華數RF射頻信號中解碼輸出SDI信號。有線網絡信號中配置3臺數字媒體平臺處理15套有線數字電視節目解調解擾，輸出IP或ASI信號，編碼方式為MPEG。再配置一臺數字媒體處理平臺用于15套節目AVS+轉碼及信號復用，最終輸出2路ASI信號，輸出至ASI切換器，與衛星信號做2選1，輸出至ASI光端機。

2.3 兼容多類數據采集設備接口和控制模塊

遠程控制系統是針對整個無線發射臺站系統設備的綜合管理系統，是從信源端到信號處理、節目分發及發射機的端到端的管理系統。對數據采集的研究主要是對采集的方式、接口協議和接口數據等的研究。采集的方式可以通過SNMP（SNMPv2或SNMPv3）、XML、CORBA、SYSLOG、RS-232、RS-485、RS-422、Modbus等協議以及不同的物理接口來完成，采集的數據包括但不限于報警數據、配置數據、日志信息等。

發射機控制模塊實現對1路本地數字電視發射機和2路調頻發射機的工作狀態實時采集、監測報警及狀態顯示，實現對發射機、激勵器、切換器的管控。根據項目需求，配置2臺發射機控制采集模塊實現對主備共2臺電視發射機和主備共2+1臺調頻發射機的數據采集、發射機開關機以及主備發射機倒換。其他發射機通過數字發射機協議口實現發射機數據采集、發射機開關機以及主備發射機倒換。發射機采集控制模塊具有以下特點：

（1）采用模塊化全鋁機身設計，可集成在發射機（柜）內部，控制模塊配備7英寸觸控顯示屏，可固定C45卡槽，主備雙電源冗余；

（2）標配RS-422/RS-232/RS-485串行接口、RJ-45接口、GPIO等多種擴展接口；

（3）設備自帶內部時鐘系統；

（4）可連接發射機、電源控制器、溫度、濕度傳感器，采集水浸、煙感等開關量數據；

（5）支持對協議進行封裝轉換；

（6）支持接收遠程控制指令對發射機進行遙控操作，支持手動或定時開關機功能；

（7）實現主備發射機的實時數據采集與遠程開關機、自動開關機、自動倒備等基本功能；

（8）具備同上級監測中心進行網絡通信的功能，具備網頁訪問的動態實時數據顯示功能；

（9）支持對前端系統不同環節的設備、發射機房設備的數據進行采集，同時具備運算處理、數據存儲、報警發布的功能；

（10）支持不同品牌發射機、碼流切換器的協議，可對不同設備進行切換控制并具有統一管理平臺。

2.4 發射機離線采集和切換調度倒換邏輯

遠程控制中心客戶端通過網頁的方式對發射機的中控模塊單元進行控制，配置發射機的系統參數、自動開關機時間、數據采集方式以及報警發布類型等[3-4]，采用分布式的數據處理方式、分布式的自動控制方式，在中心和發射機中控模塊脫網時，中控系統可以保持獨立運行，在網絡建立后，自動上傳監測數據。

通過網管平臺手動/自動方式對發射機主備機進行倒換時，為了保護發射單元設備器件的安全，發射控制系統嚴格依照邏輯進行，包括但不限于關閉發射機電源、切換主/備路信源、切換同軸倒換開關、開啟發射機電源、調整發射頻率以及開啟發射功率等步驟。針對所有環節，一旦發生錯誤或未能成功，則立即終止下一步的操作，并且在切換調度面板上直觀反映。

2.5 數據資源處理中心與數據共享

智能化運維管理平臺內數據能夠互聯互通，解決“信息孤島”問題，實現統一資源管理、互聯互動、保護投資等[5]。統一的接口通信協議使得集成系統施工方式得到統一，可保證各套件的功能完整性，并且后期調試、維護均有保障。基于后臺數據構建數據資源中心對各類數據進行加工、處理、計算，形成相應的成果，可供系統使用和判定。所有的公共功能由平臺統一提供，智能化運維管理平臺上開展各項業務的模塊，各個業務模塊之間的信息互聯互通，協同工作，遵循一定的標準和規范，可提高系統標準化程度，同時也將進一步促進軟件系統的標準化和產品化。

3 結 語

常山傳媒集團已建設無線發射遠程控制中心智能化運維平臺，旨在改變重設備、輕維護、疏管理的狀況，在現有設備、環境和系統布局下提升技術維護能力和平臺管理水平[6]，完成安全播出管理由結果管理向過程管理的轉變，更好地實現安全播出質量的持續改善。在廣播電視信息化建設背景下，常山傳媒集團智能化運維方案的建設提高了對無線發射的管控水平和運維效率，也為其他地方傳媒集團因地制宜實現信息化改造提供了新的探索思路和技術方案。