基于C/S 和B/S 混合架構的無線發射臺自動化綜合監控系統設計與實現

朱建平

（寧波廣播電視集團，浙江 寧波 315000）

0 引言

隨著計算機技術、網絡通信技術、信息技術的飛速發展，依托多種技術開發的計算機集成綜合監測控制系統在各行各業得到了廣泛應用。所有廣播電視無線發射所用的傳輸、發射等設備在出廠時都自帶監控數據口，盡管設備出廠時的數據接口協議并未統一，但絕大多數都使用RS-232、RS-485、CAN 總線等常用傳輸協議，這些都可以通過數據轉換設備轉換成TCP/IP 協議接口，直接運行于計算機網絡中，為綜合監控系統的開發提供了便利，降低了開發成本，提高了系統的運行可靠性、穩定性、兼容性以及可擴展性，最終實現數據、控制網絡的集成統一和自動化控制，極大地減輕了值機人員的工作負擔[1]。

1 監控軟件體系架構

監控軟件體系架構可以分為基于點對點控制模式的客戶端/服務器模式（即C/S 架構）和基于網頁服務器為中心的瀏覽器/服務器模式（即B/S 架構）。

1.1 C/S 架構

C/S 架構由客戶端和服務器組成，服務器的功能只是保存數據。該模式中，數據通信和控制是點對點進行的，無需經過服務器就能讀取數據。C/S架構基于兩層分布式結構，具有系統響應時間短、實時性好的優勢，必須安裝專用客戶端，能有效保證系統的安全性[2]。

1.2 B/S 架構

B/S 架構是隨著Internet 技術興起的，是在C/S架構上進行了改進的三層分布式結構，由瀏覽器、Web 服務器以及數據服務器組成。瀏覽器為用戶提供軟件界面，并向Web 服務器提出請求，數據庫服務器執行數據操作并將運行結果提交給Web 服務器，Web 服務器利用HTTP 協議將結果顯示在Web 瀏覽器上。

2 混合架構綜合監控方案

寧波廣播電視發射中心發射三體自動化綜合監控系統主要由設備監測服務器、流媒體漫錄服務器、音頻監測服務器以及兩臺設備監測客戶端電腦組成。其中，設備監測服務器、流媒體漫錄服務器、音頻監測服務器采用B/S 架構，兩臺設備監測客戶端電腦上安裝基于組態軟件的C/S 架構實時監測軟件。

2.1 設備監測服務器

設備監測服務器的主要功能是對供配電系統、溫濕度、水浸、發射機實時狀態及告警信息進行數據采集存儲，同時根據設置定時發送開關機指令并確認操作結果。設備監測服務器的邏輯架構如圖1所示。

如圖1 所示，將設備不同的數據統一轉換為TCP/IP 網絡數據接入交換機，實現不同設備與設備監測服務器的數據通信。在保證系統穩定可靠性前提下，兼顧經濟性、盡量減少數據轉換設備和重復布線的原則，對溫濕度、水浸設備數據的實時性要求并不是很高，因此溫濕度和水浸設備數據接口用總線進行并接，不同設備通過不同地址碼實現數據的輪巡訪問；供配電及發射機的數據實時性要求較高，還涉及一些控制指令的傳輸，因此每臺設備均用獨立的協議轉換設備進行數據轉換（支持TCP/IP協議的直接接入交換機），這樣即使某一數據轉換設備故障，也不會影響對其他設備的監控，同時也兼顧了數據傳輸的實時性[3]。

圖1 設備監測服務器系統框圖

2.2 流媒體漫錄服務器和音頻監控服務器

流媒體漫錄服務器的主要功能是將音頻監控中各個監控節點的節目內容按照時間要求進行實時錄制，音頻監測服務器的主要功能是將各監控節點音頻信號轉換成電平值，以便監測客戶端以柱狀條形式實時顯示，同時對各監測點監測時間進行設定，保存客戶端回傳的異態告警信息。系統架構如圖2 所示。

如圖2 所示，信源節傳系統中傳輸的AES 數字音頻信號無法直接通過TCP/IP 協議傳輸，同時為了更高的傳輸效率和實時性，將各節點的數字音頻信號通過轉換板卡以UDP 組播形式在網絡上傳輸，為漫錄服務器和音頻監測服務器數據服務。

圖2 音頻監測漫錄服務器系統框圖

2.3 混合架構監控框架

以上3 個基于Web 端的服務器為數據的存儲和參數等配置信息建立提供了平臺。對于人機交互的監控畫面，考慮到對設備遠程操作及監控數據實時顯示有更高的安全性和更快的響應速度需求，采用基于組態軟件的C/S 架構軟件客戶端，同時配以WebSocket 軟件完成服務器與客戶端之間的數據交互，形成融合C/S與B/S兩種架構的綜合監控系統[4]。系統架構如圖3 所示。

圖3 混合架構監控系統框圖

2.3.1 數據通道隔離與單向互訪

由于TCP 和UDP 協議在傳輸模式上有本質的區別，這兩種協議在同一交換機網絡同時傳輸時會相互影響，使網絡擁堵、數據丟包嚴重，最終造成網絡不穩定。為了解決這個問題，在交換機中劃分不同的VLAN，使設備監測的TCP 數據和音頻監測UDP 數據隔離開來，同時在交換機音頻監測VLAN下設置VLANIF 地址作為設備監測服務器的網管地址，從而實現設備檢測服務器對音頻漫錄及監測服務器的單項訪問，集中通過設備監測服務器對監控系統的全局參數進行設置。

2.3.2 客戶端與服務器間數據下發與上傳

寧波廣播電視集團綜合監控系統結構如圖4所示。

圖4 監控系統總體框圖

基于組態軟件開發的發射機房綜合監控系統通過網絡讀取前端設備的實時數據，通過軟件界面直觀顯示給用戶；WebSocker 軟件一方面將Web 服務器上對發射系統、音頻、電力、環境等數據的監控參數下發給客戶端，另一方面將客戶端中的操作指令、指令操作返回數據、實時告警信息等數據上報至Web 服務器，通過服務器寫入本地數據庫；Web服務器通過網絡讀取前端設備數據，并將數據直接寫入數據庫[5]。音頻監控軟件界面如圖5 所示，設備監控軟件界面如圖6 所示。

圖5 音頻監控軟件界面

圖6 設備監控軟件界面

3 結語

本文以軟件架構為切入點，分析了寧波廣播電視發射中心發射三臺機房綜合監控系統運行原理。本系統自開發完成并投入使用已有一段時間，目前各項功能正常、運行穩定，實現了發射機房自動化監控為主、人工確認為輔的工作模式，大大提升了發射臺安全播出的工作效率。