西藏電視發射臺智慧運維監控系統的實現

巴 桑

（西藏廣播電視臺，西藏 拉薩 850000）

0 引言

西藏電視發射臺智慧運維監控系統實現對臺站內發射機運行狀態、電視節目信號源、發射播出信號以及發射臺電力、環境、內外安全等進行實時監測、監控，各子系統出現故障時，運維監控系統能自動告警、自動切換，可以實時查詢和統計各子系統的狀態數據、告警數據。該系統實現了西藏電視發射臺智慧運維和自動化播出的工作目標，有效提高了西藏電視發射臺的工作效率和管理水平，降低了運維成本，降低了臺站值班員的工作強度，增強了臺站指揮調度能力，減少了人為事故的發生，更好地保障了臺站的播出安全。

1 系統結構

智慧運維監控系統由信號源子系統、發射機子系統、電力子系統、環境安防子系統、播出監測子系統、故障告警子系統以及輔助子系統等7 個服務子系統和1 個監控平臺客戶端子系統構成，實現對電視節目信號源、傳輸發射、播出質量進行一體化、自動化監測、監控、監管。各個子系統能自動切換、倒換，全部實現自動化控制[1]，實現無人值守模式。各子系統的狀態數據和告警數據都實時保存在SQL Server 數據庫中。臺站值班、值守人員通過監控平臺客戶端可對7 個服務子系統中的設備進行監看、監聽、監控、數據查詢以及大數據分析。系統整體架構如圖1 所示。

圖1 系統結構框圖

2 子系統功能實現

2.1 信號源子系統

信號源子系統主要由子系統控制服務程序、信號源智能切換處理器以及音視頻服務器組成，實現多路信號源有無、純噪聲的檢測、告警及切換，接受外部控制，可根據播出監測子系統或者監測中心的錯播監測平臺的信息來控制切換信號源[2]。

信號源子系統的基本功能有：自動檢測多路節目信號源有無和純噪聲故障，可以自動切換當前播出信號源[3]，也可在監控平臺客戶端發送指令，手動切換信號源；可調節調制度，設置工作狀態；實時對各路信號源進行監聽、監視、監控，并將節目信號源錄音、錄象存儲在音視頻服務器中，可回放查詢；告警信息實時發送給告警子系統，由告警子系統統一發布告警。信號源子系統架構如圖2 所示。

圖2 信號源子系統結構框圖

音視頻切換器與信號源子系統控制服務程序連接后，可以自動或手動從4 路信號源中選擇信號質量最好的一路信號源進行輸出，也可自行設定其中1 路為主信號源，其余3 路為備信號源。當主信號源信號中斷或出現故障，系統自動或由值班員手動切換到信號正常的備信號源進行輸出。也可根據需要，按一定時間定時切換信號源。

2.2 發射機子系統

發射機子系統主要實現電視1+1 的自動倒換和自動開關機，可上報告警信息，接受外部控制[4]。發射機子系統采用如圖3 所示的結構，采用發射機自身控制與外加數據控制器的方式。子系統可用性、可靠性、拓展性高，可拓展應用在不同的廣播電視發射臺站中。

圖3 發射機子系統結構圖

系統將數據控制器和1+1 控制器都以TCP/IP協議接口接入臺站局域網，各1+1 控制器獨立控制一套1+1 發射機系統，這樣系統的擴展和施工非常方便。每臺發射機配置一臺數據控制器，負責采集入射功率和反射功率值、天線位置狀態、風機、功放、激勵、外電等的正常與否的狀態，控制開關機、強制控制閉合各開機點、假負載開關。天線控制器負責倒換天線。所有發射機、采集控制器、備份激勵器、備份信號源切換器、1+1 主控機都以TCP/IP 協議接口接入臺站以太網，便于系統的擴展。

2.3 環境安防子系統

通過環境安防子系統，值班監控平臺能夠實現多畫面或單畫面全屏回傳場地圖像，看到發射臺站內的發射機房、電力機房等重要場地的視頻、溫度、濕度等環境參數，可設置各監測場地的溫濕度告警門限參數，實時監測場地紅外、明火、煙霧、浸水等告警。如有告警，環境安防子系統自動發出聲光報警，提醒臺站值班、值守人員進行處置，還可對場地門禁、燈光、空調進行遠程開關控制。環境安防子系統架構如圖4 所示。

圖4 環境安防子系統框圖

2.4 電力子系統

電力子系統的主要功能是實時監測外電建廣152 和建羅153 的運行情況和發電機的運行情況。當主路外電中斷，電力子系統能自動切換到備路外電供電。當所有外電都中斷，電力子系統能自動啟動發電機進行發電，并自動切換到發電機路供電。電力子系統能夠遠程顯示整個臺站電力系統的工作鏈路，反映當前供電方式是哪一路外電；能夠遠程設置外電和發電機告警監測門限參數和啟動該項告警，設置延時告警時間等設置項。電力子系統主要對外電輸入三相電壓、發電機油位、油壓、溫度、輸出電壓、ATS 柜總輸出三相電壓電流以及ATS 開關狀態等進行實時監測、監控。電力子系統架構如圖5 所示。

圖5 電力子系統框圖

2.5 報警子系統

報警子系統在臺站內通過各子系統主控程序對各自子系統內的設備進行掃描，報警主控程序對臺站各子系統掃描，臺站報警主控程序主動上報中心服務器[5]。報警輸出在客戶端監控界面上，有聲光和短信報警等方式。

報警子系統的報警響應迅速，對于臺站內的故障，臺站監控終端或總監控中心能在2 s內進行響應。報警信息全面，包括信號源無信號輸入、純噪聲故障、發射機入反射功率故障、電力故障及電力各參數超出門限、環境發生煙霧、明火、紅外、溫濕度、浸水告警，安防檢測到非法入侵，各種參數接近設定門限，各臺設備及網絡通信鏈路的通信故障。報警數據信息按照不同子系統、不同級別進行分級處理，將緊急故障如信號源無信號輸入、發射機入射功率故障、停電、發生煙霧、明火、非法入侵告警等設為紅色告警；將暫時未形成緊急故障，但接近或存在隱患的故障如各種門限超限、機器設備及網絡設備鏈路的通信故障等設為橙色告警。對應不同的告警級別，告警方式也不相同，用不同的聲光告警進行區別，讓臺站值班、值守人員能迅速獲知告警的緊急程度。

2.6 輔助子系統

智慧運維監控系統的各子系統獨立供電，同一個子系統的設備共一路外電，輔助子系統可以通過電源復位器控制各路外電的通斷，對各子系統實現遠程復位，可以提高系統工作穩定性，降低系統停播率。

2.7 臺站設備實時數據采集

臺站內設置高性能工業嵌入式主控器，其主要功能是通過TCP/IP 協議獲取設備的實時參數[6]，將上位機（客戶端）送到的指令轉發到各設備，對臺站內數據進行分析處理，并根據處理結果對被控設備進行控制（如發射機N+1 系統的倒機控制等），完成臺站內實時數據存儲。

臺站內設備的實時數據采集主要分為幾種情況：對于有網口的設備，由主控器通過臺站內以太網直接讀取設備參數；對于無網口但有串口（RS-232/RS-485/RS-422）的設備，通過一臺串口服務器將數據由串口轉換為網口數據再由主控器獲取[7]；對于既沒有網口也無串口的設備，則外加具有以太網輸出功能的數據采集控制器，將設備參數狀態讀取后通過以太網送到主控器。實時數據采集架構如圖6 所示。

圖6 實時數據采集框圖

3 結語

智慧運維監控系統已在西藏電視發射臺完成實施，目前系統運行良好，實現了臺站內電視發射機自動開關機和故障時自動倒換，能在監控客戶端平臺上查看發射機的整個工作鏈路狀態和發射機各個模塊的內部運行參數，實現對多路信號源實時監測和自動切換，實現對發射臺電力、環境、內外安全等進行實時監測、監控，可以實時查詢和統計各子系統的狀態數據、告警數據；對發射播出的節目信號錄音、錄像可回放查詢；可對歷史數據進行查詢和大數據分析。智慧運維監控實現了西藏電視發射臺智慧運維和自動化播出的工作目標，有效提高了西藏電視發射臺的工作效率和管理水平，降低了運維成本，減輕了臺站值班員的工作強度，增強了臺站指揮調度能力，減少了人為事故的發生，降低了停播率，更好地保障了臺站的播出安全。