胂頭山發射臺綜合播出監控系統的設計與實踐

王 磊

（棗莊電視轉播臺，山東 棗莊 277000）

1 系統研發的背景和需求

胂頭山發射臺是棗莊廣播電視臺的中心發射臺，承擔著棗莊廣播電視臺4套調頻廣播節目、中央臺及山東省共3個頻道的地面數字電視播出任務，安全播出的技術保障工作十分繁重。為了更好地做好播出保障工作，技術團隊改變以往只重點關注設備運行和維護的思路，研究把設備維護與技術管理、運維數據積累分析等與值機工作相關的各部分納入一個整體的系統，設計并建設了綜合播出監控系統[1]。

2 系統需要實現的目標

在滿足可靠性和可擴展的前提下，系統的建設主要實現以下幾個方面的功能。

（1）發射機運行狀態監控，包括設備運行時對主要指標如發射機的功率、駐波比等進行數據采集和存儲，實現遠程開關機控制功能及同軸開關的控制等。

（2）播出信號監測，包括4套調頻廣播發射機播出節目和3臺地面數字電視發射機播出的25套節目空收信號的質量監測。

（3）信號鏈路監測。監測調頻廣播各套節目的信號傳輸鏈路共12路AES信號，地面數字電視25套節目的主備信號源共計50個。

（4）動力設備運行狀態監測，包括供、變電設備的運行數據和配套的其他動力相關設備的數據采集、記錄以及故障報警等。

（5）機房環境監測，包括機房內溫度、濕度及煙感等數據，以及對異常情況報警。安全保衛監控接入院落和機房內部共計18路視頻監控攝像頭的視頻圖像[2]。

另外，需建設一套獨立的簡易播出信號監測系統，監測4套調頻節目和25套電視節目，作為主監測系統的備份。

3 系統的總體結構設計

系統設計以安全、可靠為基本原則，采用模塊化結構設計，兼具可升級和擴展性，容易維護、便于操作，冗余設計。系統由中心監控管理系統、數據微波傳輸系統以及備用接收監測系統3部分組成。其中，中心監控管理系統是本系統的核心，由發射機運行數據采集與控制加動力環境監控模塊、調頻信號鏈路監測模塊、地面數字電視信源與播出信號采集模塊、安防監控系統及大屏幕顯示控制模塊和集中管理服務器等子系統構成，前三個模塊為各自獨立的系統，既受集中管理服務器的控制，同時又可獨立于集中管理服務器工作，自成體系，從而實現相互備份[3]。數據微波傳輸系統的任務是把核心監控管理系統的數據傳送至山下辦公大樓內的監控值班室，同時便于臺領導和技術主管及時了解山上機房各設備的運行狀態。備用空收監測系統是一套獨立的低成本監測系統，當整個系統出現故障情況，通過備用空收監測系統對調頻和數字電視的播出進行監看，確保基本的值班工作正常進行。同時在發射機運行數據采集與控制加動力環境監控模塊中設置自動值機管理系統，實現值班流程的信息化。

3.1 發射機運行狀態及動力環境監控系統模塊的設計

目前，胂頭山機房內共有11部發射機，其中調頻廣播四套節目主備機8部，地面數字電視發射機3部。供電系統為兩路外電加一路1 000 kW柴油機應急發電，機房內設置3部大功率精密空調控制環境溫度。此系統需要實現對機房內的所有設備以及配電室、發電機房進行監測和控制，控制管理采用瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）結構，需要實現發射機運行數據的采集、供電系統主要數據監控、開關機控制、主備機倒換控制、環境數據采集以及自動值機管理等主要功能[4]。

3.1.1 發射機監控

發射機都設置獨立的數據采集控制器，采集的參數包括發射功率、反射功率、駐波比以及主電源的輸出電壓、電流等。在控制軟件設置正常工作參數，當采集的數據超出正常范圍，系統發出報警信號。本系統設置11臺采集控制器，完成對全部發射機的數據采集。

主備機倒換控制也通過采集控制器與串口服務器連接，通過RS-232/RS-458接口控制同軸開關發射機。目前為單機播出沒有備機，以后增設備機時只需要安裝串口服務器和同軸開關控制器即可。

3.1.2 動力及機房環境監控

此部分由機房溫度、濕度監控及電力系統監控組成，根據機房環境和設備的布局，設置3個溫、濕度采集點和5個煙霧報警采集點。在采集點安裝的各溫濕度傳感器通過隔離器與動力環境采集器相連接，再接入交換機。設定范圍當溫度高于36 ℃或低于-8 ℃時，濕度高于70%、低于50%以及出現火情時，監控主機發出聲音報警信息。

電力系統監控針對三路供電各重要參數進行數據采集。使用電力采集器，安裝在低壓動力柜中，采用RS-485數字通信接口采集所有數據，同樣接入動力環境采集器，接入交換機，實現對多電量的測量，包括頻率、相電流、相電壓、線電壓以及線電流等的數據采集。

3.1.3 系統管理控制

管理控制系統的開發在Windows平臺上進行，通過基于B/S架構的Web數據通信，采用Chrome（版本64.0.0+）通過瀏覽器網頁技術實現對各部分的監控。系統設定權限管理，根據不同技術管理層級人員設定不同的操作權限，如主備機倒換、發射機參數設置等功能，只允許技術主管以上級別的管理人員操作。

3.2 地面數字電視信源及播出信號接收監控系統

地面數字電視目前的工作模式為：省播控中心通過光纜傳輸節目信號源，同時也通過發射機上的通信接口采集發射機的運行數據回傳至省播控中心，從而實現對發射機的播出進行監控。針對當前的工作模式，系統把傳送到本地的信號源和所有的播出信號做成一個獨立的系統進行監控。

3.2.1 系統需要實現的功能

系統需要監測25套電視節目的主備信號源共50路，發射的25套節目的音視頻，監測調頻廣播四套節目的音頻以及異常狀態聲音報警。

3.2.2 系統結構組成

系統通過相應功能的板卡對DTMB信源、空收信號及調頻接收信號進行打包，接入交換機，由集中管理服務器對系統進行管理，多畫面顯示監測報警服務器實現對畫面、伴音及調頻廣播的監測。通過多通道ASI碼流監測卡、多通道地面數字電視接收監測卡、多通道模擬音頻監測編碼卡對信源及空收信號編碼，通過TS over IP接入交換機。在終端針對不同使用者設置不同權限，實現數據的分級查詢和功能管理。

3.3 調頻信號鏈路監測系統

4套調頻廣播節目中，每套節目均有3路AES信源，系統對整個鏈路的各個關鍵節點進行監測，方便技術人員了解系統的運行狀態，提高對調頻播出系統的管理能力。

3.3.1 系統組成

系統采用AES信號音頻編碼板卡、調諧接收監測板卡，由管理服務器控制，通過板卡實現TS over IP接入交換機。

3.3.2 系統的主要功能

各節點的音頻信號通過柱狀圖顯示，實時監測各節點的狀態，針對信號異常報警。

3.4 大屏顯示系統

大屏作為整個系統的顯示終端，由16臺高清超窄縫47寸DID液晶顯示屏拼接而成，采用4×4的布局方式安裝在機架上，如圖1所示。

圖1 大屏顯示系統

3.5 安防系統

安防系統是在原有的視頻監控系統的基礎上進行了優化和完善，在機房內外設置了18處監控攝像頭，監控服務器的IP流通過以太網接入大屏系統。

3.6 備用接收監測系統及微波傳輸系統

備用接收監測系統是中心監控系統的備份[5]，使用多畫面DTMB接收裝置接收地面數字電視發射的25套電視信號。對調頻的監測是用多路調頻廣播調諧器接收4套調頻廣播節目，通過多路音頻監測儀轉換成音頻信號柱型圖，輸出HDMI信號并顯示在大屏幕上。

微波傳輸系統把中心監控管理系統與山下辦公大樓值班室的監控服務器連接，實現同時監控，同時作為山上互聯網線路的備份線路使用。

4 結 語

本系統把設備維護與技術管理、運維數據積累分析等與中心工作相關的各部分納入一個體系中，以此為基礎建立一個數字化、信息化的綜合管理平臺，從發射播出系統到供電保障系統、值班業務管理、數據管理等，在平臺上進行統一的監控、操作及管理。模塊化的技術路線則把發射臺各環節作為一個以太網的節點，既保證了系統的穩定性又實現了可擴展性，建設出符合“智慧廣電”需要的、創新性的智能平臺，實現了真正的數字化、信息化 臺站。