電視發射臺集中監控系統

李清喜

（濱州電視臺，山東 濱州 256600）

0 引 言

隨著電視信號的數字化改造，廣播電視發射臺發射的節目數量激增。像濱州電視臺這樣的地級市發射臺，要發射近30套電視節目和近20套音頻廣播節目，加上主備信號源，這樣就有100多套節目信號需要監測。另外，發射機設備也是主備機配置，共有近10臺（套）。為了保障安全優質播出，濱州電視臺構建了一套集中監控系統[1]，由節目信號監測報警子系統、發射機監控子系統、動力環境監測子系統、室內外視頻監控子系統以及LED顯示屏子系統共5個子系統組成，其總體框圖如圖1所示。

圖1 電視發射臺集中監控系統總體框圖

1 節目信號監測報警子系統

節目信號監測報警子系統基于TS over IP技術，提供對廣播數字電視內容監測、多畫面組合顯示、數字電視傳輸信道碼流監測等功能。系統通過用戶數據報協議（User Datagram Protocol，UDP）獲取局域網絡中的組播碼流，便于信號的統一調度、多畫面顯示主機的配置部署。整套系統無一根同軸線纜，以通用的以太網交換機為核心，將幾乎所有的設備連接起來。無論是數據還是控制信息，全部經過交換機，這樣就能很好地適應信號規模的擴展，并且極大地降低了系統施工和維護的復雜度。如果采用傳統架構，其部署和擴展將會變得十分復雜。該子系統主要由監測板卡、多畫面監測報警軟件模塊、碼流分析軟件模塊以及語音報警服務端軟件模塊四類模塊組成，其組成框圖如圖2所示。

圖2 節目信號監測報警子系統框圖

1.1 監測板卡

室外天線接收到的地面數字電視信號和調頻信號、發射機的主備信源信號分別輸入對應的監測板卡，在監測板卡中實時完成對相應信號的接收、解調、信道指標監測、碼流分析、告警及TS over IP打包輸出等功能。

1.2 多畫面監測報警軟件模塊

該模塊接收監測板卡輸出的IP清流，完成各節目的實時檢查報警、多畫面組合顯示等功能。信源服務器、廣播服務器、空收服務器上安裝多畫面監測報警軟件，可以對電視和廣播信號進行多畫面組合、創建和顯示。多畫面監測報警軟件模塊支持黑場、靜幀、視頻丟失、視頻解碼異常等視頻故障監測，支持音頻丟失、音量過高、音量過低等音頻故障監測。對于靜幀等視頻故障，可以精確到幀監測，并可指定監測區域，能對馬賽克進行監測；對于音頻故障，能準確識別正常伴音丟失后的雜音，區分單聲道、雙聲道與立體聲監測。通過該軟件可以對內容監測參數、碼流監測參數進行配置。報警信息可在相應畫面處以紅色文字顯示，并送到語音報警服務端進行語音報警，同時該報警消息送至動力環境監測軟件觸發聲音報警。信源服務器、廣播服務器、空收服務器的視頻輸出送至拼接服務器，經其處理后將信號送至LCD拼接屏。音頻輸出接入混音器，其輸出送至音箱，輸出電視節目伴音、廣播節目和音頻報警。

多畫面監測報警軟件需要經常操作的是“內容監測表”的設置。點擊菜單“設置/節目檢測表”，出現“節目監測列表”對話框，其中的每一條記錄顯示一套節目的“流標識”“節目號”“節目名稱”“監測聲道”“監測項”。其中，在監測項中顯示要監測的項目，比如靜音故障、靜幀故障、黑場故障、視頻丟失、音頻丟失、解碼異常等等。雙擊該條目，就會出現“編輯節目監測參數”對話框，在此對話框中進行節目監測參數的設置。

1.3 碼流分析軟件模塊

碼流分析服務器上運行碼流分析軟件，對碼流進行實時監測和報警。監測結果通過顯示器進行顯示，將報警信息送至語音報警端進行報警，送至動力環境監測子系統觸發聲音報警。

1.4 語音報警服務端軟件模塊

語音報警服務端軟件模塊負責語音報警的控制，安裝在信源服務器上。點擊快速啟動欄中的語音報警圖標，“語音報警服務器”對話框出現。在對話框上勾選“靜音”，即可停止語音報警音頻輸出，在“接受報警記錄列表”可查找具體的報警時間，在“特定報警記錄查看”中可查看已播放記錄、已超時記錄、被忽略記錄等。

2 發射機監控子系統

發射機監控子系統是一種瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）架構的程序，一般叫做Web-SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA），即網頁式的數據采集與監視控制。電視發射機、調頻廣播發射機分別接到相應的數據采集器[2]，采集器把發射機的數據經過處理后送至交換機，發射機監控Web服務器端接收采集器輸出的信息，客戶端使用IE瀏覽器提供人機界面。監控Web服務器端和瀏覽器部署在同一臺計算機上。采用這套軟件后，各自獨立的發射機監控就可以集中在一套軟件上。為了使用方便，可將IE瀏覽器圖標的名稱重命名為“發射機監控”，將“動態瀏覽”頁面設置為瀏覽器的主頁。

發射機監控部分的常用操作如下。

（1）點擊“發射機監控”圖標，發射機監控頁面以柱狀圖的形式顯示各個發射機的輸出功率和反射功率，在柱狀圖的頂部標注實際輸出值。該圖使監控人員一眼就能了解所有發射機的大體工作狀態。

（2）單擊發射機名稱，進入發射機詳細參數畫面。該界面詳細顯示發射機的激勵器、功放單元及功放電源等的各項數據指標。

（3）在頁面導航區單擊“整體觀察”，進入發射機整體情況界面。此界面集中顯示各個發射機的輸出功率、反射功率、天線位置及通信故障等。

（4）在頁面導航區單擊“報警查詢”，可以選擇發射機、時間段進行報警記錄查看，同時這些報警消息送至動力環境監測軟件觸發聲音報警。

（5）在頁面導航區單擊“歷史曲線”，可以查看發射機的歷史數據。可選擇發射機、時間段與要查看的內容，通過對歷史曲線趨勢的觀察，可以有效地分析發射機故障。

3 動力環境監測子系統

動力環境監測子系統也是一種B/S架構的程序，即網頁式的數據采集與監視控制（Web-SCADA）。動力環境監測客戶端采用谷歌瀏覽器，動力環境監測Web服務器端部署在安裝了Linux Red Hat操作系統的服務器上[3]，可以通過本地局域網中計算機上的SSH（secure shell）程序進行訪問操作。為了使用方便，將谷歌瀏覽器圖標的名稱重命名為“動力環境監測”，將“登錄”頁面設置為瀏覽器主頁。

動力環境監測子系統對機房的溫濕度、水浸、煙感、不間斷 電源（Uninterrupted Power Supply，UPS）、市電、發電機等進行監控，通過綜合數據采集網關將數據送入交換機，如圖3所示。

圖3 數據采集圖

綜合數據采集網關將串口數據轉換為網口數據接到交換機，這里的串口為RS-485接口，其協議為國標MODBUS；溫濕度、煙感傳感器設置在各個發射機內部，監測發射機是否過熱，是否冒煙。水浸傳感器設置在空調附近，由于發射機散熱量很大，機房內的空調需常年運行在制冷模式，每年的四、五、六月份，各種飛絮較多，極易造成空調器排水管的阻塞，從而造成冷凝水泄漏。在防靜電地板下面有大量的線纜，如果浸沒在水中，勢必給設備的運行帶來巨大隱患。為了及時發現和處理這種隱患，水浸傳感器必不可少。UPS數據采集器用于監控UPS，其中UPS的每塊蓄電池的電流和電壓也是一個監控重點。蓄電池的狀態必須進行嚴密監視[4]，因為隨著時間的推移，一旦蓄電池容量降低到某種程度，外網一旦停電，UPS無法維持到柴油發電機啟動運行，將會造成嚴重的停播事故。另外，機房中的設備用電都來自于UPS電源，因此UPS是一個單故障點，一旦出現故障，勢必嚴重影響播出安全。發電機采集器用于監控柴油發電機；市電傳感器用于監視進入機房的市電電壓、電流等。

動力環境監測部分的常用操作如下。

（1）打開谷歌瀏覽器，進入登錄界面，輸入用戶名和密碼，點擊OK登錄軟件，即可進入“統一網絡運維管理平臺”頁面。單擊“資源”進入資源列表界面，雙擊“濱州電視發射臺動力環境”進入動力環境詳情界面。默認進入“基本信息”界面，在此界面可以查看機房的溫濕度、水浸、煙感、UPS、市電、發電機等數據[5]。點擊“資源監視”按鈕，可以查詢歷史數據，用戶可以根據需要選中相應的指標和日期，查看其歷史曲線。這能幫助值班維護人員有效地評估機器設備的工作狀態，進行故障 分析。

（2）在“統一網絡運維管理平臺”頁面上點擊“拓撲/機房視圖”，進入機房視圖展示界面。此界面可以直觀地顯示機房中溫濕度、水浸、煙感、UPS、市電、發電機所處位置，出現異常或者故障時，其相關部位的顏色也會發生改變，這樣就能使值班人員方便快速地進行故障定位。值班人員可以在視圖右側選擇列表中的選擇視圖中選擇是否顯示溫濕度、水浸、煙感、UPS、市電、發電機等。

（3）在“統一網絡運維管理平臺”頁面上點擊“告警/活動告警”，進入機房設備活動告警管理界面。活動告警頁面列出了當前所有的活動告警信息，并且提供了多種過濾和查詢條件來快速定位告警。活動告警支持動力環境告警、信號監測告警及發射機故障告警的實時顯示。點擊“歷史告警”進入機房設備歷史告警管理界面。歷史告警保存了已清除的所有告警。點擊“告警規則”進入機房設備告警規則管理界面，在此可以查看當前已經添加過的所有規則，可以進行添加、刪除、啟用及禁用等操作。

4 視頻監控子系統

一般情況下，發射臺為一獨立院落，有機房、發射鐵塔和外電供配電等設施。安全保衛是播出安全的重要前提和保障。發射臺院落的視頻監控能使機房內的值班人員實時掌握院中各種情況，為及時處置一些突發事件提供了有效手段；發送設備及其附屬設施基本都在機房內，機房內的視頻監控可以使值班室內的人員實時地監看機房內設備的具體情況。

5 LED顯示屏子系統

LED顯示屏安裝在LCD拼接屏上方，可以顯示時鐘、日期、時間及字幕等信息，由LED顯示屏控制軟件進行控制。

6 結 語

這套集中監控系統幾乎覆蓋了機房內所有的設備，幾乎監控了信號流程的所有環節。這套系統的應用，極大地保證了安全播出，有效地縮短了故障的發現和處理時間，從而減輕了值班維護人員的勞動強度，已經成為電視發射機房不可或缺的一部分。