自臺監控系統在廣電高山臺站的應用

張 峻

（山西廣播電視無線管理中心1125臺，山西 太原 030001）

0 引 言

自臺監控系統是廣播電視臺站安全播出工作體系的一個重要組成部分，是進一步提高廣播電視信號播出質量及安全等級的有效手段。隨著數字化時代的快速發展，許多新技術、新模式逐步融入到了社會發展的各個方面，而廣播電視臺站也迎來了建立健全自臺監控系統的良好契機。按照《廣播電視安全播出管理規定》（62號令）等相關規定要求，筆者所在的山西廣播電視無線管理中心1125臺（以下簡稱1125臺或臺站）于2018年利用廣電基礎設施升級搬遷的機會，對臺站原有監控系統進行升級改造，構建了較為完善的自臺監控系統，有效提升了發射臺站安全播出保障能力和運維效率。

1 自臺監控系統的構建原則

高山臺站的自臺監控系統建設應基于臺站的實際需求，充分應用目前主流、成熟的數字化信息技術，利用計算機網絡監控技術，將臺站的廣播電視發射各個過程的管理、控制和監控處理納入到臺站計算機局域網管理系統。

1.1 安全性原則

基于廣播電視系統的特殊性，發射臺站的自臺監控系統應嚴格限制外部互聯網接入，關閉未用的網絡系統端口，搭建軟件/硬件防火墻，形成有效的安全網關（Security Gateway）。監控系統內部應實行分級授權管理方式，對中層及以下應用用戶的權限進行合理限制，減少值機人員因違規或者誤操作所造成的損害。對于自臺監控系統內部關鍵設置步驟、敏感信息讀取下載等重要環節，應配置到高一級別應用用戶權限中。同時，用戶登錄時，可配合移動數字證書（USBkey）技術進行驗證，能提高系統的安全性。

1.2 實用性原則

自臺監控系統根據廣電發射臺站的實際要求，把滿足臺站安全播出管理工作作為重要建設原則，采用集中的管理控制方式，同時應具備操作簡便、管理方便等特點。1125臺目前有數字電視發射機4臺，發射14套數字電視節目；有8臺廣播發射機及1臺CDR發射機，發射6套廣播節目及3套數字廣播節目。此外還有眾多微波解碼器、衛星解碼器、智能信號切換器等信號源設備，供配電設備以及天饋線設備等。1125臺在改造升級自臺監控系統時認真梳理基于臺站實際的廣播電視發射各個環節，將信號源接收解碼、發射設備運行狀態、發射信號監測、供配電監測、環境監測等都接入到自臺監控系統，通過服務器將多環節的監控數據匯總后傳輸到值班室顯示屏，實現了監控數據實時化、可視化獲取。

1.3 擴展兼容性

系統主體網絡采用物聯網結構，在保障數據傳輸可靠的同時，對系統設備進行擴展與刪減。各系統功能采用模塊化設計，這樣既增強了系統擴展性，又方便后期維護[1]。1125臺從自臺監控系統建成運行以來，經歷了模數升級、節目增播、FM發射機更新、中央無線數字節目700 MHz移頻等一系列技術升級工作，自臺監控系統從物理層、網絡層到應用層均具備相應的兼容能力。

1.4 交互易用性

自臺監控系統應充分體現其自動化、智能化特效，增強與用戶的交互性功能。自臺監控系統與值機人員的交互，是一個信息與指令輸入、輸出的交互過程，不能僅局限于系統將相關信息呈現給值機員，同時值機人員應能夠通過監控系統發出指令操作，控制廣播電視發射進程，改變發射狀態等。通過系統的交互功能可有效替代繼電器、執行邏輯等順序執行功能，建立柔性的廣播電視控制系統，同時系統交互界面應簡潔易用，提高用戶可操作性。

2 已建成監控系統的組成

目前，1125臺已建成并穩定運行的自臺監控系統包含8個二級子系統，分別是信號監控、發射設備監控、供配電監測、環境監測、安防監控、天饋線監測、多畫面大屏顯示以及自動化應用系統。系統通過3臺基礎核心服務器，即廣播數據監測服務器、電視數據監測服務器及綜合數據監測服務器（含發射機、電力、環境等），構成了臺站的自臺監控系統。系統的主體結構如圖1所示。

圖1 自臺監控系統主體結構圖

2.1 信號監控系統

廣播電視信號監控系統主要包含信號源監測、開路信號監測以及值機監控等三部分。源信號及開路信號通過相關信號采集設備進行數據采集，經過交換機傳輸到服務器，實現對源信號及節目發射信號質量的顯示、存儲、管理等。發現異常信號信息時，聲光報警器可自動告警，異常信息的保存可超過一年。

以臺站其中一套模擬廣播系統為例，其結構如圖2所示。該調頻廣播的信號源包括微波和衛星信號，采用相應的解碼器對源信號進行解碼，將解碼后的主備信號接入到智能信號切換器中，后通過信號分配器、跳線架分別傳送到主備發射機的A/B激勵器。在該系統中，臺站采用了CYK-401智能信號切換器。該設備可實現4路音視頻信號輸入，選擇1路輸出。CYK-401切換器通過RJ-45接口接入到交換機，將源信號信息傳輸到監測服務器后，再通過交換機將監測信息傳輸到監控電腦。CYK-401智能信號切換器可實現自動切換、手動切換和監控系統用戶遠程切換。此外，廣播電視發射機發出的開路信號通過解調編碼器傳輸到監測系統，其中調頻廣播采用的CYK-606A-D多路解調編碼器可以將6套不同的調頻節目信號統一編碼為數據流傳輸到服務器，從而實現了廣播電視從信號源到節目信號發射的全過程監控。

圖2 廣播信號監控系統

2.2 發射設備監控系統

發射設備監控系統包括發射機監控及監聽監看等系統[2]。發射機的控制單元一般具有相應的通信接口，尤其是發射機更新以后，可通過RS-485或者RJ-45通信接口經交換機接入到監控服務器。發射機監控系統一般由本機控制系統和遠程監控單元構成，具有計算機網絡系統的特點，采用了星型拓撲結構。臺站發射機采用CYK-8005T型號的智能采集控制機，可實現對發射機的發射功率、反射功率等數據的采集監控，以及發射機通信狀態的實時顯示。監聽監看控制系統可以通過服務器記錄、存儲采集的信號，信號異常時CYK-SG聲光報警器可以報警提醒。監控系統通過智能采集控制機及發射機控制單元可遠程控制發射機開關機，調節發射功率等工作狀態。

2.3 供配電監測系統

供配電系統是保證安全播出的重要系統。因高山臺站地理位置的特殊性，保障臺站的供配電系統安全穩定運行顯得尤為重要。臺站的供配電監測系統通過智能通信接口采集相關供配電設備的數據并傳輸到綜合服務器，后通過監控電腦實時顯示。當設備故障時，系統可以顯示出相應的故障類型，并發出聲光告警。目前，臺站供電來源為6 000 V外電、柴油發電機組及不間斷電源（Uninterrupted Power Supply，UPS），所使用的供配電設備包含高壓配電柜、變壓器、總進線柜、穩壓器、UPS、出線柜以及柴油發電機等。外電通過變壓器轉換為380 V電壓后，通過切換柜接入到出線柜。對用于機房設備的出線柜，通過接入UPS和穩壓器，可保證發射機房的不間斷供電，滿足機房的用電保證。

2.4 環境監測系統

環境監測系統主要對業務用房的溫度、濕度、水浸以及煙感等信息進行監測。通過在發射機房、高低壓配電室、柴油發電機房等業務用房的監測點設置溫濕度終端傳感器，系統可采集各監測點的溫度及濕度信息，將溫濕度控制在合理范圍內，可有效減少靜電產生和機器故障發生。此外，通過在地溝安裝水浸傳感器、在業務用房頂部安裝煙感報警器，可實現技術用房的水浸和煙霧監測。臺站現有的環境監測系統通過CYK-HJ16環境采集器將各終端采集設備所采集到的實時數據編碼后傳輸到監控顯示界面中，值機人員可全時段實時掌握各監測點的環境信息。

2.5 安防監控系統

安防監控系統主要實現視頻監控、門禁管理及事件查詢等功能。目前，1125臺的視頻監控可對臺站機房、天線區、高低壓配電室等24個重點區域進行高標清視頻監控及影像存儲，監控攝像頭可基于IEEE802.3af標準通過RJ-45接口實現以太網供電（Power Over Ethernet，POE）。視頻數據因占用存儲空間大，可設置為動態偵測模式，減少空間存儲，從而提高有效數據的存儲量，延長事件存儲記錄的查詢。門禁管理目前可通過密碼、視音呼叫、門禁卡等方式實現綜合樓及機房內部的進出。

2.6 天饋線監測系統

廣播電視天饋系統的運行參數，主要包括入射功率、反射功率以及由此計算得出的駐波比[3]。天饋監測系統的硬件設備主要有信號采集監測設備、信號處理器及數據顯示告警設備等。信號采集器針對多工器、饋線、功分器及天線等部位進行參數采集，通過RS-485接口傳輸到信號處理器進行分析匯總存儲，后接入到數據顯示設備，實現對臺站天饋線系統工作狀態的監測[4]。

2.7 多畫面大屏顯示系統

多畫面大屏顯示系統主要由大屏幕液晶顯示墻、用戶計算機、圖像拼接器以及交換機等組成。大屏幕液晶顯示墻由12塊高清液晶屏，通過3×4排列，與LED橫條屏組成屏幕墻，作為臺站值班室視頻圖像、工作狀態、告警及宣傳等信息的綜合顯示系統[5-6]。大屏顯示系統可以將源信號、播出信號、發射設備數據、供配電數據以及環境數據等各類數據信息匯總顯示，用圖像拼接器、切換設備等方式，實現對子系統數據畫面的實時監測和切換。大屏顯示系統通過用戶管理端實現多屏協同顯示，同時各區域獨立管理。值班人員對各監控數據顯示窗口的操作相對簡單直觀。

2.8 自動化應用系統

自動化應用系統通過用戶界面，調用自臺監控系統的相關服務器所采集、存儲的數據，實現監聽監控、調度管理等人機交互功能以及數據記錄等功能。

3 對自臺監控系統的智能化拓展

1125臺自臺監控系統自安裝使用4年多來，有效提升了值機效率和應急反應速度，降低了安全播出事故發生的可能性。在實際應用中，可對該自臺監控系統的部分功能進行拓展升級，進一步完善系統功能，促進智慧臺站建設。

3.1 拓展大屏顯示系統

目前臺站的大屏顯示系統僅局限于值班室，其余人員并不能接收到除告警信息外的其余監控信息。對此，可考慮將部分重要監控信息同步接入到辦公室等地方，拓展除值班人員外的其余在臺職工獲取安全播出信息的途徑，使其第一時間獲取故障信息，到達現場與值機人員一起處理故障，有效縮短故障處理時間[7]。

3.2 升級發射設備監控系統

隨著近幾年臺站發射機的更新換代，新發射機的遠程監測控制功能得到了進一步豐富和完善。除當前系統所采集的發射機發射功率及反射功率外，應拓展采集發射機其余關鍵部分的相關數據，如電源數據、激勵器數據及功放數據等，完善遠程介入自動/手動開關機功能、激勵器切換功能以及功率控制功能[8]。

3.3 升級供配電監測系統

針對供配電監測系統，可增加對供配電系統重要設備的數據監測，對高壓配電柜數據信息、出線柜各分配電源模塊的數據信息、穩壓柜運行數據等進行監測，將UPS電源自身管理系統接入到監控系統，對柴油發電機組的油壓、溫度、油量、輸出電壓及負載等數據進行采集，尤其是為發電機組啟動提供24 V直流電源的蓄電池組，要重點監測其電壓、損耗等參數。對所采集到的供配電設備運行參數信息，系統應具備信息存儲統計、閾值告警及故障記錄等功能。

3.4 升級環境監測系統

保障技術用房溫濕度處于合理范圍，構建低粉塵的工作環境，可有效提升機器設備的工作壽命，降低故障率。臺站當前溫控設備已由過去的軸流風機、暖氣升級到現在的空調、電采暖等新式設備。環境監測系統可通過空調設備的RS-485通信接口和電采暖設備的無線通信模塊實現對相關溫控設備的集中監控管理，對機房、高低壓配電室、柴油機房等區域的環境狀態進行分片區實時控制，在降低溫控設備能耗的情況下，有效提升環境監測系統的智能化水平。

4 結 語

對自臺監控系統的完善和應用，可有效推動新技術、新設備、新體系在廣播電視臺站安全播出中的應用，提升安全播出保障能力，縮短故障處理時間，有效降低值機人員的工作強度，提高臺站的整體工作效率，使安全播出工作智能化、高效化，為臺站的全面高質量發展打下堅實基礎。