廣播電視發(fā)射臺(tái)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

文/龍坤

（作者單位：河南人民廣播電臺(tái)）

1.設(shè)計(jì)目標(biāo)與原則

某廣播電視發(fā)射臺(tái)地處海拔915米的高山地域，距離市區(qū)約60km，發(fā)射臺(tái)4套調(diào)頻節(jié)目，改造完成后的發(fā)射臺(tái)轉(zhuǎn)播省臺(tái)一套電視節(jié)目、一套調(diào)頻節(jié)目，發(fā)射一套地面數(shù)字電視，并對(duì)中央人民廣播電臺(tái)2套調(diào)頻節(jié)目進(jìn)行轉(zhuǎn)播。發(fā)射臺(tái)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)一期利用光纜網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理監(jiān)控，包括發(fā)射機(jī)狀態(tài)和控制、圖像信息、機(jī)房環(huán)境參數(shù)等，旨在將監(jiān)控管理傳輸?shù)竭h(yuǎn)端，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)頻發(fā)射機(jī)房的綜合監(jiān)控。另外，對(duì)地面數(shù)字電視發(fā)射、微波傳輸系統(tǒng)來說，發(fā)射臺(tái)通過計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)監(jiān)控的設(shè)計(jì)目標(biāo)：旨在如何更好地控制、記錄信息，如何更好地記錄與控制實(shí)現(xiàn)狀態(tài)信息，如何記錄、控制告警信息，包括調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)功能、遠(yuǎn)程控制開關(guān)、功率調(diào)整等功能，并提供一系列信息，如發(fā)射機(jī)狀態(tài)、開關(guān)機(jī)情況、功放模塊狀態(tài)等；設(shè)定相關(guān)工作條件，超過預(yù)設(shè)值進(jìn)行聲、光報(bào)警。

調(diào)頻信號(hào)監(jiān)視：旨在以光柱方式進(jìn)行監(jiān)視，監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換后，實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)、環(huán)境溫度、濕度等數(shù)據(jù)采集記錄功能，實(shí)現(xiàn)信源監(jiān)控及發(fā)射后信號(hào)解調(diào)監(jiān)控。記錄功能：將視頻、數(shù)據(jù)服務(wù)器安裝在機(jī)房，以實(shí)現(xiàn)便捷的查詢功能，并采集一個(gè)月中的監(jiān)控圖像和數(shù)據(jù)，完成記錄。圖像監(jiān)控：在機(jī)房安裝5個(gè)攝像頭，實(shí)時(shí)對(duì)機(jī)房進(jìn)行監(jiān)控機(jī)房，將4套調(diào)頻節(jié)目的無線接收作為音頻信號(hào)，并以圖像的形式記錄下來，傳到服務(wù)器中。遠(yuǎn)程管理功能：通過以太網(wǎng)絡(luò)，可以提供遠(yuǎn)程控制功能，所有的圖像和數(shù)據(jù)都可以進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)程查詢。地面數(shù)字電視發(fā)射監(jiān)控：利用網(wǎng)絡(luò)傳輸手段，對(duì)安裝在二樓機(jī)房的地面數(shù)字電視發(fā)射機(jī)進(jìn)行監(jiān)控。微波信號(hào)傳輸監(jiān)控：利用微波監(jiān)控接口，監(jiān)控微波傳輸，避免出現(xiàn)發(fā)信、收信、告警等故障。

1.2 設(shè)計(jì)原則

安全可靠性原則：在廣播電視監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)中，為了避免監(jiān)控系統(tǒng)影響播出發(fā)射系統(tǒng)，首先要考慮的問題就是安全可靠性，網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控不能與互聯(lián)網(wǎng)連在一起，必須嚴(yán)格進(jìn)行隔離。先進(jìn)性原則：在設(shè)備選用上，需要選擇當(dāng)前最先進(jìn)的設(shè)備。兼容性原則：系統(tǒng)升級(jí)應(yīng)當(dāng)盡量減少升級(jí)的投資費(fèi)用，應(yīng)當(dāng)保證可升級(jí)擴(kuò)展。擴(kuò)展性原則：為了便于業(yè)務(wù)以及功能的擴(kuò)展，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)采用模塊化結(jié)構(gòu)。實(shí)用性原則：根據(jù)我國的國情，選擇實(shí)用性強(qiáng)的設(shè)備，滿足現(xiàn)行需求。

2.系統(tǒng)組成

2.1 調(diào)頻發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)

為了實(shí)現(xiàn)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫紀(jì)錄，調(diào)頻發(fā)射系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)電臺(tái)4套調(diào)頻節(jié)目信號(hào)傳輸、發(fā)射機(jī)運(yùn)行、機(jī)房環(huán)境等數(shù)據(jù)，通過圖形界面現(xiàn)實(shí)實(shí)現(xiàn)一系 列功能，是本系統(tǒng)的重點(diǎn)所在，如遠(yuǎn)程監(jiān)控、查詢等。該系統(tǒng)是由一系列功能模塊組成，發(fā)射臺(tái)主要承擔(dān)電臺(tái)調(diào)頻廣播發(fā)射任務(wù)，如循環(huán)監(jiān)聽報(bào)警系統(tǒng)、配電及環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、WEB數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等，因此，發(fā)射機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行關(guān)系到安全播出，監(jiān)控系統(tǒng)的重點(diǎn)就是調(diào)頻發(fā)射及環(huán)境監(jiān)控。并且調(diào)頻播出最終檢驗(yàn)就是無線接收廣播監(jiān)視，信源傳輸會(huì)對(duì)發(fā)射系統(tǒng)正常工作產(chǎn)生影響，因此，必須將無線接收廣播監(jiān)視納入到監(jiān)控監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中。同時(shí)，發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)也不許包含對(duì)電力供應(yīng)、環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)，確保機(jī)房電源、溫度、濕度，使發(fā)射機(jī)系統(tǒng)能夠正常工作，并提供報(bào)警功能。

發(fā)射機(jī)監(jiān)控：本發(fā)射機(jī)的主機(jī)采用了哈里斯Z10CD全固態(tài)10kW調(diào)頻發(fā)射機(jī)，采用兩個(gè)雙工器合成后，發(fā)射機(jī)提供RS232通訊接口，經(jīng)過兩幅調(diào)頻天線發(fā)送，杭州杭淳5kW發(fā)射機(jī)是備機(jī)并開放通訊協(xié)議。但純粹采用RS232接口進(jìn)行通訊，由于監(jiān)控機(jī)房與發(fā)射機(jī)房存在一定距離，傳輸容易受干擾，并距離不遠(yuǎn)。因此，在信號(hào)傳輸方式中，集中控制機(jī)通過發(fā)射機(jī)RS232接口安裝協(xié)議轉(zhuǎn)換器，再次轉(zhuǎn)換回RS232?？紤]其數(shù)據(jù)線具有較高的抗干擾性和傳輸性能，杭淳發(fā)射機(jī)廠家采用了CAN通信協(xié)議，在通信協(xié)議適配器前，為其提供了CAN轉(zhuǎn)換RS232轉(zhuǎn)換器，并采用直接CAN傳輸方式將其轉(zhuǎn)換為RS232通訊協(xié)議。

配電檢測(cè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)：為了將機(jī)房三相電源的電壓、電流采集到集中控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)射機(jī)通過穩(wěn)壓器RS232監(jiān)控接口，采用電子穩(wěn)壓電源供電；為了將數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)傳單元送到集中監(jiān)控計(jì)算機(jī)，將煙霧探頭、溫度、濕度傳感器安裝在機(jī)房上，一旦出現(xiàn)異常立即進(jìn)行報(bào)警。

音頻信號(hào)監(jiān)控：調(diào)頻音頻節(jié)目傳輸主備各一路，采用光纜通信和美國BCI公司1208E 8路AES數(shù)字音頻光端機(jī)。另一路則為了達(dá)到發(fā)射臺(tái)采用解碼器恢復(fù)為AES數(shù)字信號(hào)，通過編碼、復(fù)用，采用了數(shù)字微波方式備份傳輸，并進(jìn)入數(shù)字微波。切換器經(jīng)過三選一后，在進(jìn)入數(shù)字音頻處理器后，三路傳輸信號(hào)兵分兩路，一路數(shù)字信號(hào)直接去哈里斯數(shù)字激勵(lì)；一路數(shù)字信號(hào)去杭淳發(fā)射機(jī)。設(shè)計(jì)中，為了簡(jiǎn)化處理，音源信號(hào)監(jiān)測(cè)選擇了音頻處理器模擬輸出信號(hào)，當(dāng)每套廣播立體聲信號(hào)進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，合成一路模擬音頻，通過數(shù)傳單元進(jìn)入監(jiān)控主機(jī)。為了對(duì)4路調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)接收，無線發(fā)射系統(tǒng)音頻監(jiān)聽能夠提供循環(huán)、手動(dòng)監(jiān)聽模式，并采用思路循環(huán)監(jiān)聽報(bào)警器，對(duì)每個(gè)頻道單獨(dú)設(shè)置工作時(shí)段。在工作時(shí)段內(nèi)，經(jīng)過一定時(shí)間延時(shí)后，將4路解調(diào)輸出分配一路到A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)后，未接收到調(diào)頻信號(hào)或信號(hào)音頻幅度過低時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警，并經(jīng)過采集，進(jìn)入數(shù)傳單元發(fā)送給集中控制計(jì)算機(jī)。

數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和WEB服務(wù)：數(shù)據(jù)記錄采用單獨(dú)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器來完成，能夠提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時(shí)，為了供遠(yuǎn)程用戶訪問實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將WEB服務(wù)器安裝在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。為了避免網(wǎng)絡(luò)直聯(lián)，在數(shù)據(jù)通信方面，采用專用串口集中控制計(jì)算機(jī)與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，從而進(jìn)一步提升整個(gè)系統(tǒng)的安全性。

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能：①自動(dòng)數(shù)據(jù)記錄。通過發(fā)射機(jī)上監(jiān)控接口，發(fā)射機(jī)房中的集中控制計(jì)算機(jī)采集運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將其保存在數(shù)據(jù)庫中?？梢愿鶕?jù)用戶要求、發(fā)射臺(tái)要求設(shè)定數(shù)據(jù)采集時(shí)間，可以設(shè)定為每60分鐘記錄一次。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器提供WEB服務(wù)能夠?qū)Πl(fā)射機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行觀察，通過VLAN專網(wǎng)保存接收到的數(shù)據(jù)。②自動(dòng)開關(guān)技能。為了控制自動(dòng)開關(guān)機(jī)，可以按照用戶預(yù)設(shè)定的開關(guān)機(jī)時(shí)間來控制計(jì)算機(jī)。當(dāng)?shù)疥P(guān)機(jī)時(shí)間后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)延遲關(guān)機(jī)時(shí)間，還可以到播音結(jié)束。③自動(dòng)生成數(shù)據(jù)報(bào)表。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的管理系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)射臺(tái)來集中控制，控制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成值班報(bào)表，該報(bào)表可以作為獨(dú)立的文件打印，保存在計(jì)算機(jī)中。④操作記錄。在發(fā)射機(jī)正常工作時(shí)，值班人員可以在數(shù)據(jù)庫中，記錄諸如發(fā)射機(jī)開關(guān)機(jī)等操作。⑤值班記錄。計(jì)算機(jī)上的管理系統(tǒng)可以集中控制，并自動(dòng)記錄值班員的交接班情況，保存在數(shù)據(jù)庫中，方便查詢。⑥故障診斷功能。其能自動(dòng)判斷故障部位，并立即記錄故障數(shù)據(jù)，具有實(shí)時(shí)故障診斷功能，可顯示出故障機(jī)號(hào)和部位。⑦故障狀態(tài)自動(dòng)報(bào)警。故障報(bào)警方式靈活多樣，管理系統(tǒng)可以對(duì)開關(guān)量故障自動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警，并記錄，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)對(duì)發(fā)射機(jī)的各種模擬量。為了避免誤動(dòng)作及漏報(bào)警，根據(jù)用戶根據(jù)情況，模擬量故障自動(dòng)報(bào)警門限可以自行設(shè)置，對(duì)模擬量越限。⑧環(huán)境監(jiān)測(cè)。為了對(duì)供電的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，管理系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)供電運(yùn)行情況，如：外電的電壓、頻率穩(wěn)壓后的電壓、電流等。⑨循環(huán)監(jiān)聽。為了實(shí)施監(jiān)聽發(fā)射臺(tái)所有發(fā)射頻率，可以按照設(shè)定，系統(tǒng)中的循環(huán)監(jiān)聽器進(jìn)行循環(huán)播放，如果一路沒有信號(hào)，就會(huì)自動(dòng)報(bào)警。⑩數(shù)據(jù)查詢功能。為了方便提供查詢、報(bào)表等功能，系統(tǒng)采用SQL數(shù)據(jù)庫記錄，方便統(tǒng)計(jì)匯總數(shù)據(jù)，并生成自動(dòng)報(bào)表。

2.2 圖像監(jiān)控系統(tǒng)

本系統(tǒng)在發(fā)射臺(tái)關(guān)鍵部位專門安裝了視頻攝像機(jī)，監(jiān)測(cè)發(fā)射機(jī)和機(jī)房設(shè)備、環(huán)境。值班人員通過數(shù)字硬盤錄像機(jī)，能夠記錄到采集的視頻圖像，并對(duì)發(fā)射機(jī)房的情況觀察一目了然。通過VLAN專網(wǎng)，將發(fā)射臺(tái)的視頻數(shù)據(jù)提供給其他用戶。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)廣播節(jié)目錄制，對(duì)于機(jī)房監(jiān)控、聲音錄制來說，通過分配一路，利用圖像監(jiān)控系統(tǒng)提供聲音錄制功能，進(jìn)入數(shù)字硬盤路錄像機(jī)記錄，根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中的調(diào)頻循環(huán)監(jiān)聽報(bào)警器輸出的思路廣播音頻。為了方便找到需要重聽回放片斷，利用數(shù)字硬盤錄像機(jī)的檢索功能，實(shí)現(xiàn)廣播錄制功能。

3.存在的問題及解決方案

首先，發(fā)射機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存在較大差異，獨(dú)立使用的監(jiān)控軟件，對(duì)故障記錄和播出統(tǒng)計(jì)造成一定困難，無法反映實(shí)際運(yùn)行情況。需要將所有調(diào)頻發(fā)射機(jī)監(jiān)控統(tǒng)一考慮納入一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)。需要針對(duì)不同的發(fā)射機(jī)，以全面反映發(fā)射機(jī)狀態(tài)，設(shè)置不同參數(shù)讀取功能。所有模擬量、開關(guān)量可以設(shè)計(jì)范圍值。無線接收廣播監(jiān)視必須要納入監(jiān)控系統(tǒng)，發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)必須包含對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)、報(bào)警功能。

其次，監(jiān)控系統(tǒng)無法提送錄音功能，只對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行電平記錄。因此，為了實(shí)現(xiàn)廣播節(jié)目錄音功能，可以將圖像監(jiān)控系統(tǒng)的音頻記錄通過圖像監(jiān)控硬盤錄像機(jī)、調(diào)諧器將每套調(diào)頻廣播的節(jié)目解調(diào)成音頻，解決監(jiān)聽錄音功能。

最后，為了簡(jiǎn)化處理，數(shù)字信號(hào)通過數(shù)傳單元進(jìn)入監(jiān)控主機(jī)，選擇音頻處理器模擬輸出將每套廣播立體聲信號(hào)合成一路模擬音頻。