高山发射台综合监控解决方案

摘  要：构建综合监控系统是实施中央、省广播电视节目无线数字化覆盖工程，以及响应国家广电总局提出加大发射台自动化监控程度的需要;目标要求是实现设备和信息的智能化管理，要有高安全性、高可靠性。文章详细阐述了以以太网为骨架的综合监控系统的组成，各子系统的原理和功能，基于B/S架构的本地管理平台的可扩展性、稳定性、安全性，友好的人机管理界面。

关键词：监控系统;网络;信号;发射台自动化

中图分类号：TN948.53      文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）02-0047-03

Abstract：The construction of the integrated monitoring system is to implement the radio digital coverage project of radio and television programs of the central and provincial governments，and to respond to the need of the State Administration of Radio，Film and Television to increase the automatic monitoring level of the transmitting station;the goal is to achieve the intelligent management of equipment and information，with high security and reliability. This paper describes the composition of the integrated monitoring system based on Ethernet，the principle and function of each subsystem，the scalability，stability，security and friendly man-machine management interface of the local management platform based on B/S architecture.

Keywords：monitoring system;network;signal;transmitter automation

0  引  言

广东省信宜732台是广东省广播电视台广播电视技术中心属下高山骨干发射台之一，坐落于粤西第一峰（海拔1703.8米）的大田顶上。本方案主要完成信宜732台发射机房自动化综合监控系统的建设要求。

综合监控系统按照“有人留守、无人值班”的自动化管理模式设计，具有监测任务量大、实时性强、集成度高，对数据安全性、可靠性、一致性和实用性等要求高的特点。因此建设目标必须满足以下几点。

（1）从安全、质量、内容三个方面实现信号的采集、射频层码流层分析、自动检查与异常报警、智能信号切换等功能。对全部信号进行实时监测，提高发射台播出的自动化程度，建立完备的信号监测体系，保障可靠的接收节目信号;

（2）实现信号的数字化处理，监听监看，录像回放等功能;

（3）采用稳定的嵌入式ARM平台、Linux操作系统，实现发射设备参数采集、故障判断、报警存储、自动倒备等功能，支持远程Wed页面管理和配置，在提供网络通信链路的情况下，通过上位机实现远程监控;

（4）系统支持国标DTMB地面数字电视视音频编码格式（AVS+、MPEG2、DRA、MPEG1 L2等）、CDR数字音频广播（DRA、DRA+）编码格式，提供测试分析和上传技术;

（5）采用模块化、智能化管理平台，实现对各分系统的统一管理。提供完善的用户权限管理，支持数据共享和远程控制，保证系统的高可靠性、高安全性;

（6）建设技术数据管理系统，可将报警信息、信号分析数据、发射机运行参数、值班管理信息等存入数据库，以备查阅，并提供报表打印功能。

1  系统的结构和原理

本综合监控系统由以下子系统组成：信号源系统、智能切换系统、多画面监控系统、发射机监控系统、电力环境监测系统、安防监测系统、综合管理平台、录制存储服务器。信号源系统采用传统的方法，传输接收信源，经处理、分配放大、切换，然后传送到发射机播出，每套节目信源涉及5个监测点，在此不作分析论述。系统采用B/S和C/S混合架构，在逻辑结构上分别由录制模块、系统管理模块、查询模块、转码模块、数据库和存储模块来承担系统核心数据交换功能，保证高效稳定地为各核心业务（子系统）提供数据。

综合监控系统基于以太网架构，采用千兆交换机进行数据交换及共享，所有来源的信号通过相应的监测设备转为以太网IP信号，进行监测和使用。当监测任务增加时，无需重新构建新系统，只需增加相应的监测设备，即可实现系统扩容，具備整体升级扩展能力。系统采用统一的GPS时钟，保证系统时间的一致性，时钟数据接入以太网，系统会定时自动对具有实时时钟的设备校时。系统通过用户权限设置，提供本地、远程用户查看或控制等功能，避免越权操作，保障系统的安全性。

1.1  智能切换系统

智能切换系统的核心设备是模拟音频切换器（HS5452 A）、模拟视音频切换器（HS5452VA）、智能码流切换器（HS8223），每个频率（频道）对应一台切换器，切换器有唯一的IP地址码，由监控服务器通过以太网进行控制。切换器可对各路信号进行调度，应急切换和“智能”切换，在主播信号出现信号中断、节目丢失、无法解扰等各种异常情况下，实现对信号（码流）的自动切换、手动切换、PID替换等功能。控制界面与本机面板一样，都具有手动和自动两种控制方式。

在手动方式下，可人工操作各按钮，对设备进行各种功能控制。在自动方式下，当检测到信号源异常时，监控程序在报警的同时，将根据报警情况判断是否向对应设备发出控制指令，进行通道切换。切换时将按“主-备1-备2-垫播”的顺序搜索正常信号源，并切换到正常的信号源通道。当主路信號源恢复正常时，自动切换回主路信号源通道。当所有信号源中断无法解决时，只报警，不对设备做任何处理。

1.2  多画面监控系统

多画面监控系统采用全数字信号传输且基于IP网络的体系结构，信号的处理调度均通过IP网络进行，实现模拟视音频信号、数字视音频信号转换成IP信号，TS流转换成IP信号的网络传输。而AVS+和数字音频广播信号则通过具有独立解调功能的DTMB信号监测仪和CDR信号监测仪将多个节目的解调信号转换成IP信号进行监测。系统可对每个频道（频率）的信号源（3路）、智能切换输出（发射机输入）、发射机播出空收共5个点的信号进行实时监测、显示、录像，在出现异常时发出报警并自动进行相应处理，保证正常播出。上部电视墙共10台56英寸显示器，下部共10格1.1米高的标准机柜，用于安装系统所有设备。

1.2.1  多画面显示监测

多画面显示监测部分由多画面显示服务器、监控服务器、录制存储服务器、显示器等设备组成，提供对广播电视节目内容的监测、多画面组合显示、转码录像、系统报警等功能，可完成对符合标准的各种信源的监测、分析、处理。单台多画面显示服务器支持单屏、双屏显示，最大支持32路视音频信号显示。显示界面支持4、9、16、25等分显示，也可以自定义显示画面大小。支持轮巡监测，画面切换平滑无缝无黑屏。多画面分割显示内容可灵活配置，我台按照调频、模拟电视、数字电视、信源-预监-空收的功能格式配置，分区明确，易于监听监看。

每个分割画面中，伴音信号在视频显示区域两边叠加音柱动态显示，下部加标题栏提示该节目来源点，具备无伴音报警功能。调频音频信号显示支持动态柱形图、K线图监看方式。分割画面支持模拟时钟、数字时钟、图片显示。支持单套节目的放大显示，监听电视伴音和广播节目。支持节目轮播且可设置轮播节目套数。在我台系统中共使用7台多画面显示服务器对应9台显示器来监测114处信源点。其中调频广播五套节目25处信源点，用一台显示器显示;模拟电视四套节目+本地一套节目空收21处信源点，用三台显示器显示（一台显示空收单画面）;数字电视三个频道17套节目68处信源点，用五台显示器显示（一台显示空收单画面）。CDR广播两个频点4套节目作为扩容，只在监控服务器用小画面显示监测。

1.2.2  报警管理和码流分析

系统可对视频丢失、黑场、静帧、彩条、解码异常、台标丢失，音频丢失、音量过大或过小等故障进行实时监测报警。报警分为三级响应。以三路信号源为例，一路故障为一级报警;二路故障为二级报警;三路故障、预监信号丢失、播出空收无信号为三级报警。在相应显示器上显示报警信息，一目了然。每个监测点可独立设置报警门限、开和关，独立设置报警非监测时段，避免正常停机造成误报警。

系统可对数字信号进行码流分析，支持对多个TS码流实时分析和显示，实现TS流的基本结构信息监测，符合播出规范技术要求。深度PSI/SI信号解析功能，直观地显示当前TS流的PCR详细信息。TR101 290监测作为实时分析的一项功能，为用户提供了详细的实时监测错误信息。所有监测信息进入数据库，可按照查询时间、报警类型、节目名称等条件查询，以便做进一步分析。

1.2.3  录像回放管理

录像回放管理可为台站或监管部门提供节目内容收录取证、回放分析等功能，支持标清、高清节目的转码录制，节目正常录制存储30天，节目异常时形成故障录像存储60天，录像自动覆盖历史文档，节约硬盘空间。用户需要延长存储时间，只要增加存储硬盘容量即可。录制回放提供播放、暂停、停止、拖动等功能，用户可定位查询，录制方式有以下几种：

（1）定时录制，按设定的开始和关闭时间录制;

（2）手动录制，按手动勾选的开始和结束时间录制;

（3）报警录制，报警时自动开始录制，可实现提前故障30秒录像。设置时可选择OSD信息加载，方便确定报警时间点。

1.3  发射机监控系统

发射机监控系统由发射机参数采集器、监控服务器、基于RS232/485/422接口的传输通道等组成，具有发射机实时工作参数监测和打印、定时开关机、主备机倒换、故障报警等功能。系统支持远程Web界面管理，在监控服务器运行系统软件（发射机监控）的集中管理下，对发射机进行全方位监控。

为了解决播出安全性、政治敏感性问题，我台只使用发射机实时工作参数监测和打印、故障报警功能。发射机数据采集控制采用“分布式”的集散控制结构模式，一台发射机对应一台数据采集控制器，采集器可以脱离监控系统独立工作，不会对发射机正常运行产生干扰。采集器具备10路模拟量、24路状态量、16路开关量的取样控制能力，3路串行通信接口，1路以太网通信接口，可面向不同厂家不同类型的发射机，适应发射机模拟或数字参数接口形式。

1.4  电力环境监测系统

电力环境监测系统，主要用于各功能机房的温度、湿度、烟雾、水浸的监测，以及发射机房电力系统各参数的监测。电力参数、环境参数通过智能参数采集模块采集数据并转换为IP信号进入以太网，由监控服务器统一管理，进行数据存储与分析，在异常情况下发出报警信息通知值班员。我台共有16处环境参数采集点，6处电力参数监测点。设计时预留扩展接口，可以按照需求增加监测项目。监测系统的功能有以下几点。

（1）实时记录和超限报警功能。实时记录电力参数、环境参数，以数字和图表的形式在监控服务器的显示器上显示。当参数超出设定的报警值或电力系统故障、机房水浸时，发出报警;

（2）内网监测和分级管理功能。按照管理人员的权限，通过总监控管理平台授权，可以读取监控服务器上的实时数据，实现远程监控;

（3）数据存储、统计分析、打印報表功能。所有采集的数据都记录在存储服务器上，通过监控服务器可以查看、分析过去一段时间的参数，并输出数据打印成报表。通过分析数据，可以解决可能出现的故障和处理已经出现的故障。

1.5  安防监控系统

安防监控系统实现对各功能机房现场、发射区外围等需要监测的地方进行实时监测与传输。在本台系统中设置32路图像高清摄像头进行实时监测。根据我台机房环境复杂、防雷击、安全性等特点和要求，为防止数据干扰，所有图像信号根据区域分布，划分为若干个点统一转换为IP信号，再由光纤传送回监控室，通过以太网交换机接入安防监控平台，实现画面分割显示（也可单画面显示）、控制、录像、回放查询等功能。通过远程监控云平台权限设置规定，通过授权可实现远程实时监看、控制、查询等。

1.6  本地管理平台

本地管理平台由安装有系统软件管理平台的监控服务器、控制台、电视墙等组成。控制台上安装2台监控服务器、1台安防监控系统操作平台，加装1台广电总局预警系统、1台中央无线覆盖信源监测系统（博汇，回传省广电局），实现友好的人机对话管理。软件管理平台采用B/S架构（Browser/Server，即浏览器/服务器结构），实现了让用户工作界面通过浏览器实现，主要事务逻辑在服务器端实现的架构。为跨操作系统间无障碍数据浏览与共享开拓了更先进的模式，管理中心各类服务请求可以通过100 M宽带使用IE浏览器进行操作完成。

软件管理平台提供多用户配置管理，支持多个用户同时在线浏览、随机查询。操作人员按其工作性质分为超级管理员、管理员、操作员，赋予不同的操作权限，有完善的密码管理功能，用户必须经过身份验证后方可授权登录进行操作。超级管理员为最高权限，允许使用监测设备的所有功能，设置下属各个权限组，上级用户可随时查看下级用户的所有操作、工作状态、工作任务等;同级用户不能互看操作，下级用户无权查看上级用户的信息和操作;管理员具上传下达作用，可做技术维护、部分更改设置、管理操作员等权限设置;操作员即值班员，只有监听监看、使用设备的权限。

2  结  论

本综合监控系统在广东省信宜732台投运以来，运行稳定，安全可靠，达到设计要求，符合行业相关规范。系统中除采取技术措施保障设备安全可靠稳定运行外，同时引入信息安全、网络安全等措施保障网络安全运行。对于电气接口、设备控制具有很好的通融性、广泛性，以及简洁友好的人机界面。系统软件升级方便，扩容容易，设备维护方面，通过数据分析可很快找到故障原因。本系统在行业内具有很好的推广价值，特别是多节目播出任务的发射台更值得借鉴。

参考文献：

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[4] 陈文.清远广播电视八片山发射台信号源调度与监测系统方案 [J].通讯世界，2019，26（7）：17-18.

作者简介：陈华（1968-），男，汉族，广东信宜人，技术科科长，工程师，研究方向：广播电视设备维护管理。