无线发射远程控制中心智能化运维平台建设

陈 晟

（常山传媒集团，浙江 衢州 324200）

0 引 言

常山传媒集团无线发射台于2019年完成升级改造并投入使用，节目前端进行了双信源备份和传输数字化，节目信号从信源接收、复用处理、发射空收多个环节进行了监测，并采用了部分应急处置的措施。但是对无线发射系统设备的运维管理还是沿用人工巡检的方式，无线发射机等主要设备做不到远程控制，不能及时发现设备故障并处置，达不到安全播出应急响应要求。鉴于上述困难点，建立完善的智能运行管理与控制平台迫在眉睫。

物联网、数据存储、数据可视化等技术的快速发展，为构建无线发射智能化运维平台提供了技术可能性。研发智能化运维平台可简化控制流程，提高无线发射管控运维效率，减轻值班人员的运维压力和技术能力要求。为提升常山传媒集团信息化建设水平，充分发挥新技术在广电的应用，根据常山传媒集团发展需求，本文提出无线发射管理的智能化运维平台建设方案。该方案不仅能够有效提升常山传媒集团的管控水平，而且在减少发射故障时间的基础上提升了安全播出水平。

1 平台建设整体方案

无线发射智能运维管理平台架构如图1所示。系统可分为数据采集、可视化展示、资源管理、综合管理、切换调度系统以及设备管理工作站等6个部分。运维管理平台中的系统软件采用C/S和B/S融合架构，服务端采用适配方式进行数据呈现及统一管理。在数据处理基础上，系统提供了前端系统每个网元的基础信息采集[1]，所有数据会被用于对应的管理功能模块。

图1 无线发射智能化运维平台系统图

数据采集主要分为设备数据采集和系统数据采集两类。其中，设备的数据采集支持RS-485、RS-232、RS-422、RJ-45、GPI/O等接口，并通过对应的接口协议转换模块实现数据转化；系统数据采集不直接对设备工作状态进行数据采集，而是通过设备专用系统进行数据采集，这种方式可最大限度地保障设备工作状态或工作效率不受数据采集的干扰[2]。分布式边缘采集模块支持同时进行采集数据的运算处理，数据库服务器在进行分布式存储的同时，所有的数据通过数据库服务器进行存储。切换调度系统通过虚拟控制面板实现对发射环节指定设备进行键控的控制，从而使得操作者可远程对发射机进行主备调度及发射管理。可视化工作站实现对整个机房分级拓扑及数据的呈现，包括系统逻辑拓扑，将数据进行处理后以图形化、数字化形式呈现系统各设备工作状态和系统整体工作状态。

2 关键技术

无线发射智能化运维方案根据常山传媒集团现有设备和系统应用状况，通过接口集成应用开发和网络建设将各类设备和系统进行连通和智能化管理。集成应用创新模块主要包括数字化智能管理的无人值守发射机房、不同路由的双信源备份传输、兼容多类数据采集设备接口和控制模块、发射机离线采集和切换调度倒换逻辑、数据资源处理中心与数据共享等。

2.1 基于数字化智能管理的无人值守发射机房

数字化机房建设、机房布局场景和设备可视化管理使得机房监管者能够更加直观地监测、监管机房设备，并且在机房发生故障时更容易定位故障位置及原因。该子系统对机房布局及设备进行配置，实现机房场景和设备监测监管的人机交互，并基于机房设备支持的接口和协议进行设备工作状态数据采集。在此基础上，系统将采集的数据通过IP网络传输至服务端，实现机房布局场景与设备工作状态的一致性，从而使机房监管者能够在远程控制中心观察和控制机房对应设备的工作状态。机房布局设置和设备数字化管理原理如图2所示。

图2 机房布局设置和设备数字化管理原理图

数字化机房服务端通过接口对机房设备进行数据采集以及自动化和手动控制。接口支持的类型主要有RS-485、RS-232、RS-422、RJ-45、GPI/O等。数字化机房服务端通过设备接口和协议模块周期性采集设备状态数据或通过Trap方式接收设备状态告警或异常数据，实现对机房设备的监测。远程控制管理平台包含自动化处理模块，其中，切换模块可实现视音频故障时自动应急切换（主路-备路-辅路）、安防告警画面自动弹出、3路电源模块2+1冗余热备份、水浸模块自动检测线路通断故障等。同时，机房内设备可通过布局虚拟面板实现远程的设备控制（包括设备倒换、发射机、同轴开关等操作）。机房布局场景与服务端数据传输采用IP网络，主要实现布局场景状态更新和控制指令两类数据传输。

前端通过服务端数据服务接口获取设备状态数据并进行设备状态验证，从而保障前端布局场景与机房设备工作状态一致性，即真实场景与布局场景的一致性。用户通过虚拟面板进行设备控制时，由前端发送指令数据给服务端，进一步通过设备接口和协议驱动设备，实现对应控制功能。

2.2 不同路由的双信源备份传输

无线节目前端系统安置在无线发射台远程控制中心，与位于西峰无线发射机房相距数百米山路。无线节目采用卫星、光缆双信源备份，从前端到发射机房采用数字化传输方式，以便对节目信号从信源接收、复用处理、发射空收等信号全流程进行远程监测，如图3所示。

图3 不同路由的双信源备份传输

常山无线数字电视通过卫星信号和有线网络信号两路信号源发射15套节目，两个信号源互为备份。其中，卫星信号中的12套央视节目通过位于无线发射控制中心的卫星天线接收，12套节目分布在4145及4131两个频点，通过2个卫星接收机分别接收，其中一台卫星接收机接收4131频点的8套央视节目，输出的ASI信号经切换器输出至光端机传输至山顶机房用于高斯贝尔单频网发射机发射，另一台卫星接收机接收4145频点的4套央视节目，输出的ASI信号送至数码视讯编码复用器，与本地3套节目（常山台，衢州台，浙江卫视台）编码复用后输出一个含7套节目的ASI节目流，经切换器输出至ASI光端机传输至山顶机房用于熊猫多频网发射机发射。用于ASI传输的光端机可以做双备份，输出信号通过ASI切换器切换，同时在山顶发射机房也安装一套卫星天线，并安装卫星接收机，2路光端机信号、1路卫星信号共3路信号切换输出，保证安全播出。

补点站的信号传输结构与主站相同，只需在发射控制机房将ASI信号分配后通过不同的光端机向不同的发射站传输即可。用于编码复用的本地节目信号源（常山台，衢州台，浙江卫视台）利用3台工程大卡机从华数RF射频信号中解码输出SDI信号。有线网络信号中配置3台数字媒体平台处理15套有线数字电视节目解调解扰，输出IP或ASI信号，编码方式为MPEG。再配置一台数字媒体处理平台用于15套节目AVS+转码及信号复用，最终输出2路ASI信号，输出至ASI切换器，与卫星信号做2选1，输出至ASI光端机。

2.3 兼容多类数据采集设备接口和控制模块

远程控制系统是针对整个无线发射台站系统设备的综合管理系统，是从信源端到信号处理、节目分发及发射机的端到端的管理系统。对数据采集的研究主要是对采集的方式、接口协议和接口数据等的研究。采集的方式可以通过SNMP（SNMPv2或SNMPv3）、XML、CORBA、SYSLOG、RS-232、RS-485、RS-422、Modbus等协议以及不同的物理接口来完成，采集的数据包括但不限于报警数据、配置数据、日志信息等。

发射机控制模块实现对1路本地数字电视发射机和2路调频发射机的工作状态实时采集、监测报警及状态显示，实现对发射机、激励器、切换器的管控。根据项目需求，配置2台发射机控制采集模块实现对主备共2台电视发射机和主备共2+1台调频发射机的数据采集、发射机开关机以及主备发射机倒换。其他发射机通过数字发射机协议口实现发射机数据采集、发射机开关机以及主备发射机倒换。发射机采集控制模块具有以下特点：

（1）采用模块化全铝机身设计，可集成在发射机（柜）内部，控制模块配备7英寸触控显示屏，可固定C45卡槽，主备双电源冗余；

（2）标配RS-422/RS-232/RS-485串行接口、RJ-45接口、GPIO等多种扩展接口；

（3）设备自带内部时钟系统；

（4）可连接发射机、电源控制器、温度、湿度传感器，采集水浸、烟感等开关量数据；

（5）支持对协议进行封装转换；

（6）支持接收远程控制指令对发射机进行遥控操作，支持手动或定时开关机功能；

（7）实现主备发射机的实时数据采集与远程开关机、自动开关机、自动倒备等基本功能；

（8）具备同上级监测中心进行网络通信的功能，具备网页访问的动态实时数据显示功能；

（9）支持对前端系统不同环节的设备、发射机房设备的数据进行采集，同时具备运算处理、数据存储、报警发布的功能；

（10）支持不同品牌发射机、码流切换器的协议，可对不同设备进行切换控制并具有统一管理平台。

2.4 发射机离线采集和切换调度倒换逻辑

远程控制中心客户端通过网页的方式对发射机的中控模块单元进行控制，配置发射机的系统参数、自动开关机时间、数据采集方式以及报警发布类型等[3-4]，采用分布式的数据处理方式、分布式的自动控制方式，在中心和发射机中控模块脱网时，中控系统可以保持独立运行，在网络建立后，自动上传监测数据。

通过网管平台手动/自动方式对发射机主备机进行倒换时，为了保护发射单元设备器件的安全，发射控制系统严格依照逻辑进行，包括但不限于关闭发射机电源、切换主/备路信源、切换同轴倒换开关、开启发射机电源、调整发射频率以及开启发射功率等步骤。针对所有环节，一旦发生错误或未能成功，则立即终止下一步的操作，并且在切换调度面板上直观反映。

2.5 数据资源处理中心与数据共享

智能化运维管理平台内数据能够互联互通，解决“信息孤岛”问题，实现统一资源管理、互联互动、保护投资等[5]。统一的接口通信协议使得集成系统施工方式得到统一，可保证各套件的功能完整性，并且后期调试、维护均有保障。基于后台数据构建数据资源中心对各类数据进行加工、处理、计算，形成相应的成果，可供系统使用和判定。所有的公共功能由平台统一提供，智能化运维管理平台上开展各项业务的模块，各个业务模块之间的信息互联互通，协同工作，遵循一定的标准和规范，可提高系统标准化程度，同时也将进一步促进软件系统的标准化和产品化。

3 结 语

常山传媒集团已建设无线发射远程控制中心智能化运维平台，旨在改变重设备、轻维护、疏管理的状况，在现有设备、环境和系统布局下提升技术维护能力和平台管理水平[6]，完成安全播出管理由结果管理向过程管理的转变，更好地实现安全播出质量的持续改善。在广播电视信息化建设背景下，常山传媒集团智能化运维方案的建设提高了对无线发射的管控水平和运维效率，也为其他地方传媒集团因地制宜实现信息化改造提供了新的探索思路和技术方案。