廣播電視監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與新技術(shù)應(yīng)用

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新一代廣播電視發(fā)射臺(tái)自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，結(jié)合當(dāng)前廣播電視發(fā)射臺(tái)模數(shù)過渡期模擬與數(shù)字設(shè)備混雜，多類型、多廠家設(shè)備共存的現(xiàn)狀，采用了先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，應(yīng)用新型智能多功能數(shù)據(jù)采集器和智能協(xié)議解析監(jiān)控軟件等新技術(shù)，通過對發(fā)射臺(tái)節(jié)傳設(shè)備、發(fā)射設(shè)備、環(huán)境及電力設(shè)備監(jiān)控的實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了對發(fā)射臺(tái)各類運(yùn)行設(shè)備及機(jī)房環(huán)境全面直觀地監(jiān)管監(jiān)測，進(jìn)一步提升了廣播電視發(fā)射臺(tái)機(jī)房的現(xiàn)代化管理水平。

引言：

隨著發(fā)射臺(tái)節(jié)目源及發(fā)射設(shè)備的逐步增多，傳統(tǒng)的運(yùn)維管理方式由于采用人為定時(shí)抄表巡機(jī)，故障記錄不及時(shí)，故障原因查找分析困難。為了保障安全播出，對發(fā)射臺(tái)設(shè)備實(shí)施集中智能化監(jiān)控管理已是必行趨勢。當(dāng)前，廣播電視發(fā)射臺(tái)正處于模數(shù)過渡轉(zhuǎn)型期，由于各個(gè)發(fā)射臺(tái)的發(fā)射機(jī)類型、廠家各不一樣，通訊協(xié)議也多種多樣，部分老設(shè)備甚至沒有通訊接口和協(xié)議，在實(shí)施計(jì)算機(jī)智能化管理過程中造成了很大困難。為解決此類難題，本系統(tǒng)方案從安全播出及全設(shè)備監(jiān)管角度考慮，應(yīng)用新型智能多功能數(shù)據(jù)采集器和智能協(xié)議解析監(jiān)控軟件等新技術(shù)，設(shè)計(jì)部署了包含機(jī)房各類節(jié)傳、發(fā)射、電力設(shè)備及機(jī)房環(huán)境等的全方位監(jiān)控系統(tǒng)，并將設(shè)備故障原因自動(dòng)進(jìn)行記錄，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行分析、故障分析，達(dá)到提前預(yù)判故障點(diǎn)，快速分析處理故障，增強(qiáng)了安全播出的可靠性，進(jìn)一步保障了廣播電視發(fā)射臺(tái)的安全播出。

1.自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1總體框架

根據(jù)當(dāng)前廣播電視發(fā)射機(jī)房的現(xiàn)狀與發(fā)展的需求，自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)一般包括信號(hào)節(jié)目監(jiān)測和發(fā)射設(shè)備及環(huán)境電力監(jiān)控等。節(jié)目監(jiān)控一般由解碼器、節(jié)目調(diào)度切換系統(tǒng)和節(jié)目多畫面構(gòu)成，發(fā)射設(shè)備及環(huán)境電力等監(jiān)控由數(shù)據(jù)采集器及機(jī)房監(jiān)控系統(tǒng)軟件構(gòu)成?？傮w構(gòu)成框圖如圖1所示。

1.2總體功能設(shè)計(jì)

廣播電視發(fā)射臺(tái)自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)主要包括：1、播出信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)；2、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)；3、電力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)；4、自動(dòng)化管理系統(tǒng)；5、大屏顯示系統(tǒng)。工作設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，對信號(hào)傳輸、發(fā)射設(shè)備的狀態(tài)及技術(shù)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控、報(bào)警、記錄；電力、環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，主要包括對機(jī)房的電力供配電設(shè)備、環(huán)境溫度、濕度的監(jiān)測以及對煙霧、漏水等狀況的監(jiān)測；播出信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)，通過三層監(jiān)測設(shè)計(jì)對節(jié)目源碼流信號(hào)、傳輸切換信號(hào)、射頻發(fā)射信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測；節(jié)目調(diào)度切換管理系統(tǒng)，對多節(jié)目流進(jìn)行分配、切換等調(diào)度管理；自動(dòng)化管理系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，監(jiān)聽監(jiān)看調(diào)度等功能。大屏多畫面顯示系統(tǒng)作為全臺(tái)設(shè)備工作狀況和視音頻圖像的顯示系統(tǒng)。

2.運(yùn)行設(shè)備及動(dòng)環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)

2.1系統(tǒng)框圖（圖2）

2.2系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

2.2.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)（1）先進(jìn)嵌入式處理器的應(yīng)用新一代數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計(jì)主要采用了基于ARM構(gòu)架的多核處理器的主板，集成了12路RS485接口、4路網(wǎng)絡(luò)接口以及8路模擬量接口和8路開關(guān)量接口，主板為嵌入式多協(xié)議工控主板，采用FreescaleCortexTMA9作為處理器，考慮到高山多雷等因素采用了雙電源熱備份。（2）集成接口電路的設(shè)計(jì)考慮到不同廠家、不同發(fā)射機(jī)接口的不同，硬件數(shù)據(jù)采集器設(shè)計(jì)了多種接口RS232、RS485、AI/DI模擬數(shù)字量接口、網(wǎng)絡(luò)接口等多種形式。（3）無數(shù)據(jù)通訊接口發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)采集的設(shè)計(jì)由于發(fā)射臺(tái)站有一些發(fā)射機(jī)屬于老舊設(shè)備，沒有通訊接口，本系統(tǒng)采用了微型采集器，使用定向耦合器對發(fā)射機(jī)的功率進(jìn)行監(jiān)測采集，對工作電壓、電流、溫度等直接進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行采集，從而實(shí)現(xiàn)了對發(fā)射機(jī)新、舊設(shè)備的全方位監(jiān)控。（4）防雷及抗電磁干擾的設(shè)計(jì)新型數(shù)據(jù)采集器在接口電路上使用了防雷設(shè)計(jì)和防電磁干擾設(shè)計(jì)，在接口電路上著重采用了防浪涌防雷陶瓷氣體放電管B3D090L-C，用于保護(hù)敏感型電子設(shè)備，免受中低強(qiáng)度的雷擊感應(yīng)浪涌和其他電壓瞬變的侵害。（5）環(huán)境、電力監(jiān)控的設(shè)計(jì)環(huán)境、電力系統(tǒng)也是發(fā)射臺(tái)正常運(yùn)行的基本保障，保證播出安全的重要系統(tǒng)。環(huán)境監(jiān)測主要是對機(jī)房及工作環(huán)境溫度、濕度的多點(diǎn)監(jiān)測，并實(shí)時(shí)記錄，同時(shí)對溫度、濕度、煙霧探測、漏水探測等報(bào)警信息進(jìn)行實(shí)時(shí)探測，發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警，并進(jìn)行報(bào)警信息記錄。電力監(jiān)測是動(dòng)環(huán)監(jiān)測重要組成部分，實(shí)時(shí)記錄市電、配電柜、穩(wěn)壓電源等電力設(shè)備的工作值，同時(shí)能夠探測各個(gè)電力設(shè)備的過壓、過流等報(bào)警信息，進(jìn)行聲光報(bào)警，同時(shí)記錄報(bào)警信息。電力監(jiān)測由于發(fā)射臺(tái)供配電設(shè)備很多都沒有通訊接口，需要進(jìn)行硬采，在本設(shè)計(jì)中采用安裝電流互感器及多功能數(shù)字電力表來進(jìn)行采集通訊。（6）數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計(jì)發(fā)射機(jī)是廣播電視發(fā)射臺(tái)核心的信號(hào)發(fā)射設(shè)備，發(fā)射機(jī)的安全可靠運(yùn)行是臺(tái)站的核心工作。本設(shè)計(jì)中主要考慮臺(tái)站設(shè)備眾多、接口繁雜等因素，有效解決傳統(tǒng)監(jiān)控的施工復(fù)雜、使用性差、故障率高等因素，采用了基于ARM構(gòu)架數(shù)據(jù)采集器及內(nèi)部嵌入式系統(tǒng)，既兼容了各種接口，同時(shí)其多線程處理技術(shù)又能保障對多臺(tái)發(fā)射機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)處理。系統(tǒng)框圖如圖4所示。

2.2.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)（1）智能協(xié)議解析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)建立了以智能協(xié)議解析系統(tǒng)為核心的設(shè)計(jì)，采用最新的開發(fā)系統(tǒng)RADStudioXE8，可以對不同的廠家協(xié)議建立接口模型、算法模型，用戶建立好模型后自動(dòng)解析設(shè)備數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)方面采用了目前最為流行的MySQL數(shù)據(jù)庫，體積小、安裝簡易、使用靈活等。系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì)如圖5所示。（2）優(yōu)化的3D仿真界面的設(shè)計(jì)該系統(tǒng)通過核心通信模塊與采集器進(jìn)行通訊，將得到的數(shù)據(jù)通過核心智能解析系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)解析處理，得到統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)（包括量化數(shù)據(jù)和報(bào)警數(shù)據(jù)等），將得到的數(shù)據(jù)根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置好的的機(jī)房信息和設(shè)備信息進(jìn)行進(jìn)一步處理，輸出到3D顯示多畫面，同時(shí)對報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)聲光報(bào)警。MySQL作為數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)實(shí)時(shí)將得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中，軟件的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行了分類處理，得到了年、月、日、周、季度等統(tǒng)計(jì)報(bào)表，方便管理。

3.節(jié)目監(jiān)測系統(tǒng)

3.1系統(tǒng)框圖

3.2系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

3.2.1大屏多畫面顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）節(jié)目監(jiān)測軟件系統(tǒng)對發(fā)射臺(tái)的信號(hào)源、切換系統(tǒng)信號(hào)、發(fā)射信號(hào)的碼流打包成IP流輸出，通過各個(gè)信號(hào)的組播地址將碼流解碼到節(jié)目監(jiān)測軟件系統(tǒng)。節(jié)目監(jiān)測軟件系統(tǒng)采用了多畫面自由組合分割模式，可以實(shí)現(xiàn)16畫面、24畫面等多種模式。系統(tǒng)除對節(jié)目的畫面顯示外，還可以實(shí)現(xiàn)對視音頻信號(hào)丟失報(bào)警、臺(tái)標(biāo)丟失報(bào)警、靜幀報(bào)警和硬盤容量不足報(bào)警等功能，采用聲音報(bào)警方式提醒用戶，并把報(bào)警信息紀(jì)錄到數(shù)據(jù)庫，用戶可以方便地查詢報(bào)警的歷史數(shù)據(jù)。（2）先進(jìn)LED大屏顯示系統(tǒng)大屏顯示系統(tǒng)由大屏顯示墻、圖像拼接控制器、控制計(jì)算機(jī)、交換機(jī)和控制軟件組成。大屏幕顯示墻由高清液晶屏和LED條屏組成屏幕墻，作為全臺(tái)工作狀況和視頻圖像的顯示系統(tǒng)。大屏系統(tǒng)使用了智能多畫面拼接處理器，具有多種不同的畫面分割顯示模式，顯示位置大小數(shù)量可調(diào)，各路視頻畫面大小、位置可以任意調(diào)整組合。大屏顯示系統(tǒng)分別顯示播出信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)、設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)、電力環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的相關(guān)工作軟件控制界面以及各類其他信息，采用圖像拼接控制器和各系統(tǒng)管理終端連接，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的畫面顯示和切換。

3.2.2節(jié)目調(diào)度系統(tǒng)設(shè)計(jì)智能多功能信號(hào)分配切換器的應(yīng)用：傳統(tǒng)模式下一般一套節(jié)目采用一臺(tái)獨(dú)立的切換器，然后再采用一臺(tái)獨(dú)立的分配器作為節(jié)目管理調(diào)度系統(tǒng)使用。但隨著央視及地方數(shù)字電視節(jié)目的覆蓋，節(jié)目越來越多，傳統(tǒng)模式體現(xiàn)出了布線復(fù)雜，造價(jià)昂貴，管理繁瑣，效率低下等缺點(diǎn)，本系統(tǒng)采用智能多功能切換分配器，是一臺(tái)內(nèi)含多個(gè)獨(dú)立板卡的多路切換器分配器，支持?jǐn)?shù)字ASI主備切換卡、視音頻四路切換卡、音頻四路切換卡、視音頻分配卡、音頻分配卡、CDR主備切換卡等多種切換器卡和分配器卡。多路切換器分配器支持主備插拔電源供電，主電源出現(xiàn)故障后，自動(dòng)切換到備電源供電。多路切換器分配器具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種切換方式，在自動(dòng)切換方式下，當(dāng)?shù)?通道無信號(hào)輸入時(shí)，設(shè)備的主切輸出將自動(dòng)切換到其他有信號(hào)的通道，在第1通道無輸入時(shí)，蜂鳴器發(fā)出報(bào)警聲提示，從而提高安全播出的預(yù)警能力。具有體積小巧（2U機(jī)箱），功能多、集成度高等特點(diǎn)。智能多路切換器分配器支持遠(yuǎn)程節(jié)目調(diào)度軟件，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制切換器的信號(hào)切換、狀態(tài)查看、手動(dòng)自動(dòng)模式、關(guān)閉蜂鳴報(bào)警等功能。

4.自動(dòng)化管理系統(tǒng)

4.1硬件組成

自動(dòng)化管理系統(tǒng)由交換機(jī)、管理服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、存諸服務(wù)器、存儲(chǔ)硬盤、監(jiān)聽監(jiān)看調(diào)度服務(wù)器、客戶端組成，主要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，監(jiān)聽監(jiān)看調(diào)度等功能。

4.2監(jiān)控平臺(tái)服務(wù)系統(tǒng)軟件功能設(shè)計(jì)

能實(shí)現(xiàn)機(jī)房設(shè)施管理、服務(wù)器管理、存儲(chǔ)管理、應(yīng)用管理等的統(tǒng)一管理。具有監(jiān)控本級(jí)管理平臺(tái)機(jī)房設(shè)備故障的能力；能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測顯示各類廣播、電視發(fā)射機(jī)的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)參數(shù)；按控制權(quán)限的分類，控制發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)，開機(jī)、關(guān)機(jī)、升降功率、升降調(diào)制度及信號(hào)源的切換等控制功能；具備定時(shí)自動(dòng)開關(guān)機(jī)使能、遙控開關(guān)機(jī)使能、自動(dòng)倒機(jī)使能功能，用戶可根據(jù)情況選擇相應(yīng)的功能；具有系統(tǒng)運(yùn)行日志（發(fā)射機(jī)和操作日志），能夠支持每天自動(dòng)抄表，自動(dòng)上報(bào)發(fā)射機(jī)及相關(guān)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)，支持手動(dòng)\自動(dòng)抄表；具有數(shù)據(jù)查詢及報(bào)表統(tǒng)計(jì)功能，能自動(dòng)生成特定的各種報(bào)表（日、周、月、季、年播出統(tǒng)計(jì)報(bào)表、故障統(tǒng)計(jì)報(bào)表，以及維護(hù)、維修、搶修、故障修復(fù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表等），此外還預(yù)留網(wǎng)絡(luò)管理、視頻監(jiān)控管理等多種擴(kuò)展功能。

5.結(jié)束語

廣播電視發(fā)射臺(tái)自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)是實(shí)現(xiàn)發(fā)射臺(tái)安全播出、提高管理效率的重要手段，是發(fā)射臺(tái)站技術(shù)發(fā)展和進(jìn)步的必然趨勢。通過應(yīng)用新一代自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)，對于復(fù)雜多通道節(jié)目信號(hào)源，通過集成調(diào)度切換分配技術(shù)，對信號(hào)進(jìn)行集中管理調(diào)度，終端通過多畫面監(jiān)測主機(jī)及LED顯示屏的應(yīng)用組成多畫面大屏顯示系統(tǒng)，形成了三層信號(hào)監(jiān)測體系，包括信號(hào)源、切換信號(hào)、發(fā)射信號(hào)，進(jìn)而對信號(hào)傳輸實(shí)施了全面的監(jiān)測。系統(tǒng)選擇支持對不同設(shè)備、不同接口協(xié)議的高集成度的數(shù)據(jù)采集器及具有智能協(xié)議解析監(jiān)控管理軟件的設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)適應(yīng)現(xiàn)代廣播電視發(fā)射臺(tái)機(jī)房管理的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)了對發(fā)射臺(tái)各類運(yùn)行設(shè)備及機(jī)房環(huán)境全面直觀地監(jiān)管監(jiān)測，進(jìn)一步提升了廣播電視發(fā)射臺(tái)機(jī)房的現(xiàn)代化管理水平。

作者：韓榮華 單位：山西廣播電視無線管理中心