李建軍

（山西廣播電視監(jiān)測中心，山西 太原 030001）

廣播電視發(fā)射臺監(jiān)控管理系統(tǒng)的構(gòu)建

李建軍

（山西廣播電視監(jiān)測中心，山西 太原 030001）

在廣播電視臺發(fā)射臺的搭建過程中，無論是從管理角度還是應(yīng)用角度，構(gòu)建一個綜合發(fā)射臺監(jiān)控管理系統(tǒng)，為管理部門和播出單位提供服務(wù)至關(guān)重要。闡述了山西省廣播電視發(fā)射臺監(jiān)控管理系統(tǒng)的總體架構(gòu)，并對主要技術(shù)特點進行介紹。多級監(jiān)控體系實現(xiàn)了管理和播出的有機結(jié)合，為發(fā)射臺的安全播出提供了重要保障。

信源切換；自臺監(jiān)控；EM9260

山西省有縣級以上廣播電視發(fā)射臺100多座，大部分地處高山，遠離城市。從管理角度出發(fā)，作為省級廣播電視部門，有必要掌握發(fā)射臺站的播出情況、覆蓋效果；從應(yīng)用角度出發(fā)，作為發(fā)射臺站，通過提高自動化控制水平，可以減輕值班強度，改善播出質(zhì)量。因此構(gòu)建一個綜合發(fā)射臺監(jiān)控管理系統(tǒng)，為管理部門和播出單位服務(wù)，顯得尤為必要。

2013年底開始，山西省新聞出版廣電局在全省高山發(fā)射臺中選出18個臺站進行監(jiān)控系統(tǒng)一期工程的實施，同時在省局監(jiān)測中心進行監(jiān)控管理系統(tǒng)的建設(shè)，以實現(xiàn)對省內(nèi)地面廣播電視的監(jiān)管，初步形成多級監(jiān)控管理體系架構(gòu)。系統(tǒng)建成之后將提升發(fā)射臺的安全播出管理水平，按照《廣播電視安全播出管理規(guī)定實施細則》的要求，幫助臺站達到符合一級、二級、三級保障要求的系統(tǒng)配置[1-3]。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

發(fā)射臺監(jiān)控管理系統(tǒng)采用統(tǒng)籌管理與本地管理相結(jié)合的模式，分為監(jiān)控管理系統(tǒng)（監(jiān)測中心）和自臺監(jiān)控系統(tǒng)（發(fā)射臺）兩部分，圖1為監(jiān)控管理系統(tǒng)的總體架構(gòu)。

監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)在省局監(jiān)測中心，對各發(fā)射臺的播出情況進行管理，主要由報警處理、數(shù)據(jù)存儲、報表統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析、遠程控制、網(wǎng)絡(luò)通信等部分組成。

圖1 監(jiān)控管理系統(tǒng)總體架構(gòu)

自臺監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)在發(fā)射臺，主要由信源監(jiān)控、發(fā)射機自動控制、異態(tài)報警、節(jié)目存儲、電力監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、網(wǎng)絡(luò)通信等部分組成。

2 技術(shù)要點

2.1 播出信號監(jiān)測

發(fā)射臺站系統(tǒng)具備多信號實時監(jiān)測功能，對多路電視節(jié)目、廣播節(jié)目進行同平臺顯示和監(jiān)測。該系統(tǒng)為每套電視發(fā)射節(jié)目提供4個視音頻信號（主信源信號、備信源信號、去發(fā)射機信號、射頻解調(diào)信號）作為監(jiān)測對象，4個伴音信號以動態(tài)柱形式疊加在視頻圖像上；每套廣播發(fā)射節(jié)目提供4個音頻信號（主信源音頻、備信源音頻、去發(fā)射機音頻、射頻解調(diào)音頻），以動態(tài)柱形式顯示。當某信號發(fā)生異常時，系統(tǒng)自動語音提示故障環(huán)節(jié)，同時異常信號以紅色狀態(tài)顯示，值班人員通過對比信源接入、處理和接收等環(huán)節(jié)信號迅速判斷故障節(jié)點，采取措施第一時間恢復(fù)正常播出。

一級、二級發(fā)射臺采用錄音、錄像、壓縮等技術(shù)手段保存自臺播出節(jié)目的信號源和發(fā)射信號，正常信號保存兩周以上，異態(tài)信號作為資料保存一年以上。

2.2 信號源監(jiān)控

1）視頻信號切換原理

信源切換器工作過程中，分別對視頻信號和音頻信號進行檢測，每路信源輸入都有環(huán)出功能，預(yù)留以備信源輸入信號的監(jiān)測，對4路信源信號的視頻部分進行同步頭檢測，同時經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后，送入DSP處理，當有信號出現(xiàn)異常（如黑場）時，進行實時報警并對輸出信號切換控制。輸出的信號通過分配單元，具備3路輸出，分別提供給主備發(fā)射機或主備激勵器信號、切換器輸出監(jiān)測信號。信源1的信號具備斷電直通功能，即切換器斷電時，可直接通過輸出1輸出，為發(fā)射機提供信號，圖2是視頻信號切換工作原理圖。

圖2 視頻切換工作原理圖

2）音頻信號切換原理

音頻信號切換與視頻信號切換原理類似，通過判別音頻信號電平值以及低電平發(fā)生時間來確定信源是否正常。如果主路音頻發(fā)生故障，將自動切換為備路音頻。主路信源具備斷電直通功能，圖3為音頻信號判斷流程。

2.3 發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)

發(fā)射機采集控制是整個監(jiān)控管理系統(tǒng)中的核心部分，系統(tǒng)采用了工業(yè)控制中常用的分布式控制結(jié)構(gòu)，每部發(fā)射機安裝一套采集控制設(shè)備，實現(xiàn)對發(fā)射機參數(shù)的采集和自動控制。

圖3 音頻信號切換流程

1）采集參數(shù)

采集參數(shù)包括輸出功率、反射功率、調(diào)制度、駐波比、各級電壓、電流等模擬量；通信狀態(tài)、運行狀態(tài)等開關(guān)量。

2）與發(fā)射機通信方式

本項目所實施的18個發(fā)射臺中，大部分發(fā)射機均具備數(shù)字接口，可提供模擬量、開關(guān)量輸出信號，因此系統(tǒng)的采集控制設(shè)備按照發(fā)射機生產(chǎn)廠家提供的通信協(xié)議，選用與發(fā)射機相同的物理接口進行通信。

3）采集控制設(shè)備基本結(jié)構(gòu)

采集控制設(shè)備采用嵌入式結(jié)構(gòu)設(shè)計，通過EM9260[4]工控主板及外圍電路的工作實現(xiàn)對發(fā)射機的監(jiān)控。EM9260硬件核心為工業(yè)級的ARM9芯片AT91SAM9260，EM9260標準接口資源較多，為采集控制設(shè)備提供了形式多樣，數(shù)量豐富的接口。采集控制設(shè)備基本框圖如圖4所示，主要接口的作用如下。

圖4 采集控制器基本框圖

1）控制臺串口（DEBUG）

調(diào)試串口，在Linux環(huán)境中，被設(shè)置為控制臺（con?sole）接口，在應(yīng)用程序開發(fā)時，該串口連接開發(fā)主機串口。若開發(fā)主機為Windows環(huán)境，可啟動超級終端，串口參數(shù)設(shè)置：波特率為115 200 bit/s。通過控制臺窗口（超級終端）可了解EM9260的基本啟動信息，系統(tǒng)啟動后，可執(zhí)行Linux的各種命令。

2）異步串口（UART）

EM9260物理上有6個UART串口可供應(yīng)用程序使用，分別對應(yīng)的邏輯編號為 ttyS1-ttyS6，其中ttyS1-ttyS3為專用串口配置，ttyS4-ttyS6的信號與GPIO（EM9260所提供的通用數(shù)字IO）復(fù)用管腳，缺省配置為GPIO的數(shù)字輸入，只有當應(yīng)用程序打開串口后，相應(yīng)端口才變成串口的收發(fā)信號。采集控制設(shè)備通過UART串口與發(fā)射機COM口連接，按照發(fā)射機廠家提供的通信協(xié)議，實現(xiàn)對發(fā)射機技術(shù)參數(shù)的采集，同時完成對發(fā)射機的控制。

3）精簡ISA擴展總線接口

EM9260的精簡ISA總線包括雙向數(shù)據(jù)總線、地址總線、讀寫控制線、中斷輸入線等，采集控制器中EM9260的精簡ISA總線主要作用是通過DM9000A電路實現(xiàn)以太網(wǎng)絡(luò)接口的擴展；通過CPLD EPM1270電路實現(xiàn)LCD顯示輸出和發(fā)射機模擬量、開關(guān)量的輸入（發(fā)射機未提供數(shù)字接口時）。

4）10/100M以太網(wǎng)接口

EM9260自身具備網(wǎng)絡(luò)接口，系統(tǒng)設(shè)計時通過硬件擴展電路DM9000A實現(xiàn)雙網(wǎng)絡(luò)接口，從而使采集控制設(shè)備具備內(nèi)網(wǎng)與外網(wǎng)的隔離功能，從物理結(jié)構(gòu)上保護系統(tǒng)的正常運行。

5）SPI總線接口

EM9260的SPI總線接口為4線制標準SPI接口，信號電平為3.3 V的TTL電平（LVTTL），最高傳輸波特率為10 Mbit/s，缺省波特率1.25 Mbit/s。采集控制器SPI總線接口主要是通過X5043 EPROM模塊，實現(xiàn)上電復(fù)位、低電壓監(jiān)視、看門狗定時器等功能。

2.4 防雷抗干擾

通過研究分析，高山發(fā)射臺環(huán)境對監(jiān)控系統(tǒng)造成的影響主要體現(xiàn)在兩個方面，一是發(fā)射機房復(fù)雜的電磁環(huán)境所產(chǎn)生干擾，二是雷擊對設(shè)備造成的損壞，針對這兩個因素，在系統(tǒng)設(shè)計時采用對應(yīng)的技術(shù)措施，具體措施如下：

1）電源防范措施

在監(jiān)控系統(tǒng)電源接入處，配備UPS對電源進行濾波，抑制電網(wǎng)中的諧波干擾，同時也起防雷的作用。對于傳輸導(dǎo)線易受電磁波干擾的情況，在監(jiān)測設(shè)備輸入端安裝電源濾波器，對雜波干擾進行過濾。

2）電路設(shè)計及器件選取

電路設(shè)計時，采用抗干擾性強的工業(yè)級貼片元件封裝方式，并對重要的設(shè)備采用多層板設(shè)計技術(shù)，從結(jié)構(gòu)上獲得理想的屏蔽效果。做到數(shù)字信號與模擬信號分離，內(nèi)部電路包括CPU、存儲器等電路共接數(shù)字地，外部電路包括A/D、D/A等共接模擬地，在設(shè)計時將數(shù)據(jù)總線與供電系統(tǒng)分離，采用大面積附銅接地的印制板電路，從而保證良好的接地和屏蔽。

運用信號隔離技術(shù)進行模擬量數(shù)據(jù)的采集，對輸入信號采取兩次濾波方式，先進行低通濾波，濾掉高頻成分，再進行數(shù)字濾波處理，確保對發(fā)射機采集控制操作的準確性。

3）信號線接口防雷

監(jiān)測系統(tǒng)的局域網(wǎng)單獨進行組網(wǎng)，與臺站辦公網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)物理隔離，同時在重要設(shè)備及線路較長的網(wǎng)線兩端加裝網(wǎng)絡(luò)信號防雷器；對開路接收發(fā)射機信號的饋線加裝射頻信號防雷器，避免受到雷擊時，線路上感應(yīng)的電流對系統(tǒng)造成的影響。

4）接地措施

除電路設(shè)計時的接地考慮之外，在實施過程中按照等電位進行連接，減小各設(shè)備間的電位差。監(jiān)控機柜采用≥35 mm2的多股銅芯線以短、平、直的方式接入發(fā)射臺最近接地網(wǎng)。安裝在監(jiān)控機柜的設(shè)備，均通過接線柱與機柜進行連接。

3 運行效果及需要完善之處

系統(tǒng)建設(shè)完成后，發(fā)射臺通過對自臺監(jiān)控系統(tǒng)的使用，能夠及時發(fā)現(xiàn)隱患并進行處理，大幅降低停播時長，杜絕了重大停播事故的發(fā)生。監(jiān)測中心通過對監(jiān)控管理系統(tǒng)的使用，一目了然掌握各個發(fā)射臺的播出情況，并為廣播電視職能部門提供監(jiān)測數(shù)據(jù)作為管理和決策的參考。

自臺監(jiān)控系統(tǒng)中，除對信號源、發(fā)射機進行重點監(jiān)控外，對臺站環(huán)境系統(tǒng)、電力系統(tǒng)監(jiān)控的技術(shù)手段還稍顯薄弱，有待進一步加強。另外，個別發(fā)射臺因位置偏遠，尚不具備光纜或數(shù)字微波的通信手段，只能通過中國移動的3G上網(wǎng)方式與監(jiān)測中心進行通信，穩(wěn)定性較差，需要進行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，實現(xiàn)寬帶傳輸。

4 結(jié)束語

廣播電視發(fā)射臺監(jiān)控管理體系的構(gòu)建，實現(xiàn)了省局職能部門對發(fā)射臺播出情況的監(jiān)督管理，提高了發(fā)射臺的自動化監(jiān)控水平，確保覆蓋區(qū)廣大受眾能夠收看收聽到高質(zhì)量的廣播電視節(jié)目。該項目的實施對我省繼續(xù)進行發(fā)射臺自臺監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)具有借鑒意義。

[1]楊一曼.廣播電視安全播出管理規(guī)定實施細則培訓(xùn)教材[M].北京：中國廣播電視出版社，2012．

[2] 張春林.高山臺智能化遠程監(jiān)控系統(tǒng)及應(yīng)用[J].中國有線電視，2011（6）：751-754．

[3] 丁克儉.發(fā)射臺自動化監(jiān)控管理系統(tǒng)方案設(shè)計[J].電視技術(shù)，2010，34（5）：96-98．

[4] EM9260工控主板數(shù)據(jù)手冊[EB/OL].[2014-05-25].http://wenku. baidu.com/link?url=ONxtkVaygJoZnE07j8rfP3izTuk_TEAK5a2Uy MJFmdbBg2VZs9K3Bo8PU4Oo0PP52h7CZdkGszZcllnd8FNspDU lEz9Jtan7FdH7XoyJMbG.

Construction of M onitoring and M anagement System of Radio and TV Transm itting Station

LI Jianjun
（Shanxi Monitoring Center of Radio and TV，Taiyuan 030001，China）

In this paper,the overall architecture of the monitoring and control system of Shanxi Radio and TV Transmitter Stations is elaborated,and its main technical characteristics is introduced.The multilevel monitoring system has achieved efficient combination of management and broadcasting，providing an impor is introduced tant guarantee for safety transmission.

source switching;self monitoring and control;EM9260

TN919.5

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2014-07-28

【本文獻信息】李建軍.廣播電視發(fā)射臺監(jiān)控管理系統(tǒng)的構(gòu)建[J].電視技術(shù)，2014，38（24）.

李建軍，本科，高級工程師，山西廣播電視監(jiān)測中心副主任，長期從事廣播電視監(jiān)測、安全播出管理等工作。