■文/王 飛

廣播電視發(fā)射臺自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

■文/王 飛

隨著群眾對文化生活的需求逐步增大，廣播電視節(jié)目的播出頻道不斷增多，這也使得位于播出系統(tǒng)終端部分的發(fā)射臺播出任務(wù)量越來越大，傳統(tǒng)以人工方式進行故障排除的工作難度也不斷加大，故障一旦未及時排除，便可能會導(dǎo)致停播事故發(fā)生。為此就有必要建立自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)，以及時排除故障，保證節(jié)目的正常播出。文章就廣播電視發(fā)射臺自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計原則、具體設(shè)計及應(yīng)用進行了論述。

廣播電視；發(fā)射臺；自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)

隨著數(shù)字化技術(shù)和電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)廣播電視發(fā)射臺已成為了一個集協(xié)調(diào)操控、自動監(jiān)測及安全保護為一體的綜合自動化系統(tǒng)。廣播電視發(fā)射臺是我國的公共基礎(chǔ)設(shè)施之一，其作用主要是將廣播、電視節(jié)目的電磁波信號傳送給廣大聽眾和觀眾。為保證廣播電視節(jié)目播出的可靠性和安全性，就需要有一套科學(xué)、有效的自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)。

1.廣播電視發(fā)射臺自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計原則

廣播電視發(fā)射臺自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)的建立主要在于對廣播電視發(fā)射臺的信號進行自動化的遠程監(jiān)測，以便于及時發(fā)現(xiàn)信號故障，保證節(jié)目播出的安全性。為此，在設(shè)計自動化信號監(jiān)測的過程當中應(yīng)遵循以下原則：

第一，穩(wěn)定安全。不論是信號監(jiān)測，還是故障報警，亦或是設(shè)備監(jiān)測，均采取嵌入式，所有模塊均使用熱插拔方式，以保證監(jiān)測系統(tǒng)的安全運行，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

第二，業(yè)務(wù)流程。針對用戶模式，要重視部門職能，簡化業(yè)務(wù)流程，以目標為指導(dǎo)實現(xiàn)結(jié)果輸出。另要盡量簡化配置，避免重復(fù)輸入。

第三，維護簡便。加強維護子系統(tǒng)，使系統(tǒng)能進行自我診斷并報警，便于維護人員及時發(fā)現(xiàn)并排除故障，在進行故障的排除時只需更換相應(yīng)模塊，而不需要重新配置系統(tǒng)。

第四，規(guī)范標準。系統(tǒng)所有硬件接口的設(shè)計均應(yīng)遵循國家標準，協(xié)議也應(yīng)與廣電總局標準相符。

第五，具有可擴展性。系統(tǒng)前端架構(gòu)采取全IP模式，以保證所有信號均能輸入，監(jiān)測模式采取分布式，并遵循開放協(xié)議，以便系統(tǒng)能與其他軟件或設(shè)備對接，便于后期的拓展。

2.廣播電視發(fā)射臺自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

2.1 機房檢測系統(tǒng)

廣播電視發(fā)射臺在接收到上一級信號傳輸機構(gòu)的廣播電視信號之后，經(jīng)由發(fā)射臺進行中間鏈路環(huán)節(jié)處理后，將電視、廣播信號傳至廣大觀眾和聽眾。為保證信號的安全、有效傳輸，自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)需對所接收到的所有信號源進行監(jiān)測，然后再利用專用分配器對信號進行分配，之后才能傳遞給相應(yīng)的監(jiān)測和切換系統(tǒng)。

依照自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)的功能，可將其分為展示層和處理層。其中處理層為自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)層，多采用嵌入式模塊化板上結(jié)構(gòu)，信號源的連接主要是利用系統(tǒng)所帶硬件設(shè)施，并利用數(shù)字化傳輸系統(tǒng)將所監(jiān)測的數(shù)據(jù)傳輸至網(wǎng)絡(luò)，從而加強信號的傳輸質(zhì)量。展示層是自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)的人機交互系統(tǒng)，在信號的監(jiān)測過程當中，若系統(tǒng)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會自動發(fā)出語音報警，同時還可利用系統(tǒng)所帶故障診斷系統(tǒng)將故障實施簡單分類，為維護人員提供初步故障信息，而維護人員可根據(jù)報警對故障部分進行判斷，并利用遠程控制來加強信號傳輸?shù)陌踩浴?/p>

廣播電視發(fā)射臺自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)采取的是嵌入式ASI信號監(jiān)測方式，該系統(tǒng)不但可勝任環(huán)境相對惡劣的機房監(jiān)測工作，而且還可保證長期、穩(wěn)定運行，提高了監(jiān)測工作的穩(wěn)定性和可靠性。嵌入式監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)測板卡、工業(yè)機箱和電信級直流供電電源共同組成，其核心監(jiān)測板卡所采取的架構(gòu)模式為DSP+FPGA，可兼容廣播電視發(fā)射臺的各類電子設(shè)備，同時也極大地發(fā)揮了內(nèi)置處理器的功能效果。另外，該板卡內(nèi)置了自動檢測故障和報警系統(tǒng)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)組播技術(shù)可快速傳輸數(shù)據(jù)，并保證數(shù)據(jù)的準確性，同時也很少出現(xiàn)虛警的現(xiàn)象。此系統(tǒng)的機箱設(shè)計為機架式，且為前裝載辦板卡設(shè)計。機箱前端安裝了可插拔抽取式風(fēng)扇，利于機箱內(nèi)的空氣流通，幫助機箱冷卻散熱。電信級直流供電電源的設(shè)計同樣也是機架式，不僅支持直流電輸入，而且支持交流電輸入，擁有自動負載均衡功能。在系統(tǒng)運行的過程當中具有過溫、過流、過壓、斷路保護等功能，可實時監(jiān)控廣播電視發(fā)射臺的前端輸入信號碼流。

2.2 節(jié)目畫面質(zhì)量監(jiān)測

自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)擁有很多節(jié)目畫面質(zhì)量監(jiān)測環(huán)節(jié)，因此節(jié)目畫面質(zhì)量監(jiān)測的效果相對較好。節(jié)目畫面質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)在進行遠程控制的過程當中質(zhì)量監(jiān)測的主要對象有輸入信號源、視音分切換單元、發(fā)射機輸出等相關(guān)節(jié)點，在進行實時監(jiān)測的過程當中可自動報警。系統(tǒng)采取的是嵌入式前端輸出，我臺因目前電視播出信號仍為模擬信號，因此多畫面監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測采樣信號為模擬信號，在系統(tǒng)內(nèi)部再進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，在三路輸入信號、視音分切換單元以及發(fā)射機輸出等重要節(jié)點均留出采樣信號輸入至多畫面檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)工作流程為系統(tǒng)在獲取嵌入式信號輸出的碼流之后，統(tǒng)一監(jiān)測檢測系統(tǒng)當中的畫面信號，這種前置式的檢測方式最大化地減少了信號傳輸故障的出現(xiàn)，信號故障隱患基本可在此環(huán)節(jié)被監(jiān)測到。據(jù)分析，自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)的故障攔截率高達98%，可有效保證畫面節(jié)目的安全播出。

自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)還可實時監(jiān)測圖像黑場、靜幀、視頻伴音，同時兼?zhèn)鋱缶δ埽覉缶绞蕉鄻?，如語音、圖像邊框等，可及時提醒值班人員進行系統(tǒng)故障排除和維護。系統(tǒng)支持數(shù)字電視節(jié)目、模擬電視節(jié)目和廣播，同時還可進行錄像的存儲和查詢操作。該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為嵌入式，可對節(jié)目畫面錄像進行全程監(jiān)控，有助于故障的快速判斷和分析，另該系統(tǒng)采取磁盤預(yù)分配的存儲方案，若出現(xiàn)硬件故障，可通過讀寫來擴展計算機存儲空間，使計算機磁盤重寫率大大降低。同時系統(tǒng)還可依照設(shè)計順序依次寫入錄像文件，設(shè)置專用索引之后可快速查詢并展示相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)，有效提高了廣播電視發(fā)射臺的工作效率。

2.3 綜合報警和系統(tǒng)管理

廣播電視發(fā)射臺是一項具有強綜合性的自動化傳播系統(tǒng)，其運行效果取決于數(shù)據(jù)格式和編碼。自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)是廣播電視發(fā)射臺的重要組成部分，也是其安全、有效運行的保障系統(tǒng)，同時還承擔著廣播電視發(fā)射臺的內(nèi)部故障檢測工作。另因自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測及控制權(quán)限較高，使得其成為了廣播電視發(fā)射臺的重點保護系統(tǒng)，極大地影響了廣播電視發(fā)射臺的運行。但同時，自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)本身也受外部因素的影響，因此必須保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸鏈路的可靠性，加強身份驗證，安裝防火墻，同時做好安全隔離保障措施，建立起包含內(nèi)部及外部影響因素的綜合性報警系統(tǒng)。

自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)的報警系統(tǒng)也是人機交互系統(tǒng)，可提醒值守人員及時發(fā)現(xiàn)并解決系統(tǒng)故障，保證節(jié)目播出的安全性。在自動化監(jiān)測過程當中，綜合報警系統(tǒng)支持多種報警方式，包括語音報警、指示燈提示、圖像邊框顏色變化等。報警內(nèi)容主要有系統(tǒng)故障、信號質(zhì)量故障、故障分類和故障分布位置等。在語音監(jiān)測當中，系統(tǒng)可在進行邏輯處理之后依照報警信息及報警規(guī)則對故障進行分類，然后再利用音頻混合器集中輸出節(jié)目伴音，利用無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)節(jié)目的監(jiān)聽，進而加強伴音效果。在系統(tǒng)管理方面，主要是利用數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測，結(jié)合無線網(wǎng)絡(luò)，以對節(jié)目進行有目的的選擇。此外，還可通過用戶權(quán)限的增加以保證系統(tǒng)的安全性。

3.廣播電視發(fā)射臺自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

廣播電視發(fā)射臺自動化系統(tǒng)是一個具有強綜合性的集成體，其擁很多延伸環(huán)節(jié)，且多為分布式控制，環(huán)節(jié)與環(huán)節(jié)之間既相互獨立又相互聯(lián)系，任一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障都會對其他環(huán)節(jié)及整個系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生影響。而自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)則是為及時發(fā)現(xiàn)廣播電視發(fā)射臺信號故障，保障節(jié)目安全播出的重要系統(tǒng)。通過上述分析可發(fā)現(xiàn)，廣播電視發(fā)射臺自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩方面：

第一，提高發(fā)射臺的工作效率。發(fā)射臺包括發(fā)射機、基礎(chǔ)建筑、動力系統(tǒng)等，構(gòu)成相對復(fù)雜，且耗費大量人力、物力和財力，信號的監(jiān)測通常都是由擁有較高技術(shù)水平的人員執(zhí)行。自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)的使用在很大程度上減輕了維護人員的工作，可及時發(fā)現(xiàn)并修改系統(tǒng)問題，并具有強實時性，有效提高了廣播電視發(fā)射臺的工作效率。

第二，提高節(jié)目播出的安全性。廣播電視發(fā)射臺的傳輸環(huán)節(jié)較多，而且信號、發(fā)射機、天饋系統(tǒng)場地較為分散，需要反復(fù)巡檢，工作人員極易疲勞，導(dǎo)致工作失誤。自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)的使用則接替了這一工作，有效減少了故障的出現(xiàn)，從而盡量避免了誤播、停播等事件，提高了發(fā)射臺播出的安全性。

4.結(jié)語

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，廣播電視行業(yè)未來的發(fā)展將趨于無線廣播電視發(fā)射臺，可以預(yù)見，自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)在未來的發(fā)展當中將有著廣闊的前景，其應(yīng)用也會越來越廣泛。廣播電視發(fā)射臺自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)不僅可提高發(fā)射臺的工作效率，而且還可提高節(jié)目播出的安全性，但系統(tǒng)的構(gòu)建與實現(xiàn)離不開自動化檢測系統(tǒng)、節(jié)目畫面質(zhì)量檢測和綜合報警與系統(tǒng)管理，這些子系統(tǒng)的建設(shè)直接關(guān)系著整個監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)建與運行。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，廣播電視發(fā)射臺自動化信號監(jiān)測系統(tǒng)將會不斷完善，并促進廣播電視行業(yè)的向前發(fā)展。

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（作者單位：河南省廣播電視發(fā)射臺）

TN941．1

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1671-0134（2016）12-053-02

10．19483/j．cnki．11-4653/n．2016．12．019