基于远程控制管理的发射台安全播出监测系统实现
杨鹏飞 周正 李宏
（贵州广播电视台）
该文已发表于2014年《有线电视技术》08月刊
【提要】随着党和国家对新闻广播的重视，发射台信号的安全切备措施也越来越不容小觑。本文针对具体的问题进行相应的技术探讨和解决方案，供广大同行相互借鉴。【关键词】SOA架构、信号回采、RadioStreamer广播流化器、自动切备、远程监控一、引言
贵州广播电视台小关发射台承担着贵州新闻、交通、经济、故事、音乐、旅游、都市、CMMB电视信号在贵阳市覆盖，同时承担着我台10套电视节目和省广电局761台广播电视信号微波中继的任务，工作量大，安全级别要求非常高。广播节目信号全年365天、24小时不间断地为汉、苗、侗、布依族、土家族、彝族、仡佬族、水族、回族、白族等贵州民族服务，是联系党和广大地域群众的有效桥梁，是联系传播党的方针政策的有效工具，也是服务于普通老百姓生活的有效媒介，在信息化飞速发展的今天，起着越来越重要的作用。因此，完成和做好这一艰巨的播出、传送任务，尽可能地保障系统设备的安全，是我们广大技术工程人员不懈追求的目标，为有效地降低事故率，提高播出质量，去年以来，我们做了如下的探索，取得了一些成绩，供广大的工程技术人员共享。二、拟解决播传系统的问题要点
1、系统安全性。为提高系统设备可靠性，解决复杂电磁环境下强电磁波对自台监控系统的干扰等问题，尤其需要解决可靠的信号、噪声判断与系统自动切备的问题。2、系统扩展性。至少考虑预留1至2套频率的自台监测系统的接口。3、系统独立性。自台监测系统分为独立的信号监控系统、设备监测系统、安防及环境监测系统，要求这些系统既各自独立又统一在一个控制平台上面，无需分头控制管理，同时又要求当其中一个监测系统产生故障时，不能影响其它监测系统的独立运行。4、远程监测。自台监控系统可实现远程监测的目的，使领导或技术管理人员能在总台办公室或者其他地方，能有效地掌控实际的播出情况及设备运行状况等。5、方便便捷的操作。由于小关发射台面积较大，地域较宽，为了减少相互影响，几个不同功能区域分布在较远的地方，如应急发电区域、市电接入倒备区域、设备机房区域、值班区域、生活服务区域、铁塔区域以及门房区域等，为了方便值班人员在各区域的流动巡查以及及时掌握和处理各处设备突发状况，我们要求在不同的区域做不同的信息汇总与预警、报警，并且能做到方便便捷的信号应急处理。6、防雷。有效地减少雷电对设备等造成的危害。以上是我们在历年的工作中总结的迫切需要解决和完善的不安全因素，尤其是各个不同路由来的信号的自动判别与预警、可靠切备，避免造成紧急情况时，倒备系统无信号输出的尴尬局面以及无预警准备时间，从而造成无法挽回的停播事故。三、安全播出监测系统实现
为解决以上问题，同时又要考虑到资金投入的压力，从系统安全可靠和成本控制着手，将整体系统简化为信号监控，设备监测，安防及环境监测三个独立的子系统。各子系统都统一在ControlMaster控制平台上面，他们既是各自独立的系统，又可是相互关联智能协调的系统，自动化程度高，系统的各功能模块与总系统关系见下图1：图1 各自独立且依存的各子系统功能关系
此“ControlMaster总控专家”是一套完整的软硬件解决方案，能帮助电台实现音频信号的控制切换、音频信号的路由，同时又提供强大的智能监测。为了能实现既相互独立，同时又要求能协同工作，信息共享，因此各个子系统应用面均采取面向服务的体系架构(Service-Oriented Architecture, SOA)，采取这一架构体系，能够使你的业务作为链接服务或可重复业务任务进行集成，可在需要时通过网络访问这些服务和任务。这个网络可完全包含在你的集团总部内，也可分散于不同的物理区域，且各地可采用不同的技术，通过对来自不同地区的服务进行组合，可让你最终感觉似乎这些服务就安装在你本地桌面上一样，这样我们就能够很好地将不同的业务以及支持这种架构的系统有机地结合在一起，使多种不同的音频设备协同工作，从而完成由多厂家的不同音频硬件组成的一个大系统的有机集合。特别值得一提的是，此系统是一种粗粒度、松耦合服务架构，服务之间通过简单、精确定义接口进行通讯，不涉及底层编程接口和通讯模型。各子系统既独立运行又相互依存统一，它突破了传统的总控系统的界限，能够更加广泛地和主控机房、直播间、传输系统互动和集成，采用一个统一的平台实现控制、监测和故障处理。另外采用此架构是一个开放的系统，不仅能与现有的设备进行集成，同时能对包括卫星接收机、发射机等各种新设备和软件开发和开放接口，支持各种方式和媒体的信息发布。下面简略介绍主要子系统的实现如下：3.1、信源监控：对我台新闻综合、经济、音乐、都市等7套频率的节目信源进行监控。每套节目源有一路光纤、一路微波、一路卫星共三路不同路由信源，其中，光纤为数字信号，微波为模拟信号，卫星为模拟、数字两用。对来至不同路由的三路信号，选定其中一路信号作为主用信号，如主用信号出现故障，能自动识别并自动或手动切换到备用信号上，当主用信号恢复正常，延时8秒后可自动或手动切换到主用信号上(切换逻辑可自定义，且延时切换时间可进行设置)。系统具有对信号的自动或手动切换能力，信源异常、设备自身异常的预警、告警功能，并能生成异常日志文件，提供日志记录，导出，打印等功能，日志文件保留1年以上。对切换后节目信号源进行慢速录音，录音文件存储三个月以上，能对录音文件进行远程查询，审听，管理等。该套系统的切换设备应具有断电状态记忆、掉电直通功能，并配置相应跳线盘，防止因设备故障等紧急情况发生时，可以手动操作。信源监控流程图如下：此系统的关键在于能对来自不同路由信号进行智能监测判断，有效的避免信号源中断时及时判断是那一路信号源故障，实现自动、手动或远程切换，同时有效的避免信号源完全是噪声的情况不能识别和预警。为此，通过大量的实践，在智能切换设备中，进行频谱分析确定噪声频谱范围，然后制作相应的滤波器，并且在滤波器采集前增加一级低通滤波器，把高频噪声去掉，不过对于粉红噪声，其频谱范围很宽，几乎占据整个频域，这只能优化而不能彻底去除，只能在数字化后加数字滤波器把噪声弃掉。这些关键技术均包含在音频监测切换路由控制单元内。其技术实现的原理框图如下：为保障此主通路设备的安全可靠，特设了掉电Bypass功能，保证IBS200不会成为系统安全瓶颈，数字输入和数字输出之间、模拟输入和模拟输出之间被继电器常闭接点连通。另外，在主传通路信号的基础上，特设高阻回采电路，完成主控单元的监测控制、GPIO声光报警、IP远程监控与设备状况、音频信号远程拾取等功能。同时，利用信源服务器的配合，完成音、视频的监控及慢速录音，并可实现远程管理与查询统计。3.2、开路信号监测：对于开路信号监测，要求能实时判断7套节目发射信号的中断与劣播，需具有对发射后开路信号进行载波、调制度、立体声、杂音等判断监测。为此，我们采用了具有双接收头的RadioStreamer广播流化器，它可在AM/FM频段内，实时输出2路广播流信号，供实时监听或用于信号存档，远程查询等。其实现原理如下图所示： 当开路信号异常时可实时提供声光报警，并生成日志文件，提供日志记录，导出，打印功能，日志保留1年以上。利用此设备，还能够接收广播信号并将其转换为流媒体格式在网络上传输，因此我们可以坐在办公室，轻易听取到远在几十公里甚至几百上千公里距离的当地广播实时播出情况以及相对场强等播出质量信息，还可以对节目的开路信号进行录音，录音文件音质到达128Kbps(MP3)音质，录音文件存储三个月以上，能对录音文件进行查询，审听，管理。可方便地对各频率开路信号进行循环和指定频率的监听等。可以方便的看见信号的电平、相位和相对场强大小。开路监测示意图如下：当然，利用这一形式，我们可以便捷地完成各信号发射传输点的远程管理和直观显示，这样，我们就可以在地图上方便的对各监测点进行添加和删除，对各监点进行管理和查询,监测报警直接在地图上显示，一目了然。直接点击地图上相应的发射点，当地的实时广播情况，如信号如何，广播质量如何，既能听见也可直观的看见。其示意图如下：3.3、配电、UPS参数、安防及环境监测：对发射机房内电源进线柜和出线柜相电压、相电流、频率、稳压、相序等参数进行实时监测；通过UPS自带的通讯接口和相应的通讯协议内容，实时监测UPS的运行参数。当配电及UPS系统异常时，进行声光报警，生成异常日志，能提供日志记录、导出、打印功能，日志保留一年以上。配电及UPS系统参数数据每2小时记录1次，提供记录，查询，导出，打印功能，保留1年以上。设备监测流程图如下：安防监测：对发射台外区域全天候实行视频录像监控，主要在发射机房顶部、柴油发电机出风口、发射台大门口进行视频监控，以便于发现并及时禁止非法闯入者提高发射站的安防力量。对发电机房安装视频监控，便于观察发电机的工作状态。在值班室、发射机房、配电房和警卫室安装视频监控，便于考核在岗人员工作情况。视频录像保留1月以上。环境参数监测：对发射台的机房环境进行以下监测：对温度、湿度、消防等进行实时监测，发现异常进行声光报警，并生成异常日志，提供日志记录，导出，打印功能，日志保留1年以上。安防及环境监测流程图如下：以上的监测子系统均提供远程查询功能，同时在生活区和值班区均具有声光报警和信号同步显示功能，是值班人员能放心的在工作区域自由活动，不会担心听不到或者看不到实时的运行状况等信息，极大地减轻了劳动强度。
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