广播电视发射台自动化监测系统的设计与应用
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60《广播电视网络》 2020年第9期 总第369
期 网络安全
广播电视发射台自动化监测系统的设计与应用
翔宇 湖南广播电视台
摘要:本文针对广播电视发射台的现状,设计出一套科学有效的自动化监测系统,并详细介绍了自动化监测系统各个组成部分的结构、主要功能以及实际应用情况。关键词:广播电视发射台 自动化监测系统 设计原则 结构组成
1 引言
现代化发射机房建设,可以保障
节目安全播出,使用户得到优质服务。
在发射台建设筹备中,需要设计一套
技术先进、业务流程管理高效、易维护、
易扩展的建设方案。
本次发射台自动化监测系统的建
设,要能够达到“无人值班,有人留
守”的目标。监测系统监测任务量大、
实时性强,对数据的安全性、可靠性、
一致性要求高,系统设计应考虑实用
性、可靠性、安全性、先进性、开放性、
扩展性与兼容性等。
2 系统设计
发射台自动化监测系统主要由三
大部分组成:节传链路系统、台站基
建辅助系统、自动化监控运维系统。
2.1 节传链路系统
节传链路系统主要包括卫星接收
系统、微波传输系统、编码复用及解
码系统、切换分配系统、音频处理系
统和应急系统。建设节传链路系统的
主要目的是为了提升传输链路的健壮
性、安全性,实现信号的安全备份、
智能化切换以及应急处理。
(1)卫星接收系统
设置卫星单元接收站,采用C波段和Ku波段的1.8m、2.4m、3.0m等
不同规格的卫星接收天线,分别从中
星6B、中星6A、亚太6C和中星9号
等卫星上接收广播电视节目,用于台
站内的发射机发射信号。配备卫星接
收机系统,接收台站卫星信号,完成
信源的卫星备份。
(2)微波传输系统
采用IP数字微波传输系统,配备
微波天线、1+1波道、200Mbps传输
容量,实现信源中心站到台站的微波
传输,传输电视节目、调频广播节目等。
配备解码器,用于完成台站电视或调
频广播节目所需的信源解码,并将信
源送入对应设备。
(3)编码复用及解码系统
建设编解码及复用系统,完成台
站信源的格式转化、归一化处理及信
号适配调整。主要包含两个部分:编、
解码器,用于将信源传输的基带信号
或数字信号统一解码后,再编码为IP
信号或者ASI信号,传输到发射机或
复用器设备,实现节目信源格式的归
一处理;复用器,对归一处理后的广
播电视信源进行复用,充分利用频带
资源,适应后端无线发射需求。
(4)切换分配系统
为保证节目信号源质量,需配备
切换分配系统,一方面可在信源出现故障时及时切换至备份信源。同时,
对各路信源进行分配,送至下级传输
节点、监控系统、应急系统,便于值
班人员直观掌握信源质量、快速准确
地进行切换动作选择,提高信源传输
管理水平。切换系统用于完成台站电
视或调频广播节目的信源切换,确保
发射时间段内,如果信源发射机出现
故障,能够及时切换,保证播出的安
全性。分配器用于将台站内的所需信
源进行分配处理,完成传输、发射以
及监测。
(5)音频处理系统
针对调频、中波节目发射,需配
备音频处理系统,起到降低峰值电平、
提高平均调制度、增加边带波功率以
增加响度的作用,增强中波和调频发
射机入机信源的质量和稳定性。
(6)应急系统
在传输链路的关键节点上,应配
备跳线盘作为设备自动切换、平台远
程切换等安全措施的重要补充,当传
输链路上一个或多个设备出现故障时,
可通过跳线盘使信号直接联通至后级
甚至发射机,保证节目的安全传输。
2.2 台站基建辅助系统
台站基建辅助系统建设提升了台
站动力系统和环境系统的性能,保证
了台站设备运行的稳定性,提升了台
61《广播电视网络》 2020年第9期 总第369期 网络安全
站安全播出水平。
(1)动力系统
建设完善、稳定的动力系统对保
证台站安全播出十分重要。动力系统包
含配电柜、稳压柜、UPS电源、发电机
等电源输出设备。动力系统数据采集
主要包括:支持对配电柜的三相电压、
三相电流、总功率、总有功电能等指标
参数的采集;支持对UPS电池柜的输
入电压、输入电流、输出电压、输出电
流、负载百分比、电池容量等指标的采
集;实现对发电机工作状态和指标数据
的采集,并支持对发电机的远程控制,
支持手动、自动状态互相切换。
(2)环境系统
为了进一步提升设备在台站运行
时的稳定性、可靠性、安全性,台站
建立一套完善的环境系统迫在眉睫。
环境系统主要分为两部分:排风机主
要用于台站机房的室内通风,起到自
然降温、排除异味粉尘等作用;精密
空调主要用于机房内部温度的严格控
制,以保证机房电子设备的稳定可靠
运行。2.3 自动化监控运维系统
自动化监控运维系统主要包括大
屏展示系统、分布式显控系统、台站
运行监控系统、台站链路信号监测系
统、硬件控制系统、视频会议系统和
基础硬件等,实现对网络系统、运行
管理系统、发射机自动化监控系统、
电力设备监控和机房环境监测系统运
行的实时监听监看。同时,通过视频
安防监控子系统采集的摄像机信号,
可实现实时监看视频安防监控摄像头
的监控画面,帮助台站工作人员及时
发现设备故障信息。
(1)大屏展示系统及分布式显控
系统
为使值班人员快速直观地掌握台
站各系统的运行情况,需建设大屏展
示系统及分布式显控系统,实现台站
网络系统、运行管理系统、发射机自
动监控系统、电力环境监测系统等各
系统页面的集中上屏展示与灵活调度。
LED展示屏用于展示中心通知的重要
信息,展示日期和其他通知信息,还
可以自定义内容进行展示。55寸大屏
可以实现台站所有监控系统内容的展
示,便于值班人员在值班期间发现设
备故障。分布式显控系统配合多画面
显示监测报警系统,实现对中心业务
平台上屏显示内容的快速调度,包括
业务平台页面、安防监测画面、信号
监测画面、第三方系统画面等,支持
任意屏幕内容的跨屏布局、缩放、多
层叠加、画中画调度,支持设置多套
调度预案,实现一键切换。
(2)台站运行监控系统
台站运行监控系统的核心功能是
实现发射台在广播电视节目的传输、
调度、发射、监测各个业务环节的控制、
监测和管理。系统采用分布式架构,以自动控制技术和计算机网络为核心,
各模块独立,遵循统一标准,进行统
一规划设计,实现业务自动化、办公
智能化、接口通用化。
在台站中,发射机是最重要的设
备,对发射机进行监控也是非常重要
的。对于发射机设备的指标采集,需
要采集设备提供多种类型的接口,既
有网口、串口采集,又有模拟量、数
字量、开关量等物理量采集,通过不
同接口,实现对发射机的整机指标、
整机工作状态、模块指标、模块状态
的全方位采集。同时,实现了对发射
机的开关机、倒机、升降功率、频率
设定等工作模式的远程控制。发射机
监控系统图如图1所示。
考虑到广播电视天馈系统的重要
性与其工作环境的恶劣程度,一旦系
统出现问题,短时间内不易修复,对
整个系统运行造成极大影响。鉴于以
上情况,本次设计建设一套天馈监控
系统,在每副天馈系统的多工器输出、
开关板双路输出、主馈与硬馈连接端、
功分器和分支电缆等关键节点,布置
温度采集探头,对关键节点进行温度
测量监测。温度探头采集数据送至温
度传感器,并上报至天馈监控软件。
为提升系统安装和管理的便捷度,对
具体关键节点进行编号,系统可提供
相关报警功能。
播出信源是台站发射的基础,为
实现对台站内信号链路设备工作状态
的全方位监控,对台站信号传输链路
中的各节点设备,通过串口或网络的
接口,实现对设备的数据采集控制,
并将监控设备的工作状态、工作参数、
报警信息等监控内容实时推送到平台。
针对链路上出现的故障点,可直观及
时地发现,同时可以迅速定位和处理图1 发射机监控系统图62《广播电视网络》 2020年第9期 总第369
期 网络安全
故障点,确保台站信源的安全性。链
路监控系统图如图2所示。
视频安防是台站为了防范入侵者
破坏采取的一种取证手段,为了更好
地对台站周边环境进行实时监测,安
防监控系统采用数字化技术,通过高
清摄像头采集场区的视频图像,并将
产生的图像通过有线或无线网络传输
到监测平台上,进行视频图像的呈现
和存储。支持对台站周边环境出现的
异动状态信息进行报警提示,对异动
情况进行技术分析,将异动分析结果
及时有效地反馈给值班人员。安防监
控系统可以实现对发射机房、发电机
房、天调室、监控室、配电室、场区
周边等多处的监控,将视频图像上传
到监测平台,支持摄像机360°旋转,
实现全方位无死角监测。
(3)台站链路信号监测系统
发射台中的信源是发射台主要的
播出供给资源,需对链路节点进行信
号采集,实现全信号统一编码监测,
并及时报警通知值班人员。采用一体
化机箱设计,可将各类板卡进行混插。
板卡采用嵌入式、高集成、便捷式的
方案,完成全台站内信源、链路、空
收等信号的多画面显示和报警;完成
标清节目的转码、录制、监测;完成
对所有信号源传输节点的监测。在设备运行上,实现7×24小时安全可靠
运行;处理速度上,实现每秒百万条
数据。采用高效GPU完成大量的数据
计算,高效完成监控设备和内容的报
警机制处理,实现对所有节目内容进
行7×24小时监听监看。
配备多画面显示监测报警系统,
用于完成各种信号节目的多画面显示
监测及故障告警。多画面监测报警系
统要稳定可靠、操作灵活,具有虚拟
电视墙、视音频内容监测录像、集中
数据管理、远程网络化管理、报警服
务中心和自动应急控制处理等多种功
能,既可美观、直观地显示所有播出
频道的视频画面,又能够及时发现各
种播出故障。
(4)硬件控制系统
随着发射台监测业务的发展,对
安全播出的要求越来越高,为了保证信
号的安全播出,提高应急播出的能力,
播出信号的发射机可采用手动或自动的方式实现远程直接切换;值班人员通
过手动按键,对播出信号进行控制,不
需要进入复杂的网管界面进行操作,缩
短了应急切换时间,降低了对值班人员
的专业要求。同时,利用设备本身已经
具备的切换功能,实现主、备、辅等信
号的切换,实现对发射机开、关的远程
控制,不需要再配备其他系统,降低了建设和使用的成本。(5)视频会议系统视频会议作为目前最先进的通讯技术,采用专用网络,可实现高效高清的远程会议、办公,在提升用户沟通效率、缩减成本、提高管理成效等方面具有得天独厚的优势,已部分取代商务出行,成为远程办公的最新模式。(6)基础硬件配备服务器设备,用于完成台站所有监控系统的安装,具备高速的CPU运算能力、长时间的可靠运行能力、强大的I/O外部数据吞吐能力以及良好的扩展性。配备存储设备,用于完成台站内的所有指标数据和视音频内容的存储,同时,实现了不同应用场景通过采取合理、安全、有效的方式进行数据存储和访问。配备网络设备,用于台站内所有带有网络协议的设备之间进行协议交互,通常配备的设备为交换机和路由器。配备机柜,用于放置台站内的监控系统设备和其他可放置到机柜的设备。配备安装辅料,用于搭建设备时,连接各设备之间的通信。
3 结语
广播电视受众广泛,是一个国家信息传输、党政方针入千家的重要途径之一。在台站建设一套自动化、智能化的监测系统,以现代化技术落实每一项监测业务,对于保证传统广播
电视的安全播出、减少台站值班人员的工作量以及提高工作效率具有十分重要的意义。随着技术的不断创新,广播电视发射台自动化监测系统在未来将会不断完善,并且能够促进整个
广播电视行业的发展。RTN图2 链路监控系统图