廣播電視發(fā)射臺(tái)監(jiān)控管理系統(tǒng)的構(gòu)建

李建軍

（山西廣播電視監(jiān)測(cè)中心，山西 太原 030001）

廣播電視發(fā)射臺(tái)監(jiān)控管理系統(tǒng)的構(gòu)建

李建軍

（山西廣播電視監(jiān)測(cè)中心，山西 太原 030001）

在廣播電視臺(tái)發(fā)射臺(tái)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(gè)綜合發(fā)射臺(tái)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(tái)監(jiān)控管理系統(tǒng)的總體架構(gòu)，并對(duì)主要技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行介紹。多級(jí)監(jiān)控體系實(shí)現(xiàn)了管理和播出的有機(jī)結(jié)合，為發(fā)射臺(tái)的安全播出提供了重要保障。

信源切換；自臺(tái)監(jiān)控；EM9260

山西省有縣級(jí)以上廣播電視發(fā)射臺(tái)100多座，大部分地處高山，遠(yuǎn)離城市。從管理角度出發(fā)，作為省級(jí)廣播電視部門，有必要掌握發(fā)射臺(tái)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(tái)站，通過提高自動(dòng)化控制水平，可以減輕值班強(qiáng)度，改善播出質(zhì)量。因此構(gòu)建一個(gè)綜合發(fā)射臺(tái)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(tái)中選出18個(gè)臺(tái)站進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)一期工程的實(shí)施，同時(shí)在省局監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行監(jiān)控管理系統(tǒng)的建設(shè)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)省內(nèi)地面廣播電視的監(jiān)管，初步形成多級(jí)監(jiān)控管理體系架構(gòu)。系統(tǒng)建成之后將提升發(fā)射臺(tái)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(shí)施細(xì)則》的要求，幫助臺(tái)站達(dá)到符合一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)保障要求的系統(tǒng)配置[1-3]。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

發(fā)射臺(tái)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(cè)中心）和自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)（發(fā)射臺(tái)）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(cè)中心，對(duì)各發(fā)射臺(tái)的播出情況進(jìn)行管理，主要由報(bào)警處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)表統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析、遠(yuǎn)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(tái)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)在發(fā)射臺(tái)，主要由信源監(jiān)控、發(fā)射機(jī)自動(dòng)控制、異態(tài)報(bào)警、節(jié)目存儲(chǔ)、電力監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)通信等部分組成。

2 技術(shù)要點(diǎn)

2.1 播出信號(hào)監(jiān)測(cè)

發(fā)射臺(tái)站系統(tǒng)具備多信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能，對(duì)多路電視節(jié)目、廣播節(jié)目進(jìn)行同平臺(tái)顯示和監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)為每套電視發(fā)射節(jié)目提供4個(gè)視音頻信號(hào)（主信源信號(hào)、備信源信號(hào)、去發(fā)射機(jī)信號(hào)、射頻解調(diào)信號(hào)）作為監(jiān)測(cè)對(duì)象，4個(gè)伴音信號(hào)以動(dòng)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(gè)音頻信號(hào)（主信源音頻、備信源音頻、去發(fā)射機(jī)音頻、射頻解調(diào)音頻），以動(dòng)態(tài)柱形式顯示。當(dāng)某信號(hào)發(fā)生異常時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)語音提示故障環(huán)節(jié)，同時(shí)異常信號(hào)以紅色狀態(tài)顯示，值班人員通過對(duì)比信源接入、處理和接收等環(huán)節(jié)信號(hào)迅速判斷故障節(jié)點(diǎn)，采取措施第一時(shí)間恢復(fù)正常播出。

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

2.2 信號(hào)源監(jiān)控

1）視頻信號(hào)切換原理

信源切換器工作過程中，分別對(duì)視頻信號(hào)和音頻信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，每路信源輸入都有環(huán)出功能，預(yù)留以備信源輸入信號(hào)的監(jiān)測(cè)，對(duì)4路信源信號(hào)的視頻部分進(jìn)行同步頭檢測(cè)，同時(shí)經(jīng)AD轉(zhuǎn)換后，送入DSP處理，當(dāng)有信號(hào)出現(xiàn)異常（如黑場(chǎng)）時(shí)，進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警并對(duì)輸出信號(hào)切換控制。輸出的信號(hào)通過分配單元，具備3路輸出，分別提供給主備發(fā)射機(jī)或主備激勵(lì)器信號(hào)、切換器輸出監(jiān)測(cè)信號(hào)。信源1的信號(hào)具備斷電直通功能，即切換器斷電時(shí)，可直接通過輸出1輸出，為發(fā)射機(jī)提供信號(hào)，圖2是視頻信號(hào)切換工作原理圖。

圖2 視頻切換工作原理圖

2）音頻信號(hào)切換原理

音頻信號(hào)切換與視頻信號(hào)切換原理類似，通過判別音頻信號(hào)電平值以及低電平發(fā)生時(shí)間來確定信源是否正常。如果主路音頻發(fā)生故障，將自動(dòng)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(hào)判斷流程。

2.3 發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

發(fā)射機(jī)采集控制是整個(gè)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(jī)安裝一套采集控制設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)參數(shù)的采集和自動(dòng)控制。

圖3 音頻信號(hào)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(jí)電壓、電流等模擬量；通信狀態(tài)、運(yùn)行狀態(tài)等開關(guān)量。

2）與發(fā)射機(jī)通信方式

本項(xiàng)目所實(shí)施的18個(gè)發(fā)射臺(tái)中，大部分發(fā)射機(jī)均具備數(shù)字接口，可提供模擬量、開關(guān)量輸出信號(hào)，因此系統(tǒng)的采集控制設(shè)備按照發(fā)射機(jī)生產(chǎn)廠家提供的通信協(xié)議，選用與發(fā)射機(jī)相同的物理接口進(jìn)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(jì)，通過EM9260[4]工控主板及外圍電路的工作實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)的監(jiān)控。EM9260硬件核心為工業(yè)級(jí)的ARM9芯片AT91SAM9260，EM9260標(biāo)準(zhǔn)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(tái)串口（DEBUG）

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

2）異步串口（UART）

EM9260物理上有6個(gè)UART串口可供應(yīng)用程序使用，分別對(duì)應(yīng)的邏輯編號(hào)為 ttyS1-ttyS6，其中ttyS1-ttyS3為專用串口配置，ttyS4-ttyS6的信號(hào)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(dāng)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(hào)。采集控制設(shè)備通過UART串口與發(fā)射機(jī)COM口連接，按照發(fā)射機(jī)廠家提供的通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)技術(shù)參數(shù)的采集，同時(shí)完成對(duì)發(fā)射機(jī)的控制。

3）精簡ISA擴(kuò)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(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)絡(luò)接口的擴(kuò)展；通過CPLD EPM1270電路實(shí)現(xiàn)LCD顯示輸出和發(fā)射機(jī)模擬量、開關(guān)量的輸入（發(fā)射機(jī)未提供數(shù)字接口時(shí)）。

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(jì)時(shí)通過硬件擴(kuò)展電路DM9000A實(shí)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(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

5）SPI總線接口

EM9260的SPI總線接口為4線制標(biāo)準(zhǔn)SPI接口，信號(hào)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(shí)現(xiàn)上電復(fù)位、低電壓監(jiān)視、看門狗定時(shí)器等功能。

2.4 防雷抗干擾

通過研究分析，高山發(fā)射臺(tái)環(huán)境對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)造成的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是發(fā)射機(jī)房復(fù)雜的電磁環(huán)境所產(chǎn)生干擾，二是雷擊對(duì)設(shè)備造成的損壞，針對(duì)這兩個(gè)因素，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用對(duì)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(duì)電源進(jìn)行濾波，抑制電網(wǎng)中的諧波干擾，同時(shí)也起防雷的作用。對(duì)于傳輸導(dǎo)線易受電磁波干擾的情況，在監(jiān)測(cè)設(shè)備輸入端安裝電源濾波器，對(duì)雜波干擾進(jìn)行過濾。

2）電路設(shè)計(jì)及器件選取

電路設(shè)計(jì)時(shí)，采用抗干擾性強(qiáng)的工業(yè)級(jí)貼片元件封裝方式，并對(duì)重要的設(shè)備采用多層板設(shè)計(jì)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(hào)與模擬信號(hào)分離，內(nèi)部電路包括CPU、存儲(chǔ)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(jì)時(shí)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(yùn)用信號(hào)隔離技術(shù)進(jìn)行模擬量數(shù)據(jù)的采集，對(duì)輸入信號(hào)采取兩次濾波方式，先進(jìn)行低通濾波，濾掉高頻成分，再進(jìn)行數(shù)字濾波處理，確保對(duì)發(fā)射機(jī)采集控制操作的準(zhǔn)確性。

3）信號(hào)線接口防雷

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的局域網(wǎng)單獨(dú)進(jìn)行組網(wǎng)，與臺(tái)站辦公網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)物理隔離，同時(shí)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(hào)防雷器；對(duì)開路接收發(fā)射機(jī)信號(hào)的饋線加裝射頻信號(hào)防雷器，避免受到雷擊時(shí)，線路上感應(yīng)的電流對(duì)系統(tǒng)造成的影響。

4）接地措施

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

3 運(yùn)行效果及需要完善之處

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

自臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)中，除對(duì)信號(hào)源、發(fā)射機(jī)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控外，對(duì)臺(tái)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(jìn)一步加強(qiáng)。另外，個(gè)別發(fā)射臺(tái)因位置偏遠(yuǎn)，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(dòng)的3G上網(wǎng)方式與監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行通信，穩(wěn)定性較差，需要進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)寬帶傳輸。

4 結(jié)束語

廣播電視發(fā)射臺(tái)監(jiān)控管理體系的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了省局職能部門對(duì)發(fā)射臺(tái)播出情況的監(jiān)督管理，提高了發(fā)射臺(tái)的自動(dòng)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(xiàng)目的實(shí)施對(duì)我省繼續(xù)進(jìn)行發(fā)射臺(tái)自臺(tái)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(shí)施細(xì)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(tái)智能化遠(yuǎn)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(tái)自動(dòng)化監(jiān)控管理系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)[J].電視技術(shù)，2010，34（5）：96-98．

[4] EM9260工控主板數(shù)據(jù)手冊(cè)[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(xiàn)信息】李建軍.廣播電視發(fā)射臺(tái)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(jí)工程師，山西廣播電視監(jiān)測(cè)中心副主任，長期從事廣播電視監(jiān)測(cè)、安全播出管理等工作。