基于IP網(wǎng)絡的廣播電視發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)研究與實踐

秦園春 李建軍

（作者單位：安徽廣播電視臺淮北發(fā)射臺）

基于IP網(wǎng)絡的廣播電視發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)研究與實踐

秦園春 李建軍

（作者單位：安徽廣播電視臺淮北發(fā)射臺）

本文通過對第三方發(fā)射機遠程監(jiān)控系統(tǒng)的分析，詳細介紹當前基于IP Client/Server結構的廣播電視發(fā)射機遠控系統(tǒng)的實現(xiàn)機理，給出了具體發(fā)射機的通信數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)結構。針對其通信數(shù)據(jù)及其結構的特點，設計了可用于廣播電視發(fā)射機遠控系統(tǒng)故障查處的分析測試軟件。結合具體故障查處實例介紹了該分析測試軟件的使用方法。

發(fā)射機通信數(shù)據(jù)；Client/Server結構；發(fā)射機測試器；虛擬發(fā)射機

安徽廣播電視臺淮北發(fā)射臺現(xiàn)采用HX發(fā)射機遠程監(jiān)控平臺的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，將本臺各發(fā)射機以IP通信方式連接到控制室，來實現(xiàn)對發(fā)射機的遠程監(jiān)控。目前，主要實現(xiàn)對發(fā)射機入射功率和反射功率的監(jiān)測以及對各發(fā)射機的開、關機控制。該監(jiān)控平臺在一定程度上實現(xiàn)了對各發(fā)射機的遠程監(jiān)控，但也存在一些問題，如無法連接或連接異常、誤報警、不能有效開關機等情況。出現(xiàn)這些情況有可能是發(fā)射機端通信接口或者是接口轉(zhuǎn)換器件問題，也有可能是IP連接線路或者是交換機問題，還可能是監(jiān)控端計算機問題或監(jiān)控平臺軟件問題，如何確定問題所在，成為解決和處理問題的關鍵。針對上述情況，對HX發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)進行了深入研究并開發(fā)設計了專門的分析測試軟件。通過該軟件，可以對各發(fā)射機進行基于IP的單獨手動監(jiān)控及對各發(fā)射機系統(tǒng)進行模擬，所有通信數(shù)據(jù)全部顯示出來，以便研究和分析。為解決和處理問題提供準確依據(jù)。

1　監(jiān)控系統(tǒng)分析

現(xiàn)在本臺被監(jiān)控的發(fā)射設備有8臺電視發(fā)射機和12臺調(diào)頻廣播發(fā)射機，大部分是吉兆公司的GME產(chǎn)品。另外，也有個別其他發(fā)射機廠家的產(chǎn)品。目前，由于國內(nèi)廣播電視系統(tǒng)尚未制定廣播電視發(fā)射機通信接口協(xié)議的統(tǒng)一規(guī)范，所以各發(fā)射機通信接口及通信協(xié)議也存在很大差異。吉兆GME機器都是通過RS485轉(zhuǎn)RS232，再由串口服務器向上提供IP通信服務，其他機器有的可以直接向上提供IP通信、有的則通過專門的采集系統(tǒng)向上提供IP通信服務。

根據(jù)上述情況，可以確定發(fā)射機遠程監(jiān)控系統(tǒng)是一個基于TCP/IP的Client/ Server結構的通信系統(tǒng)。就可以用int connect （int sockfd，struct sockaddr * serv_ addr，int addrlen）和int listen（int sockfd，int backlog）函數(shù)分別與發(fā)射機和監(jiān)控計算機構成連接，截獲其相關通信數(shù)據(jù)。

吉兆GME各發(fā)射機：

讀取機器數(shù)據(jù)指令0x01，0x27，0x00，0x00，0x26。

開機指令 0x01，0x3c，0x00，0x00，0x3d。

關機指令 0x01，0x3e，0x00，0x00，0x3f。

讀取成功都返回一個如下結構的數(shù)據(jù)。

Struct MachineData

｛1 byte 0x01；

1 byte Year；

1 byte Month；

1 byte Day

1 byte Hour；

1 byte Minute；

1 byte Second；

2 byte Fwd

2 byte Refl

.

.

.

｝；

其中，GME1114、GME1114E、GME1014J及GME1F33B的Sizeof（MachineData）為1026；GME113D、GME 1153C的Sizeof（MachineData）為258；GME1053F的Sizeof（MachineData）為514。數(shù)據(jù)的第1個字節(jié)為0x01、第2～7個字節(jié)分別為發(fā)射機當時的年，月，日，時，分，秒的BCD碼。GME1114、GME1114E、GME1014J 10 kW電視發(fā)射機（淮北二套、安徽衛(wèi)視 主備、淮北一套）、GME113D 1 kW電視發(fā)射機（中央七套）、GME1053F 5 kW電視發(fā)射機（安徽影視主）、GME 1153C 5 kW電視發(fā)射機（淮北教育）的第8～9兩個字節(jié)為發(fā)射機的入射功率、10～11兩個字節(jié)為發(fā)射機的電壓駐波比； GME1F33B 3 kW調(diào)頻發(fā)射機的第633～634兩個字節(jié)為發(fā)射機的入射功率、635～636兩個字節(jié)為發(fā)射機的反射功率。其他型號發(fā)射機限于篇幅就不再列出。

2　分析測試軟件設計

該測試軟件整體為Client/Server結構的通信系統(tǒng)，不依賴任何數(shù)據(jù)庫。分開設計為2個部分：發(fā)射機測試器部分和虛擬發(fā)射機部分。其中，發(fā)射機測試器可以提供對各發(fā)射機的單獨地手動開關機和數(shù)據(jù)讀取操作；虛擬發(fā)射機部分可以向上位系統(tǒng)（HX發(fā)射機遠程監(jiān)控平臺等所有可以監(jiān)控發(fā)射機的系統(tǒng)統(tǒng)稱為上位系統(tǒng)，包括本發(fā)射機測試器）提供可以人為修改的模擬發(fā)射機的有關數(shù)據(jù)。用Visual C++分別編譯成兩個可以獨立運行的文件，便于測試使用。

限于篇幅，這里只給出主要程序結構圖和描述性程序代碼。

2.1發(fā)射機測試器部分

發(fā)射機測試器主要程序結構見圖1。

圖1　發(fā)射機測試器程序結構

為方便使用，將本臺現(xiàn)有的被監(jiān)控的發(fā)射機的IP地址和使用的端口也設計到發(fā)射機測試器軟件中，由COMBOBOX控件供用戶選擇，見圖2。

圖2　COMBOBOX控件顯示界面

由于從發(fā)射機返回的數(shù)據(jù)并不是標準的ASCII碼，直接顯示將是一堆亂碼，所以需要進行十六進制的轉(zhuǎn)換，以方便對數(shù)據(jù)的觀察和分析。

其中：szBufferRecv為接收發(fā)射機數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，szBuffer為轉(zhuǎn)換后帶特定格式的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，recvsize為接收數(shù)據(jù)的長度。

圖3　虛擬發(fā)射機程序結構

圖4　虛擬發(fā)射機Scroll Bar控件顯示界面

除了對所有的返回數(shù)據(jù)以十六進制形式顯示之外，還把入射功率、駐波比和反射功率單獨解析出來以大家熟悉的十進制形式顯示。從前文分析知道，發(fā)射機返回的數(shù)據(jù)結構存在很大差異，特別是反射指標，有的發(fā)射機是以反射功率形式返回的、有的則是以駐波比形式返回的。對于以駐波比形式返回的數(shù)據(jù)，需要用如下公式，將駐波比換算成反射功率。

Pr/Po = ［（VSWR-1）/（VSWR+1）］^2

Po：入射功率 、Pr：反射射功率、VSWR：駐波比

用sprintf（szBuffer，"%.2f"，P）；

SetDlgItemText（hDlg，EDIT_ID，szBuffer aa）；

實現(xiàn)帶2位小數(shù)的十進制形式顯示。其中，EDIT_ID為顯示功率（入或反）的編輯框的ID。

2.2虛擬發(fā)射機部分

虛擬發(fā)射機部分主要程序結構見圖3。

主要功能就是接受上位系統(tǒng)的相關指令，做出狀態(tài)顯示，并將符合該發(fā)射機數(shù)據(jù)結構規(guī)范的數(shù)據(jù)發(fā)送給上位系統(tǒng)。用它可以代替真實發(fā)射機對上位系統(tǒng)進行測試，如越限報警測試，就不需要將真實發(fā)射機的有關指標開到報警的程度。對于上位系統(tǒng)來說，它就是一臺入射功率、反射功率等參數(shù)可以任意調(diào)整的發(fā)射機。由兩個滾動條控件Horizontal Scroll Bar和Vertical Scroll Bar分別提供對入射功率和駐波比的調(diào)節(jié)，反射功率由Pr/Po = ［（VSWR-1）/（VSWR+1）］^2計算得出，并顯示出來。如圖4所示。

創(chuàng)建數(shù)據(jù)是虛擬發(fā)射機設計的主要內(nèi)容，要把每臺發(fā)射機的特征數(shù)據(jù)、入射功率、反射功率等參數(shù)組織成一個完整的數(shù)據(jù)塊，它必須嚴格遵守對應發(fā)射機的數(shù)據(jù)結構規(guī)范，否則，上位系統(tǒng)將無法識別。需要強調(diào)的是，發(fā)射機的數(shù)據(jù)結構規(guī)范是發(fā)射機固有的，HX監(jiān)控平臺要遵守這個規(guī)范、任何上位系統(tǒng)都必須遵守這個規(guī)范。

特征數(shù)據(jù)是發(fā)射機生產(chǎn)廠家定義的，在監(jiān)控系統(tǒng)分析一節(jié)中，已經(jīng)通過發(fā)射機與HX監(jiān)控平臺的通信截獲到，也即是Struct MachineData中，前面若干位的數(shù)據(jù)，其中除吉兆發(fā)射機以外的各發(fā)射機都已取得了具體數(shù)據(jù)。吉兆發(fā)射機特征數(shù)據(jù)為0x01及后面年、月、日、時、分、秒的BCD碼。這里使用GetSystemTime（&tm）獲得計算機的系統(tǒng)時間，并轉(zhuǎn)換為BCD碼，來為其創(chuàng)建特征數(shù)據(jù)。

void int2bcd（int tmdata）

｛char temp［2］；

wsprintf（buff，"%02d"，tmdata）；

temp［0］=（buff［0］-0x30）＜＜4；

temp［1］=buff［1］-0x30；

buff［0］=temp［0］|temp［1］；

buff［1］=0；

｝

void int2bcd（int tmdata）為兩位整數(shù)轉(zhuǎn)BCD碼的子程序。

最后用memcpy（MachineData+n，&P，sizeP）將入射功率、駐波比或反射功率填入相應位置（n為偏移值）。

圖5　對比圖

圖6　淮北教育電視發(fā)射機數(shù)據(jù)

3　分析測試軟件的使用

本分析測試軟件，需要依托計算機運行。在用于對發(fā)射機進行測試時（使用發(fā)射機測試器）要將測試用計算機的IP設置在與被測發(fā)射機相同網(wǎng)段、在用作虛擬發(fā)射機時要將測試用計算機的IP設置為對應發(fā)射機的IP。

下面通過幾個故障查處實例來說明該分析測試軟件的使用方法。

3.1安徽綜藝電視發(fā)射機無法實現(xiàn)遠程開關機

自HX發(fā)射機遠程監(jiān)控平臺投入使用以來，就不能對安徽綜藝電視發(fā)射機實現(xiàn)遠程開關機。由于監(jiān)控系統(tǒng)可以正常顯示發(fā)射機的功率參數(shù)，因此可以排除網(wǎng)絡連通性問題和硬件接口問題。

拔下連接到發(fā)射機的網(wǎng)線，插在測試用筆記本電腦上，并將其IP設置為安徽綜藝電視發(fā)射機的IP。運行虛擬發(fā)射機軟件，將發(fā)射機選擇為“DS安徽綜藝192.168.1.205：1024”，按下界面上的“開始”按鈕，可以看到從HX監(jiān)控系統(tǒng)不斷發(fā)來讀數(shù)據(jù)指令“0x55，0xaa，0x00，0x07，0 x06，0x00，0x00，0x00，0x00，0x01，0x00”。調(diào)節(jié)界面上的“Fwd調(diào)節(jié)”滾動條和“VSWR調(diào)節(jié)”滾動條，HX監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控界面上的安徽綜藝的入射功率和反射功率也作相應變化。執(zhí)行“關機”操作，同時觀察虛擬發(fā)射機，沒有出現(xiàn)任何變化的數(shù)據(jù)。同樣方法，對安徽衛(wèi)視測試，則可以收到對應的關機指令。如圖5所示。再將入射功率和反射功率調(diào)成零，執(zhí)行“開機”操作測試，一樣是收不到開機指令。對安徽衛(wèi)視測試就可以收的到。由此可以得出如下結論：HX監(jiān)控系統(tǒng)對安徽廣播電視臺淮北發(fā)射臺安徽綜藝發(fā)射機的遠程開關、機只是做了個界面而已，實質(zhì)上沒有發(fā)出任何指令，不可能實現(xiàn)遠程開、關機。

處理方法（思路）：要求HX公司在監(jiān)控軟件中加上該發(fā)射機的開、關機功能；聯(lián)系廠家，獲取到該機的開、關機指令，設計一專門線程注入到HX監(jiān)控軟件中實現(xiàn)遠程開、關機。

3.2淮北教育電視發(fā)射機連接異常

HX監(jiān)控系統(tǒng)服務器的“淮北教育電視”中出現(xiàn)“已連接”很快又斷開的現(xiàn)象，導致不斷報警。出現(xiàn)報警說明讀到了功率信息，再由于斷開后失去功率信息而造成的?；旧峡梢耘懦W(wǎng)絡連通性問題和硬件接口問題。

按上面實例的方法設置好相應的IP，選擇并連上虛擬發(fā)射機，一切正常。將測試用筆記本電腦的IP設置為192.168.1.100并連接到淮北教育電視發(fā)射機上，運行發(fā)射機測試器軟件，將發(fā)射機選擇為“DS淮北教育 192.168.1.207：4001”，按下界面上的“連接”按鈕，可以正常連接。按下界面上的“讀取數(shù)據(jù)”按鈕，讀取到該發(fā)射機的完整數(shù)據(jù)，如圖6。這樣就可以徹底排除網(wǎng)絡連通性問題和硬件接口問題了，問題應該出在發(fā)射機的數(shù)據(jù)結構上。觀察01后面數(shù)據(jù)，對應為67年2月13日13時39分15秒，是發(fā)射機的時間信息，對HX監(jiān)控系統(tǒng)來說是特征數(shù)據(jù)。該發(fā)射機是2000年以后生產(chǎn)的，年份就應該是2067年。這顯然是一個錯誤的數(shù)據(jù)。

處理方法：把發(fā)射機的TIME調(diào)整為當前正常日期和時間，連接HX監(jiān)控系統(tǒng)，一切正常。

結論：HX監(jiān)控系統(tǒng)對吉兆發(fā)射機的時間信息有判斷，超出它認定的范圍就認為是錯誤的特征數(shù)據(jù)。所以出現(xiàn)讀取數(shù)據(jù)（包括功率信息，報警原因））發(fā)現(xiàn)不是有效的特征數(shù)據(jù)，斷開再連接，如此反復的現(xiàn)象。

3.3淮北經(jīng)濟調(diào)頻發(fā)射機無法連接

淮北經(jīng)濟調(diào)頻發(fā)射機和HX監(jiān)控系統(tǒng)無法連接。按實例1.1的方法設置好相應的IP，連上虛擬發(fā)射機，一切正常，說明問題出在發(fā)射機或硬件接口上。按實例1.2的方法連上發(fā)射機測試器，可以正常連接，但讀不到數(shù)據(jù)，由于該發(fā)射機是吉兆機器，采用的是串口服務器向上提供IP通信的，可以構成正常的IP連接，說明串口服務器是正常的。那么問題只有RS485-RS232轉(zhuǎn)換器和發(fā)射機本身了。

處理方法：更換RS485-RS232轉(zhuǎn)換器，可以讀取發(fā)射機完整數(shù)據(jù)。連接HX監(jiān)控系統(tǒng)，一切正常。

結論：接口硬件RS485-RS232轉(zhuǎn)換器損壞。

4　結語

該分析測試軟件完全可以在不影響發(fā)射機正常播出的情況下對監(jiān)控系統(tǒng)進行測試，為監(jiān)控系統(tǒng)的故障查處提供數(shù)據(jù)層面的依據(jù)。由于在設計當中對發(fā)射機的IP及其端口的選擇最終歸類于發(fā)射機的類型，所以，對于所有相同類型的發(fā)射機，改變一下相對應的IP及其端口也同樣可以適用。

［1］張之超， 等. Windows程序設計［M］.北京：人民郵電出版社，1999.

［2］蔣東興，林鄂華.Windows Socket網(wǎng)絡程序設計指南［M］.北京：清華大學出版社，1995.

［3］此書編寫組.新編Windows API參考大全［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2000.

［4］李建軍.internet遠程監(jiān)控軟件設計［J］.微計算機信息，2003（3）.

秦園春（1970-），男，工程師，從事廣播電視技術及監(jiān)控軟件設計工作。