無線發(fā)射遠程控制中心智能化運維平臺建設

陳 晟

（常山傳媒集團，浙江 衢州 324200）

0 引 言

常山傳媒集團無線發(fā)射臺于2019年完成升級改造并投入使用，節(jié)目前端進行了雙信源備份和傳輸數(shù)字化，節(jié)目信號從信源接收、復用處理、發(fā)射空收多個環(huán)節(jié)進行了監(jiān)測，并采用了部分應急處置的措施。但是對無線發(fā)射系統(tǒng)設備的運維管理還是沿用人工巡檢的方式，無線發(fā)射機等主要設備做不到遠程控制，不能及時發(fā)現(xiàn)設備故障并處置，達不到安全播出應急響應要求。鑒于上述困難點，建立完善的智能運行管理與控制平臺迫在眉睫。

物聯(lián)網、數(shù)據存儲、數(shù)據可視化等技術的快速發(fā)展，為構建無線發(fā)射智能化運維平臺提供了技術可能性。研發(fā)智能化運維平臺可簡化控制流程，提高無線發(fā)射管控運維效率，減輕值班人員的運維壓力和技術能力要求。為提升常山傳媒集團信息化建設水平，充分發(fā)揮新技術在廣電的應用，根據常山傳媒集團發(fā)展需求，本文提出無線發(fā)射管理的智能化運維平臺建設方案。該方案不僅能夠有效提升常山傳媒集團的管控水平，而且在減少發(fā)射故障時間的基礎上提升了安全播出水平。

1 平臺建設整體方案

無線發(fā)射智能運維管理平臺架構如圖1所示。系統(tǒng)可分為數(shù)據采集、可視化展示、資源管理、綜合管理、切換調度系統(tǒng)以及設備管理工作站等6個部分。運維管理平臺中的系統(tǒng)軟件采用C/S和B/S融合架構，服務端采用適配方式進行數(shù)據呈現(xiàn)及統(tǒng)一管理。在數(shù)據處理基礎上，系統(tǒng)提供了前端系統(tǒng)每個網元的基礎信息采集[1]，所有數(shù)據會被用于對應的管理功能模塊。

圖1 無線發(fā)射智能化運維平臺系統(tǒng)圖

數(shù)據采集主要分為設備數(shù)據采集和系統(tǒng)數(shù)據采集兩類。其中，設備的數(shù)據采集支持RS-485、RS-232、RS-422、RJ-45、GPI/O等接口，并通過對應的接口協(xié)議轉換模塊實現(xiàn)數(shù)據轉化；系統(tǒng)數(shù)據采集不直接對設備工作狀態(tài)進行數(shù)據采集，而是通過設備專用系統(tǒng)進行數(shù)據采集，這種方式可最大限度地保障設備工作狀態(tài)或工作效率不受數(shù)據采集的干擾[2]。分布式邊緣采集模塊支持同時進行采集數(shù)據的運算處理，數(shù)據庫服務器在進行分布式存儲的同時，所有的數(shù)據通過數(shù)據庫服務器進行存儲。切換調度系統(tǒng)通過虛擬控制面板實現(xiàn)對發(fā)射環(huán)節(jié)指定設備進行鍵控的控制，從而使得操作者可遠程對發(fā)射機進行主備調度及發(fā)射管理?？梢暬ぷ髡緦崿F(xiàn)對整個機房分級拓撲及數(shù)據的呈現(xiàn)，包括系統(tǒng)邏輯拓撲，將數(shù)據進行處理后以圖形化、數(shù)字化形式呈現(xiàn)系統(tǒng)各設備工作狀態(tài)和系統(tǒng)整體工作狀態(tài)。

2 關鍵技術

無線發(fā)射智能化運維方案根據常山傳媒集團現(xiàn)有設備和系統(tǒng)應用狀況，通過接口集成應用開發(fā)和網絡建設將各類設備和系統(tǒng)進行連通和智能化管理。集成應用創(chuàng)新模塊主要包括數(shù)字化智能管理的無人值守發(fā)射機房、不同路由的雙信源備份傳輸、兼容多類數(shù)據采集設備接口和控制模塊、發(fā)射機離線采集和切換調度倒換邏輯、數(shù)據資源處理中心與數(shù)據共享等。

2.1 基于數(shù)字化智能管理的無人值守發(fā)射機房

數(shù)字化機房建設、機房布局場景和設備可視化管理使得機房監(jiān)管者能夠更加直觀地監(jiān)測、監(jiān)管機房設備，并且在機房發(fā)生故障時更容易定位故障位置及原因。該子系統(tǒng)對機房布局及設備進行配置，實現(xiàn)機房場景和設備監(jiān)測監(jiān)管的人機交互，并基于機房設備支持的接口和協(xié)議進行設備工作狀態(tài)數(shù)據采集。在此基礎上，系統(tǒng)將采集的數(shù)據通過IP網絡傳輸至服務端，實現(xiàn)機房布局場景與設備工作狀態(tài)的一致性，從而使機房監(jiān)管者能夠在遠程控制中心觀察和控制機房對應設備的工作狀態(tài)。機房布局設置和設備數(shù)字化管理原理如圖2所示。

圖2 機房布局設置和設備數(shù)字化管理原理圖

數(shù)字化機房服務端通過接口對機房設備進行數(shù)據采集以及自動化和手動控制。接口支持的類型主要有RS-485、RS-232、RS-422、RJ-45、GPI/O等。數(shù)字化機房服務端通過設備接口和協(xié)議模塊周期性采集設備狀態(tài)數(shù)據或通過Trap方式接收設備狀態(tài)告警或異常數(shù)據，實現(xiàn)對機房設備的監(jiān)測。遠程控制管理平臺包含自動化處理模塊，其中，切換模塊可實現(xiàn)視音頻故障時自動應急切換（主路-備路-輔路）、安防告警畫面自動彈出、3路電源模塊2+1冗余熱備份、水浸模塊自動檢測線路通斷故障等。同時，機房內設備可通過布局虛擬面板實現(xiàn)遠程的設備控制（包括設備倒換、發(fā)射機、同軸開關等操作）。機房布局場景與服務端數(shù)據傳輸采用IP網絡，主要實現(xiàn)布局場景狀態(tài)更新和控制指令兩類數(shù)據傳輸。

前端通過服務端數(shù)據服務接口獲取設備狀態(tài)數(shù)據并進行設備狀態(tài)驗證，從而保障前端布局場景與機房設備工作狀態(tài)一致性，即真實場景與布局場景的一致性。用戶通過虛擬面板進行設備控制時，由前端發(fā)送指令數(shù)據給服務端，進一步通過設備接口和協(xié)議驅動設備，實現(xiàn)對應控制功能。

2.2 不同路由的雙信源備份傳輸

無線節(jié)目前端系統(tǒng)安置在無線發(fā)射臺遠程控制中心，與位于西峰無線發(fā)射機房相距數(shù)百米山路。無線節(jié)目采用衛(wèi)星、光纜雙信源備份，從前端到發(fā)射機房采用數(shù)字化傳輸方式，以便對節(jié)目信號從信源接收、復用處理、發(fā)射空收等信號全流程進行遠程監(jiān)測，如圖3所示。

圖3 不同路由的雙信源備份傳輸

常山無線數(shù)字電視通過衛(wèi)星信號和有線網絡信號兩路信號源發(fā)射15套節(jié)目，兩個信號源互為備份。其中，衛(wèi)星信號中的12套央視節(jié)目通過位于無線發(fā)射控制中心的衛(wèi)星天線接收，12套節(jié)目分布在4145及4131兩個頻點，通過2個衛(wèi)星接收機分別接收，其中一臺衛(wèi)星接收機接收4131頻點的8套央視節(jié)目，輸出的ASI信號經切換器輸出至光端機傳輸至山頂機房用于高斯貝爾單頻網發(fā)射機發(fā)射，另一臺衛(wèi)星接收機接收4145頻點的4套央視節(jié)目，輸出的ASI信號送至數(shù)碼視訊編碼復用器，與本地3套節(jié)目（常山臺，衢州臺，浙江衛(wèi)視臺）編碼復用后輸出一個含7套節(jié)目的ASI節(jié)目流，經切換器輸出至ASI光端機傳輸至山頂機房用于熊貓多頻網發(fā)射機發(fā)射。用于ASI傳輸?shù)墓舛藱C可以做雙備份，輸出信號通過ASI切換器切換，同時在山頂發(fā)射機房也安裝一套衛(wèi)星天線，并安裝衛(wèi)星接收機，2路光端機信號、1路衛(wèi)星信號共3路信號切換輸出，保證安全播出。

補點站的信號傳輸結構與主站相同，只需在發(fā)射控制機房將ASI信號分配后通過不同的光端機向不同的發(fā)射站傳輸即可。用于編碼復用的本地節(jié)目信號源（常山臺，衢州臺，浙江衛(wèi)視臺）利用3臺工程大卡機從華數(shù)RF射頻信號中解碼輸出SDI信號。有線網絡信號中配置3臺數(shù)字媒體平臺處理15套有線數(shù)字電視節(jié)目解調解擾，輸出IP或ASI信號，編碼方式為MPEG。再配置一臺數(shù)字媒體處理平臺用于15套節(jié)目AVS+轉碼及信號復用，最終輸出2路ASI信號，輸出至ASI切換器，與衛(wèi)星信號做2選1，輸出至ASI光端機。

2.3 兼容多類數(shù)據采集設備接口和控制模塊

遠程控制系統(tǒng)是針對整個無線發(fā)射臺站系統(tǒng)設備的綜合管理系統(tǒng)，是從信源端到信號處理、節(jié)目分發(fā)及發(fā)射機的端到端的管理系統(tǒng)。對數(shù)據采集的研究主要是對采集的方式、接口協(xié)議和接口數(shù)據等的研究。采集的方式可以通過SNMP（SNMPv2或SNMPv3）、XML、CORBA、SYSLOG、RS-232、RS-485、RS-422、Modbus等協(xié)議以及不同的物理接口來完成，采集的數(shù)據包括但不限于報警數(shù)據、配置數(shù)據、日志信息等。

發(fā)射機控制模塊實現(xiàn)對1路本地數(shù)字電視發(fā)射機和2路調頻發(fā)射機的工作狀態(tài)實時采集、監(jiān)測報警及狀態(tài)顯示，實現(xiàn)對發(fā)射機、激勵器、切換器的管控。根據項目需求，配置2臺發(fā)射機控制采集模塊實現(xiàn)對主備共2臺電視發(fā)射機和主備共2+1臺調頻發(fā)射機的數(shù)據采集、發(fā)射機開關機以及主備發(fā)射機倒換。其他發(fā)射機通過數(shù)字發(fā)射機協(xié)議口實現(xiàn)發(fā)射機數(shù)據采集、發(fā)射機開關機以及主備發(fā)射機倒換。發(fā)射機采集控制模塊具有以下特點：

（1）采用模塊化全鋁機身設計，可集成在發(fā)射機（柜）內部，控制模塊配備7英寸觸控顯示屏，可固定C45卡槽，主備雙電源冗余；

（2）標配RS-422/RS-232/RS-485串行接口、RJ-45接口、GPIO等多種擴展接口；

（3）設備自帶內部時鐘系統(tǒng)；

（4）可連接發(fā)射機、電源控制器、溫度、濕度傳感器，采集水浸、煙感等開關量數(shù)據；

（5）支持對協(xié)議進行封裝轉換；

（6）支持接收遠程控制指令對發(fā)射機進行遙控操作，支持手動或定時開關機功能；

（7）實現(xiàn)主備發(fā)射機的實時數(shù)據采集與遠程開關機、自動開關機、自動倒備等基本功能；

（8）具備同上級監(jiān)測中心進行網絡通信的功能，具備網頁訪問的動態(tài)實時數(shù)據顯示功能；

（9）支持對前端系統(tǒng)不同環(huán)節(jié)的設備、發(fā)射機房設備的數(shù)據進行采集，同時具備運算處理、數(shù)據存儲、報警發(fā)布的功能；

（10）支持不同品牌發(fā)射機、碼流切換器的協(xié)議，可對不同設備進行切換控制并具有統(tǒng)一管理平臺。

2.4 發(fā)射機離線采集和切換調度倒換邏輯

遠程控制中心客戶端通過網頁的方式對發(fā)射機的中控模塊單元進行控制，配置發(fā)射機的系統(tǒng)參數(shù)、自動開關機時間、數(shù)據采集方式以及報警發(fā)布類型等[3-4]，采用分布式的數(shù)據處理方式、分布式的自動控制方式，在中心和發(fā)射機中控模塊脫網時，中控系統(tǒng)可以保持獨立運行，在網絡建立后，自動上傳監(jiān)測數(shù)據。

通過網管平臺手動/自動方式對發(fā)射機主備機進行倒換時，為了保護發(fā)射單元設備器件的安全，發(fā)射控制系統(tǒng)嚴格依照邏輯進行，包括但不限于關閉發(fā)射機電源、切換主/備路信源、切換同軸倒換開關、開啟發(fā)射機電源、調整發(fā)射頻率以及開啟發(fā)射功率等步驟。針對所有環(huán)節(jié)，一旦發(fā)生錯誤或未能成功，則立即終止下一步的操作，并且在切換調度面板上直觀反映。

2.5 數(shù)據資源處理中心與數(shù)據共享

智能化運維管理平臺內數(shù)據能夠互聯(lián)互通，解決“信息孤島”問題，實現(xiàn)統(tǒng)一資源管理、互聯(lián)互動、保護投資等[5]。統(tǒng)一的接口通信協(xié)議使得集成系統(tǒng)施工方式得到統(tǒng)一，可保證各套件的功能完整性，并且后期調試、維護均有保障。基于后臺數(shù)據構建數(shù)據資源中心對各類數(shù)據進行加工、處理、計算，形成相應的成果，可供系統(tǒng)使用和判定。所有的公共功能由平臺統(tǒng)一提供，智能化運維管理平臺上開展各項業(yè)務的模塊，各個業(yè)務模塊之間的信息互聯(lián)互通，協(xié)同工作，遵循一定的標準和規(guī)范，可提高系統(tǒng)標準化程度，同時也將進一步促進軟件系統(tǒng)的標準化和產品化。

3 結 語

常山傳媒集團已建設無線發(fā)射遠程控制中心智能化運維平臺，旨在改變重設備、輕維護、疏管理的狀況，在現(xiàn)有設備、環(huán)境和系統(tǒng)布局下提升技術維護能力和平臺管理水平[6]，完成安全播出管理由結果管理向過程管理的轉變，更好地實現(xiàn)安全播出質量的持續(xù)改善。在廣播電視信息化建設背景下，常山傳媒集團智能化運維方案的建設提高了對無線發(fā)射的管控水平和運維效率，也為其他地方傳媒集團因地制宜實現(xiàn)信息化改造提供了新的探索思路和技術方案。