廣播調(diào)頻覆蓋遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

單 偉

（聊城市廣播電視臺(tái)，山東 聊城 252000）

0 引 言

大多數(shù)廣播電臺(tái)的無人值守發(fā)射站分布于較為偏遠(yuǎn)的位置，各個(gè)無人值守發(fā)射站之間的距離較遠(yuǎn)，在管理過程中，需要靠維護(hù)人員進(jìn)行人工檢查來處理相應(yīng)的問題。這種管理效率很難滿足無人值守發(fā)射站管理時(shí)效性的需求。在實(shí)際的運(yùn)行管理中，管理維護(hù)人員很難準(zhǔn)確掌握無人值守發(fā)射站的實(shí)際運(yùn)行情況以及產(chǎn)生的故障，因此在問題處理時(shí)通常以事后處理為主，無法滿足廣播電臺(tái)的播出需求。為此，廣播電臺(tái)必須建設(shè)一套遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，以便能夠全面了解無人值守發(fā)射站的運(yùn)行狀況，從而提高無人值守發(fā)射站的管理效率。

1 廣播調(diào)頻覆蓋遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則

現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展讓遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)成為非常常見的管理系統(tǒng)之一，尤其是網(wǎng)絡(luò)通信效率和速度的不斷提升，能夠充分滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用需求。對(duì)于廣播電臺(tái)來說，其所需要的廣播調(diào)頻覆蓋遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要包括監(jiān)控體系、數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)傳輸模塊，以確保能夠?qū)o人值守發(fā)射站的運(yùn)行情況、受干擾情況等進(jìn)行全面監(jiān)控，確保無人值守發(fā)射站的維護(hù)成本和維護(hù)效率能夠得到有效優(yōu)化[1]。

廣播調(diào)頻覆蓋遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能夠利用發(fā)射機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)、電源運(yùn)行數(shù)據(jù)、音視頻數(shù)據(jù)以及環(huán)境數(shù)據(jù)來展開實(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，則可以通過中心控制系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)還能進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)調(diào)整以及緊急關(guān)機(jī)等工作，并且會(huì)對(duì)無人值守發(fā)射站的運(yùn)行數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)事件進(jìn)行記錄，從而滿足對(duì)無人值守發(fā)射站遠(yuǎn)程監(jiān)控的全部需求。廣播調(diào)頻覆蓋遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要遵循以下原則。

首先，要保障系統(tǒng)的安全性，利用加密技術(shù)保障信息數(shù)據(jù)傳輸安全，并且在用戶管理方面需要提供多級(jí)別用戶操作權(quán)限，而存儲(chǔ)設(shè)備和電源的設(shè)計(jì)也需要具有很強(qiáng)的抗干擾能力。

其次，要保障系統(tǒng)的可靠性，確保選擇合適的硬件設(shè)備、軟件系統(tǒng)，并且在安裝調(diào)試得當(dāng)后才能投入使用。

再次，要保障系統(tǒng)的實(shí)用性。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)o人值守發(fā)射站進(jìn)行全方位監(jiān)控，并且能夠?qū)崿F(xiàn)異常數(shù)據(jù)分析和報(bào)警等功能，同時(shí)還需要能做到對(duì)安全事故問題的應(yīng)急處理。智能技術(shù)在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用也是非常重要的，隨著當(dāng)前智能技術(shù)的不斷發(fā)展，廣播調(diào)頻覆蓋遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)融入先進(jìn)的智能設(shè)備，如高靈敏度的傳感器等，確保能夠及時(shí)對(duì)監(jiān)控過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析，并且在特殊情況下要能夠做出自動(dòng)操作，如斷電等操作。

最后，要具備拓展性，讓系統(tǒng)能夠跟隨技術(shù)革新而不斷拓展，確保能夠適應(yīng)時(shí)代的變化[2]。

2 廣播調(diào)頻覆蓋遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

整個(gè)廣播調(diào)頻覆蓋遠(yuǎn)程控制體系包括中央監(jiān)控臺(tái)、前端數(shù)據(jù)采集模塊以及數(shù)據(jù)傳輸模塊。在系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，每個(gè)廣播調(diào)頻發(fā)射站點(diǎn)都能夠通過前端數(shù)據(jù)采集模塊對(duì)設(shè)備、電源等的運(yùn)行情況和環(huán)境參數(shù)進(jìn)行收集，并且利用信號(hào)轉(zhuǎn)換器將RS-232/RS-485總線信號(hào)轉(zhuǎn)換成TCP/IP信號(hào)模式，傳輸?shù)浇粨Q機(jī)中，利用傳輸模塊上傳到中央監(jiān)控臺(tái)，從而滿足對(duì)廣播調(diào)頻發(fā)射站的實(shí)時(shí)監(jiān)控需求[3]。每個(gè)模塊的具體硬件設(shè)計(jì)如下。

2.1 中央監(jiān)控臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)

中央監(jiān)控臺(tái)由實(shí)時(shí)監(jiān)控平臺(tái)、信息處理設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)交互設(shè)備、服務(wù)器以及其他個(gè)人計(jì)算機(jī)組成。其中，服務(wù)器能夠接收廣播調(diào)頻發(fā)射站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息，并且將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行整理、分析，對(duì)異常信息發(fā)布警報(bào)，同時(shí)還能將采集到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。經(jīng)過授權(quán)的計(jì)算機(jī)能夠利用客戶端或者網(wǎng)頁瀏覽的方式展開實(shí)時(shí)監(jiān)控工作，包括廣播調(diào)頻發(fā)射站點(diǎn)的運(yùn)行情況監(jiān)控等，以確保工作人員能夠利用監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)廣播調(diào)頻發(fā)射站的運(yùn)行狀況和節(jié)目的傳輸情況展開實(shí)時(shí)監(jiān)控[4]。

2.2 前端數(shù)據(jù)采集模塊的硬件設(shè)計(jì)

前端數(shù)據(jù)采集模塊包括了廣播調(diào)頻發(fā)射站和電源的監(jiān)控系統(tǒng)、音頻和視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)這幾個(gè)系統(tǒng)，能夠?qū)Πl(fā)射站的工作情況、電源的工作參數(shù)、節(jié)目音頻播出信號(hào)、廣播調(diào)頻發(fā)射站實(shí)時(shí)畫面以及環(huán)境情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

廣播調(diào)頻發(fā)射站監(jiān)控系統(tǒng)能夠利用衛(wèi)星信號(hào)、系統(tǒng)功放功率、激勵(lì)器的頻率等對(duì)發(fā)射站的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行收集，并且利用信號(hào)轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TCP/IP信號(hào)以便中央監(jiān)控臺(tái)進(jìn)行分析，從而滿足遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控的需求。該系統(tǒng)還能夠接受中央監(jiān)控臺(tái)傳輸?shù)目刂浦噶?，如控制開關(guān)機(jī)、改變參數(shù)等，以便發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)能夠?qū)Πl(fā)射臺(tái)進(jìn)行控制。電源監(jiān)控系統(tǒng)利用繼電器和電源控制器來控制發(fā)射站的電源，一旦出現(xiàn)緊急情況，能夠快速切換備用電源或者快速斷電[5]。

音頻監(jiān)控主要包括收音設(shè)備、音頻分配和切換設(shè)備以及音頻處理設(shè)備等。在監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行過程中，衛(wèi)星接收器能夠?qū)⒁纛l信號(hào)輸入到音頻分配設(shè)備當(dāng)中，并且將音頻分別傳輸給激勵(lì)器和音頻切換器，從而利用監(jiān)聽衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)源切換。視頻監(jiān)控設(shè)備包括攝像頭、網(wǎng)絡(luò)音視頻處理器等設(shè)備，能夠通過攝像頭來獲得機(jī)房監(jiān)控畫面，并且能夠通過音視頻處理器和傳輸模塊將視頻傳輸?shù)街醒氡O(jiān)控臺(tái)，對(duì)機(jī)房進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)來說比較復(fù)雜，包括溫度傳感器、濕度傳感器，煙霧傳感器、空調(diào)控制設(shè)備、入侵監(jiān)測(cè)設(shè)備以及環(huán)境采集控制器，能夠收集機(jī)房環(huán)境的溫度、濕度、煙霧信息以及入侵檢測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)還能控制空調(diào)的運(yùn)行，能夠?qū)S-232/RS-485總線信號(hào)轉(zhuǎn)換成TCP/IP模式信號(hào)傳輸?shù)街醒氡O(jiān)控臺(tái)。一旦出現(xiàn)環(huán)境異常問題，能夠通過遠(yuǎn)程控制來改善環(huán)境，或者緊急關(guān)閉發(fā)射臺(tái)電源，確保整個(gè)廣播調(diào)頻發(fā)射站的運(yùn)行安全[6]。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸模塊的硬件設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)傳輸模塊由信號(hào)轉(zhuǎn)換器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)以及有線和無線通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。其中，信號(hào)轉(zhuǎn)換器能夠?qū)?shù)據(jù)采集模塊的RS-232/RS-485總線信號(hào)轉(zhuǎn)換成TCP/IP模式信號(hào)傳輸，并且利用交換機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)傳輸?shù)街醒氡O(jiān)控臺(tái)，同時(shí)還能將中央監(jiān)控臺(tái)的指令發(fā)送到各發(fā)射站。

廣播調(diào)頻覆蓋遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的核心功能就是滿足中央監(jiān)控臺(tái)和廣播調(diào)頻發(fā)射站的數(shù)據(jù)通信需求，為此，確保數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的流暢、迅速和安全是非常重要的。目前，大部分廣播電臺(tái)單位所采用的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)主要以有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)為主，其中，無線網(wǎng)絡(luò)相對(duì)來說優(yōu)勢(shì)更多，而且建設(shè)成本更低，尤其是隨著當(dāng)前5G技術(shù)的應(yīng)用，無線網(wǎng)絡(luò)的通信傳輸速度也會(huì)進(jìn)一步提升[7]。

在對(duì)無人值守發(fā)射站的監(jiān)控過程中，為了滿足對(duì)機(jī)房全天候不斷監(jiān)控的需求以及數(shù)據(jù)安全，確保節(jié)目能夠安全、穩(wěn)定地播出，建立數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)時(shí)會(huì)采用加密虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（Virtual Private Network，VPN）的傳輸方式。VPN是一種虛擬專用網(wǎng)絡(luò)，通過在公用網(wǎng)絡(luò)架設(shè)專用網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行加密通信。目前，大部分企業(yè)都會(huì)利用VPN技術(shù)來加強(qiáng)企業(yè)信息的加密工作。VPN網(wǎng)關(guān)能夠利用對(duì)數(shù)據(jù)包的加密以及數(shù)據(jù)包目標(biāo)地址的轉(zhuǎn)換來滿足遠(yuǎn)程訪問的需求，并且可以根據(jù)協(xié)議需求選擇不同的VPN類型，同時(shí)還能通過服務(wù)器搭建、軟硬件系統(tǒng)等不同的渠道實(shí)現(xiàn)VPN的建設(shè)，因此該系統(tǒng)的成本相對(duì)更低，而且加密性良好，能夠廣泛應(yīng)用到無人值守發(fā)射站的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)當(dāng)中。其數(shù)據(jù)傳輸過程如圖1所示。

圖1 VPN數(shù)據(jù)傳輸示意圖

除此之外，數(shù)據(jù)接收、分析和儲(chǔ)存系統(tǒng)的建設(shè)也是非常重要的。為了確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)能夠得到有效應(yīng)用，廣播電臺(tái)單位有必要利用大數(shù)據(jù)技術(shù)結(jié)合服務(wù)器系統(tǒng)建立完善的數(shù)據(jù)接收、分析和儲(chǔ)存系統(tǒng)，以確保接收的數(shù)據(jù)能夠得到更便捷的應(yīng)用，還能儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫中，以便于日后工作中隨時(shí)調(diào)用[8]。

3 廣播調(diào)頻覆蓋遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)模式的設(shè)計(jì)

建立廣播調(diào)頻覆蓋遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，可以選擇客戶端/服務(wù)器（Client/Server，C/S）架構(gòu)模式以及基于網(wǎng)頁服務(wù)器的瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）模式這兩種模式，能夠滿足不同廣播電臺(tái)對(duì)于遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的架構(gòu)需求。

傳統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控模式主要以C/S模式為主，也就是利用客戶端和服務(wù)器為終端進(jìn)行架構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)被分成客戶端和服務(wù)器兩層系統(tǒng)。其中，客戶端能夠滿足大量工作的需求，而服務(wù)器則需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和存儲(chǔ)。由此可見，C/S模式的客戶端工作要遠(yuǎn)高于服務(wù)器工作的需求。不過C/S結(jié)構(gòu)的應(yīng)用相對(duì)較為成熟，其最大優(yōu)勢(shì)就是有著很強(qiáng)的交互性，而且C/S結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)更加安全、網(wǎng)絡(luò)通信量也更低、響應(yīng)速度更快，對(duì)于大量數(shù)據(jù)能夠做到快速處理，非常有利于規(guī)模小、用戶少以及具有安全保障的局域網(wǎng)環(huán)境部署。不過C/S結(jié)構(gòu)所需要的軟件程序具有針對(duì)性，無法進(jìn)行靈活變更，而且后期維護(hù)和管理需要專業(yè)的工作人員，因此通常會(huì)用于規(guī)模較小的局域網(wǎng)當(dāng)中，不適合進(jìn)行大規(guī)模擴(kuò)展。C/S結(jié)構(gòu)所應(yīng)用的每臺(tái)客戶端計(jì)算機(jī)都需要安裝客戶端程序，一般兼容性相對(duì)較差，很難滿足快速部署和安裝的需求，因此在使用過程中具有局限性[9]。

B/S結(jié)構(gòu)主要是以瀏覽器和服務(wù)器為終端的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代對(duì)于C/S結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。在B/S結(jié)構(gòu)當(dāng)中，整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)在服務(wù)器端，而瀏覽器客戶端只需要滿足用戶的操作需求即可。相比于C/S結(jié)構(gòu)需要讓客戶端滿足大量業(yè)務(wù)需求不同，B/S結(jié)構(gòu)的客戶端工作負(fù)擔(dān)更小，而服務(wù)器端則需要承擔(dān)更高的工作壓力。B/S結(jié)構(gòu)在應(yīng)用過程中最大的優(yōu)勢(shì)就是有著非常優(yōu)秀的用戶交互操作界面，而且能夠有效用于分布式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模式。不過B/S結(jié)構(gòu)也存在一定的缺點(diǎn)，如顯著的數(shù)據(jù)安全問題、服務(wù)器配置要求高、數(shù)據(jù)傳輸速度慢、軟件缺乏個(gè)性化特點(diǎn)等，都是導(dǎo)致B/S系統(tǒng)很難滿足多功能需求的主要因素。利用瀏覽器輸入大量數(shù)據(jù)和報(bào)表，或者將數(shù)據(jù)進(jìn)行打印和輸出時(shí)會(huì)有諸多不便，而且也很難滿足復(fù)雜應(yīng)用構(gòu)造的需求[10]。

為了有效提高廣播調(diào)頻覆蓋遠(yuǎn)程監(jiān)控工作的效率，在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)通常會(huì)利用C/S和B/S混合的結(jié)構(gòu)模式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)架設(shè)。例如在實(shí)時(shí)控制上采用C/S模式，而對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)瀏覽和查詢時(shí)則采用B/S模式，這樣能夠充分發(fā)揮這兩種模式的優(yōu)勢(shì)，具體如圖2所示。

圖2 廣播調(diào)頻覆蓋遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)圖

4 結(jié) 語

為了確保廣播電臺(tái)節(jié)目傳輸?shù)陌踩头€(wěn)定，廣播調(diào)頻覆蓋遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的搭建是非常重要的，尤其是對(duì)于無人值守的發(fā)射站來說，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能夠第一時(shí)間獲取發(fā)射站的運(yùn)行情況，并且對(duì)異常運(yùn)行狀況進(jìn)行報(bào)警，從而確保技術(shù)人員能夠及時(shí)采取相應(yīng)措施保障發(fā)射站的安全。在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用的過程中，除了要做好硬件設(shè)計(jì)外，更需要做好系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，以確保系統(tǒng)能夠滿足廣播電臺(tái)對(duì)廣播調(diào)頻發(fā)射站遠(yuǎn)程監(jiān)控的根本需求。