发射机房监控系统实用性改造

张学新，袁 军

（河南省广播电视发射台，河南 郑州 450003）

1 引言

河南省广播电视发射台发射机房原来只有2套电视节目，随着电视事业的发展现已增至6套。近年来，虽然对监控系统等链路信号进行过改动，但随着光纤信号、数字微波信号、SDH环网信号、卫星信号以及控制监控传输线的增多，原有的系统功能已不能满足现阶段信号传输和监控的要求[1-2]。根据现实情况和安全播出工作的需要,河南省广播电视发射台在充分利用原有系统的基础上，本着经济性、安全性、实用性的原则对控制室信号系统进行了改造。

2 对信号监控系统的整合

改造前，机房监控系统较为单一，仅有传输系统和接收系统2部分组成，而且原有系统布线相互交叉，且电源插座又混用在一起，极易造成事故。改造中充分考虑到现有传输设备的特点以及存在的问题，整个系统由电源供电系统、信号传输系统、信号切换系统、无线接收系统、信号报警系统5部分组成。并对整个系统的信号进行重新设计布局，系统的信号流程如图1所示，采取以下具体措施:

1）将传输设备和信号走向进行了重新分类，分组排列，贴加标签，尽量简单明了，避免了原来整个信号系统线混在一起、电源互不独立的状况。

2）将整个系统机架、解码器、分配器、切换器、监测仪器等进行了接地处理，并对之进行等电位连接，以防止雷电和设备自身故障对系统的影响。

3）对NEC控制桌的利用。由于NEC主备发射机下拨到地市台使用，因而NEC控制桌就闲置了下来，该控制桌长1.3 m、宽1.3 m、高1.2 m,左边面板安装有18 cm监视器和6011示波器各1台，然而右边面板空间并没有利用，而且经过实际测量，LZ0301B音视频切换器为标准 2U 机箱（482mm×300mm×88mm），重量 5 kg，6台切换器组合在一起正好放在控制面板上，非常方便值班员手动切换信号，这就为设计和布局提供了想象空间。经过精心设计，不仅用自制支撑架解决了设备通风对流散热问题，而且解决了中一、河一、河二、河四、河五和数字微波切换器布局问题，如图2所示。

4）对原监视墙的利用。原铝合金监视墙长4.8 m、高2.8 m、宽0.8 m，摆放在控制室中央，经过加工，将银灰色铝塑板贴在面板上，并在铝合金每层支架内径中安装上线槽，并将显示器挂件用螺丝固定在设计位置，并标明频道符号。这样一来，不仅解决了14台液晶显示器的挂放问题，更有利于信号线路的进出，并且对原有的电源走线进行了打压实验，确认耐压无误后，继续使用，但发现20个电源插头接点簧片接触不太理想，于是全部进行了更换，使之符合用电要求。

3 对控制监控室电源的改造

控制监控室原来仅有电工房一路市电电源，2006年7月该系统因外电的闪断和本身问题而引起过空气开关跳闸，进而影响到了光纤信号向本台上行站的传输。这一沉痛的教训，给这次改造提出了更高的要求，经过分析和讨论，认为采取以下方法较为妥当：

1）从上行站UPS机房引入220 V电源作为光端机、视频分配器、信号切换器、工控计算机等设备的供电电源。此种方法优点是可为本台节约UPS电源购置费用，提高上行站UPS电源的利用率，实现机房设备优势互补；缺点是供电线路长,不易铺设电缆，需要对控制室供电系统进行改进。

2）考虑到上行站的用电安全，在尽量减小UPS电源用电负荷情况下，把电工房送入的市电作为14台大屏幕监视器供电电源，这样一来不仅可以有效解决UPS电源负荷过重问题，延长供电时间，而且还能为信号系统提供备份电源。

3）经过计算，机房小信号设备用电负荷不足1 kW，相对于60 kV·A的UPS电源来说，不足以影响到上行站的用电安全，但如何实现市电和UPS电源转换,这才是改造工作的重中之重。经过查找技术资料，多次试验和综合考虑，用最简单的双向继电器作为控制器，完成了上述两路电源的转换。此系统由J2C4-22双向继电器、手动开关、五联空气开关3部分组成，其原理如图3所示。

（1）当UPS电源送出220 V电压后，J2C4-22线包辅接点A1，A2吸合，J2C4-22继电器接点J13和J14导通，J43和J44导通，常开接点变为常闭接点。接点J21和J22断开，J31和J32断开，常闭接点变为常开接点。手动开关接点J3和J4带电，两相电压通过手动开关J1和J2接点送入五联空气开关，此时由五联空气开关供电的设备均为UPS电源供电。

（2）当UPS电源出现故障时，J2C4-22线包辅接点A1，A2释放，继电器接点J43和J44、接点J13和J14变为常开接点；继电器接点J21和J22、接点J31和J32又变为常闭接点，市电经手动开关接点J5和J6送入，J3和J4仍然带电，两相电压仍然通过手动开关J1和J2接点送入五联空气开关，此时由五联空气开关供电的设备均为市电供电。其间继电器倒换时间仅0.2 s，几乎同步，即可迅速完成电源倒换。

（3）当J2C4-22出现故障时，值班员可手动操作开关，将手动开关触点由接点J3和J4转入接点J5和J6，完全脱开继电器将市电直接接入，由接点J5和J6通过接点J1和J2送入五联空气开关供电。这样，该系统又多了一种应急手段。

上述系统不仅解决了电源的自动切换问题，而且投入非常小，既安全又可靠。该系统自投入运行以来，没有出现过任何问题，不仅为本台节约了资金，还确保了安全播出。

4 信号自动切换系统的设计与安装

为了确保信号的安全，在解决多路信号源的同时，选用了LZ0301B音视频自动切换装置。该切换器主要有以下特点：1）三路输入，一分四输出；2）掉电时主信号输入通道与输出通道直通；3）当主信号出现故障时，自动输出备份信号；4）若主信号出现故障时，报警灯出现闪烁，同时蜂鸣器报警。其主要技术指标增益稳定度为0.5 dB%100℃，隔离度优于65 dB，信噪比大于75 dB，幅频特性视频±0.5 dB。

在安装中将5套自动切换器送入信号进行了规范，第1路固定为光纤信号，第2路固定为数字微波信号，第3路固定为SDH环网信号。这不仅解决了信号的主备排列问题，而且还避免了各信号源的混淆，更有利于信号维护，如图4所示。由于移动电视信号为ASI数字信号源，因而，通过SDH环网网络适配器将其直接送入20频道数字激励器，可满足要求。

对时间拨码开关进行了调试，当第1路信号出现故障时，使之在最短时间内快速向第2路转换。2009年11月郑州市郑花路魏河进行水利工程改造，在施工中将本台12芯光纤铲断，此时自动切换系统自动将数字微波信号和SDH环网信号切出，5套节目均没有造成任何停播事故，为安全播出提供了保障。

制作各种长短不一音频电缆接头20余根，以便在特殊情况下应急使用。2009年国庆60周年前夕2CH全固态发射机噪声突然增大，经查发现是切换器到发射机激励器输入端电缆短路引起，由于此电缆在地口槽内铺设，查找起来非常困难，立即使用备用线将光纤信号直接接入发射机，避免了停播事故。

在做音频电缆头的时候，由于设备生产厂家的不同，卡农音频电缆头接地也不一样，因此一定要细心测量所使用设备切换器输入输出接地端子，并且所有音频电缆头接地端子应与之一致,否则可能会引起输出信号的不平衡，使声音过小。另外，还要用绝缘套管将焊接点隔开，避免长期插拔引起接线短路和碰撞出现无声或交流声情况发生。

5 自动报警系统的设计和安装

由于机房节目套数的不断增多，目前需要监听、监看的节目点多达20多路，各种监听声音图像混合在一起，不仅给值班员带来视觉疲劳，也给值班员带来了极大的精神压力。根据实际情况，安装了发射机房自动报警系统装置。

发射机房自动报警系统安装在机房主控室内，值班员坐在大厅内就可直接监看6套节目的播出情况，当节目源和发射机出现故障时,该系统根据采集信号电平跳变和噪声变化等情况快速进行报警，提醒值班员采取措施，起到了防患于未然的作用。系统主要由工控机、数据采集线、控制应用软件、大屏幕液晶显示装置4部分组成，其原理是将机房光纤信号、数字微波信号、SDH环网信号、卫星信号、无线接收信号等进行采集，然后送入计算机进行数据处理，来实现音视频信号的自动报警。

机房多路音视频监测自动报警系统有以下功能：1）具有多画面实时监看功能；2）具有故障报警功能，主要包括图像丢失、图像黑屏、图像静帧和伴音丢失等；3）具有数据记录及录像功能；4）具有数据查询及录像回放功能；5）具有系统的设置功能。并且各路视音频画面可任选一路固定监听,并能根据不同故障情况发出报警提示，其原理如图5所示。

为了实现对6套电视节目主用信号源的采集,在原有系统基础上又增加了3台分配器将6套节目采集信号分别送入工控机,使各套节目输出电平完全满足采样要求。为了实现对开路RF信号的采集，专门对射频天线进行了改装，制作了全频道接收天线一副，经过调试，使输入的最低电平达到了75 dB，完全满足了多路解调器的需要，采用了DB-08多路解调器分别解出5路视频信号和5路音频信号，一并送入610H工控机。另外用机顶盒接收移动电视节目，解调出模拟视音频信号，送入工控机，使采集的信号完全满足工控机的要求。

这样，不管是信号监听、监看还是接收，值班员可以根据实际情况设置各种信号故障的监测门限和监测时段，自动报警系统可根据设置的情况，负责将12路电视节目的声音、画面、监测信息和报警信息实时地显示给机房值班人员。以9CH为例，当图像信号出现丢失或黑屏时，液晶大屏幕会显示9CH图像丢失或图像黑屏的提示和声音告警，值班人员可迅速采取措施，参考应急预案进行处理，如图6所示。另外，该系统独立运行，当出现故障时，不对控制室其他系统构成任何影响。

上述方法不仅加快了值班员的判断速度，也提高了值班员的操作准确度，使之根据应急预案要求进行操作，既有针对性，又避免了盲目性，更有利于安全播出。2008年3月，19CH频道凌晨3点出现掉高压故障，报警系统快速报警，提醒值班员对发射机进行检查，迅速处理了故障，由于此时间段是值班员最容易忽视的时间，正是该系统的自动报警才避免了发射机停播。

在安装该系统时，考虑到下一步发射机要整体搬迁，主要对信号源和开路接收部分进行了采集，将来搬入新塔后，计划对发射机激励器、变频器、功放盘、耦合器等信号进行采集，全面实现计算机网络管理，确保设备的安全运行。

6 小结

通过对该系统的改造，不仅实现了信号的自动切换，电源的自动倒换，故障的自动报警，而且大大减轻了值班员的压力，使值班员坐在值班室就可观察到设备的运行情况，不仅利用了设备，节约了数万资金，还锻炼了队伍，为下一步机房搬入新塔积累了经验。该系统经过两年运行，没有出现过任何问题，确保了设备安全播出，真正体现了广电总局提出的“高质量、不间断、既经济、又安全”的12字方针。

[1]史广生.发射机监控系统的通信故障及改进措施[J].电视技术，2010，34（2）：73-74.

[2]夏利民，李世骏，金玉.广电机房监控系统的设计与开发[J].电视技术，2010，34（4）：86-89.