广播电台广播质量监测系统的设计

佟长剑

长久以来，无线局各台站的自台发射机播出效果一直采用人工方式定时收测，收测结果受人为因素的影响较大，主要为：不能定量的记录收测结果，并及时发现发射机的停播，更不能发现发射机的“劣播”和“三满”不足。为提高发射机的播出质量，同时满足无线局未来信息化发展需要，建设一套自动实时质量监测系统就显得非常有必要。本文根据无线发射台质量监测系统总体规划设计需求和八七一台实际环境情况及业务需求，设计了一套适用于八七一台质量监测系统。

1系统设计

1.1八七一台物理环境

图1所示，系统从物理上有一个办公大楼，一个节传(监测)机房，3个发射区(6个发射机房、27部发射机、40部发射天线)。

1.2系统的基本构成

新的质量监测系统由分别位于3个发射区的数据采集终端设备、质量指标监测终端设备，位于监测(节传)机房的控制通讯服务器、Web服务器、数据库服务器、质量指标监测终端设备，和位于各个办公室的IE浏览器组成。

软件系统包括有：质量指标数据采集终端系统、校时服务器软件、通讯控制服务软件、C／S结构质量指标监测管理系统、异地监测控制软件。

系统采用半闭路模式直接从各个发射机的天线馈简的入口处获取高频信号进入接收机的天线输入端口，通过工控机从接收机的串口取出相对功率电平值；通过接收机引出455KHz中频信号，接入位于工控机PCI插槽上的综合信号测试卡，由工控机通过PCI总线直接取出瞬时调幅度、平均调幅度和频率偏差；闭路天线高频信号进入“高频信号处理卡”的天线输入端口，工控机通过串口取出相对功率信号电平值和音频相对值，应用软件通过这音频信号的有无判断发射机是否多播，从卫星接收到的“节目源”信号直接送入“音频信号采集卡”的音频信号输入端子。工控机通过串口取出音频信号相对值，判断节目源的有无。

1.3系统特点

(1)半闭路接收模式：接收机高频信号输入采用半闭路接收模式，在一定程度上解决了外界环境对相对功率电平取值的影响，最大可能的解决了台内、臺外的同频、邻频干扰及开路监测高频信号的不稳定问题。

(2)硬件DSP技术：调幅度、频偏数据采集采用DSP技术，通过PCI,总线与工控机相连，精确度高。

(3)高频信号采样位置合理：接收机的高频信号取自发射机“天线馈筒的入口”处，保证了接收设备与发射天线的一一对应关系，能够准确判断正在播音的发射机及使用的天线。

(4)流媒体技术：实时音频传输采用流媒体技术，完全符合微软Media Playerb~,准，既保-证了实时音频信号的连续性又方便了网上多用户零客户端浏览。延时一般为3"～7"。

(5)GPS校时：系统采用GPS自动接收卫星时间信号，有效保证时钟信号的准确性。

(6)联网方式复杂：数据采集终端通过专用局域网与位于节传(监测)机房的通讯控制服务器相连，并通过Web服务器接入台内局域网，通过DDN专线接入无线局“广播质量监测平台”。

(7)数据传输方式复杂：数据采集系统通过C／S结构模式直接将各种指标数据存入位于监测(节传)机房的SQL Server数据库服务器，便于台内浏览查询、统计分析，台内SQL Server数据库与位于无线局的Omcle数据库服务器通过后台服务进程定时传送。

(8)通讯方式复杂：系统采用HTTP、TCP／IP、UDP、FTP通讯协议相结合的通讯模式既保证了监测(节传)机房实时数据的实时性又方便了台内及无线局领导的网上零客户端浏览。

(9)业务处理流程复杂：系统采用多线程处理机制，保证多任务同时执行，并优先响应高优先级用户命令。

(10)多播监测：采用自主研发的硬件电路来采集高频信号与音频信号，再利用软件技术来判断是否为多播。

(11)代播：利用数据仓库技术，由应用软件提出代播方案。

1.4系统结构图

如图2所示：节传(监测)机房与各个发射机房之间用光纤连接，每根光纤通过光电转化模块传输两路网络信号，一路用于连接数据采集终端系统设备。另一路通过一组单路光电转化模块连接位于各个机房的监测控制桌上的监测终端设备。位于节传(监测)的通讯服务器和数据库服务器通过千兆以太网卡连人中心交换机上的千兆网卡模块，Web服务器、各个数据采集终端设备、各个数据监测控制终端设备以百兆网速连接，将台区、A区、B区，节传(监测)机房组成一个千兆自台质量保证系统专网。中心交换机与台内办公自动化网连接，再通过路由器经防火墙接入无线局信息化自动平台。位于通讯服务器上的系统校时软件通过串口控制GPS校时仪进行系统校时。节传(监测)机房通过监测控制通讯服务器对各个发射区的质呈指标数据采集系统进行控制、下发节目运行图、实时监测、监听。台内办公局域网上的任何有权限用户通过位于节传(监测)机房的Web服务器与监测控制通讯服务器进行通讯实现实时控制。

2系统功能及描述

(1)相对功率电平、瞬时调幅度、平均调幅度、频率偏差、瞬时音频电平实时监测、实时图形显示功能(柱形图、曲线图)

据采集终端通过RS-232串口从接收机实时采集各个发射机的相对功率电平值，通过PCI总线从调幅度、频偏综合测试卡实时采集瞬时调幅度、平均调幅度，频率值，求出平均调幅度及频率偏差；通过RS-232串口从音频信号处理卡实时读取瞬时音频电平值。并给出功率电平、瞬时调幅度、瞬时音频电平柱形图和测试数据，根据需要画出某一发射机的功率电平、瞬时调幅度、频率偏差累计曲线图。

(2)音频信号的全程录音功能。

在相对功率电平、平均调幅度、频率偏差指标质量收测的同时，实现监测全程的音频信号录音功能，作为系统判断出现故障时的参考。存储在硬盘上的音频文件长度大小可设，(默认5分钟一个)。

(3)发射机和天线(功率电平)停播、多播报警功能。

停播报警：功率电平停播、有载无调；功率电平停播：指发射机达到停播界限时的报警。

有载无调：连续超过一定时间(可设)音频信号(调幅度值)小于20％(可设)，且上下幅度变化<1％(可设)。

多播报誓：指本发射机负责播出频率前后的本频率或下一播出频率的非播音时间播出。

系统只给出发射机和天线报警，并不具体给出是属于发射机或是属于天线的报警。

(4)最大瞬时调幅越限报警功能。

峰值调幅报警：在一个收测周期内(如一分钟)，大于90％(可设)的调幅一次也没有出现。

平均调幅报警：在一个收测周期内(如一分钟)，多数时间(可设)平均调幅度值未达70％(可设)。

(5)频偏越限报警功能。

频偏：所测频率与标称频率的差值。

频偏报警：在一定时间内频偏值大干设定值时为频偏报警。

(6)遇发射机和天线故障最优代播方案自动筛选和人工强制代播功能。

在某部发射机发生故障时系统能够根据预先定制的最优代播方案，由人工干预强制使用某部发射机代播。

(7)值班员及权限管理功能。

系统由系统管理员来维护，通过给使用系统的值班员或给与某个值班员操作权限来实现

(8)基本信息维护功能。

设定系统能够正常运行的基本参数、指标质量报警参数、发射机房、发射机、发射天线等基本信息。

(9)节目运行图的管理功能。

添加或修改各个发射机的当前节目运行图，包括发临时任务。

(10)监测数据查询、统计分析、打印报表功能。

C／S结构的相对功率电平、调幅度、频偏历史数据的查询、统计分析、打印报表功能。

(11)报警数据查询、统计分析、打印报表功能。

C／S结构的相对功率电平、调幅度、频偏历史报警数据的查询、统计分析、打印报表功能。

(12)数据安全、备份功能。

数据库及监测(节传)机房控制通讯服务器采用双机热备份，保证系统能够24小时不间断工作。

(13)远程控制功能。

系统通过Web服务器对监测(节传)机房控制通讯服务器，提供办公局域网内IE洲览器上对各个发射机当前运行状况的实时控制功能。

(14)远程查询、统计分析、打印报表功能。

系统通过Web服务器对数据库服务器直接提供办公局域网内IE浏览器上对各个发射机历史功率电平、调幅度、频偏数据的查询、统计分析、打印报表功能。

(15)远程在线监听功能。

监测(节传)机房控制通讯服务终端或任何有权限的位于IE浏览器上的用户都可以对各个指标质量采集终端的任一发射机实时在线监听。

3系统运行环境

戊己两个机房和一个监测机房硬件配置分别为：

戊机房为；(1)工控机一台：Pu为奔IV3，0G(含显示器、显卡、120G硬盘、2X512M内存、软驱、光驱及附属设备等)；(2)内插式综合测试卡lX4路，(3)内插式多路语音压缩录音卡1X4路；(4)内插式多串口卡1X8路；(5)PCR-1000接收机1X4台；(6)天线高频信号引入设备1X4套(高频取样头+高频衰减器)；(7)时钟分路器：1台；(8)电源机箱：1台；(9)4U机箱：1台(封装PCR-1000)；(10)音频信号处理卡：1块。(11)高频信号处理卡：1块，(12)功分器：4套；(13)高频信号处理机箱；1台；(14)19英寸屏蔽机柜：1台；(15)光纤收发器(二合一)：1台，(16)光纤收发器(一对一)：2台。

己机房为：(I)工控机一台，CPU为奔Ⅳ3.0G(含显卡、120G硬盘、2X512M内存、软驱、光驱及附属设备等)；(2)液晶显示器17寸：1台(明基FP737S)。(3)内插式综合测试卡4X4路；(4)内插式多路语音压缩录音卡4X4路；(s)内插式多串口卡2X8+2X4路；(6)PCR-1000接收机1x16台；(7)天线高频信号引入设备1X16套(高频取样头+高频衰减器)；(8)时钟分路器：1台；(9)电源机箱：1台；(10)4U机箱：1台(封装PCR-1000)；(11)音频信号处理卡：2块；(12)高频信号处理卡：2块；(13)功分器：16套；(14)高频信号处理机箱：1台，(15)19英寸屏蔽机柜：1台；(16)光纤收发器(二合一)：1台；(17)光纤收发器(一对一)：2台。

监测机房为：(1)数据库服务器一台(可作为通讯控制服务器的备份)DL360 Xeon 3.066G／2G／CD／1000M／IU2×72.8硬盘，热插拨HP原装，(2)通讯控制服务器一台(可作为数据库服务器的备份)DL360 Xeon 3.066G／2G／CD／1000M／1U 2×36.4G硬盘，热插拨HP原装，(3)Web通讯服务器一台(办公局域网网上浏览使用)IDL360 Xeon 2.4G／IG／CD／1000M／1U 2×36.4G硬盘，热插拨HP原装；(4)工作站一台；(5)GPS标频源一套；(6)以太网交换机一台(1000M)I(7)光纤收发器模块2套；(8)光纤收发器模块机箱1台。(9)液晶显示器1台：明基FP537S。

软件环境为：(1)Windows2000 Server操作系统3套‘(2)Windows2000 Professional操作系统3套。

4结语

在没有使用自动广播质量监测系统时，对发射机的播出效果监测完全利用人工通过接收机收听方式进行简单收测。这既不能保证监测的准确、及时和精确性，同时也给值班员带来了一定工作强度，对已播节目的發射指标没有定量测试及存储，也就无法查询曾经播出信号的播出质量效果。通过文中设计的这套新系统，可以完全克服上面的问题，采用智能化的接收处理方式，提高了发射机的播出质量，并且最大限度的降低人为因素对整个过程影响，实现高质量、高效率的工作。