发射台电视机房自动化监测系统设计与应用

武 旸

（北京市博汇科技有限公司，北京 100085）

湖北省龟山发射台是新中国建设的早期发射台之一，也是我国广播电视事业发展史上的里程碑。但随着广播电视事业的不断发展，技术水平不断革新，机房设备也在不断增加和更新，如何管理好机房设备，及时排除故障，保证广大人民群众能正常收听收看广播电视节目，这些对机房技术人员提出了更高要求。2011年11月，博汇科技中标“湖北省广播电视总台龟山发射台电视机房自动化监控”项目，笔者也参与了这一项目的建设。

1 机房现状分析

龟山发射台机房现有8部模拟电视发射机设备需完成运行状态实时自动化监控。电视机房模拟电视发射机基本情况见表1。

表1 发射机基本状况表

系统需实现对4主4备模拟电视发射机的实时参数采集，包括监测参数越限自动报警、相关数据的存储、报警数据工作参数检索查询等功能。对每个节目发射机的4套信号源监测，并可完成自动（手动）切换控制，同时实现模拟电视多点多环节视音频信号的实时监测，并完成大屏幕多画面组合显示、视音频信号自动判别监测、实时监视监听与轮巡监视监听等功能。为满足上述功能需求，就需要建立一套完成完整的机房自动化监测系统，系统至少包括发射机监测系统和信号监测系统。

2 发射机监测系统

发射机监测系统如图1所示。

2.1 发射机监测系统组成

根据发射机监测需求，配置以下设备：

1）TrinityAres-URM发射机集中监管平台主机。系统运行核心服务器，可显示发射机监测的状态信息、报警信息。支持多用户同时访问，根据用户不同权限，登录后提供不同的操作界面和功能。对监测参数、异态报警数据进行逻辑处理，将结果报告中心监管平台软件并集中存储。支持多个网络用户的同时访问，按照权限的高低访问不同的数据库内容。可监控监测设备软件和硬件的运行状态并报告集中监管平台软件。后台完成各类数据的统计和分析，根据需求可即时生成或按日、周、半月、月、季、年和自定义自动生成报表。可生成多种类型报表：异态明细报表、异态持续时间报表、异态发生次数统计报表、频道落地情况报表、频道变更情况报表、自定义报表等。可对各监测前端及总体情况进行横向和纵向汇总分析。

2）串口服务器。通过发射机的RS-232/RS-485通信串口采集发射机工作状态参数，将采集到的数据通过网络发送给发射机监测主机。对于无通信接口的发射机，可通过对其模拟量数据采集完成参数收集。

3）发射机监控主机。完成发射机指标数据采集及监测报警的功能，将数据回传到TrinityAres-URM发射机集中监管平台服务器。后台采用Linux操作系统，确保系统稳定高效。

2.2 发射机监测系统功能

发射机监测系统功能如下，可分为信息采集与信息处理量大模块：

1）发射机状态信息采集内容。包括发射机频率、驻波比、温度、入射功率、反射功率、不平衡功率、各功放模块输出功率、总电压、总电流、工作电压、工作电流等。

2）发射机状态信息处理。发射机系统的运行图实时显示，对于运行图内的开关机动作进行监测报警。监控控制单元通信，若通信中断弹出中断提示菜单并发声光报警。监测并在软件界面上实时显示发射机面板上提供的所有电压、电流、功率值以及各状态指示灯的状态指示。监测统计发射机的实际输出功率，并和发射机的标称功率进行比对。如果低于标称功率的80%进行报警。实现对系统自动记录发射机运行的日记记录、告警记录。自动统计各发射机的播出时间、停播、劣播等故障情况，自动生成日、周、月、季、年报表。各项数据报表数据均可以以通用电子文档文件的格式存储、上报、打印。

2.3 发射机监测平台软件

系统采用的TrinityAres-URM发射机集中监管软件应用B/S架构，机房人员通过客户端监测完成发射机实时状态监看、故障和历史数据查询、故障报警门限设置、预警处理、用户管理、日志查询等功能。

1）发射机实时状态监看。实时获取发射机的状态，根据故障等级，以不同颜色发射台图标标识，红色为致命，橙色为严重，黄色为一般，绿色为正常。发射机实时状态界面如图2所示。记录详情，可修改恢复时间、故障原因、故障性质、故障状态、添加处理情况。故障原因可选值有：人为、操作不当、维护不周、设备故障、切换、技术质量、恶意破坏、意外、自然灾害、火灾、其他。故障性质可选值有：责任、技术、破坏、灾害、其他。点击确认按钮更新数据库中报警记录。操作结束后对于“恢复”或“误报”的日志标记为“已处理”。故障日志界面如图3所示。

3）故障报警门限设置。监测阈值模块能够设置故障类型的报警开关、报警门限。监测阈值管理界面如图4所示。

2）故障和历史数据查询。日志列表故障日志信息包括发射台、发射机、开始时间、结束时间、持续时间、描述、故障状态（发生、恢复、误报）、处理情况（已处理、未处理）、详细信息。通过点击日志列表表头“过滤条件设置”按钮进入过滤设置页面，可选择发射台、发射机、故障类型、故障状态，点击确定按照过滤条件过滤掉不关注的日志信息。点击一条日志弹出详细页面，展示对应的报警

4）预警处理。预警处理包括手动预警和自动预警功能。手动预警功能为手动发布预警信息，设置预警规则。自动预警功能为自动预警规则管理包含查询和设置功能，能够根据指定条件查询系统已经设置的预警规则，能够设置自动预警规则，在故障发生后，自动发送短信，并且能够修改、删除预警规则。预警对象管理界面如图5所示。

5）用户管理。用户管理模块包括用户信息管理、分配前端和分配用户权限功能。系统管理员进入用户管理页面可新增、删除、修改用户信息，页面图如图6所示。

6）系统日志记录。系统日志管理主要功能包括查看系统日志功能。具有系统日志管理权限的用户进入系统日志管理页面，输入查询条件可查询用户的操作日志，界面图如图7所示。

3 信号监测系统

3.1 信号监测系统组成

考虑到用户机房实际状况，结合机房现有设备，系统做了有针对性的配置，如图8所示。

1）RemoteAres多画面监测报警主机和TrinityAres-Display多画面监测报警主机。完成4个频道包括各信源、切换后信号、发射机主激励后信号和同轴切换开关馈管信号节目的视音频监测和多画面显示，满足用户对画面显示要求；系统多画面任意组合显示，支持自定义模版。支持双屏、多屏不同内容显示；单节目放大到全屏，同时监听同期声；具有屏幕防灼伤功能，有效保护显示屏幕；主机支持VGA，DVI，HDMI等接口输出，显示分辨力1 920×1 080以上；可完成静帧、黑场、视音频丢失、台标、测试图、电平、V/A比等故障监测；包含丰富的报警方式，支持字符、标题栏、语音、日志等报警，可扩展为电话、短信报警；支持H.264录像、数据库查询和远程管理；多画面监测系统可与模拟切换器联动，当多画面监测系统监测到节目故障时，可触发切换器进行节目切换控制。

2）BHCV23多通道模拟视音频编码设备，采用专用1U工业机箱，完成入发射机信号和解码后共8路AV信号编码和IP打包输出，用于节目调度查看。

为了满足业务发展而带来的监测需求，现有系统同时支持手机CMMB，国标地面数字等信号接入，只需添加相应的监测板卡，统一完成监测并打包成IP信号，进入到多画面主机完成监测报警和显示。

3.2 信号监测系统特点

1）与模拟切换系统联动。通过多画面监测报警主机对节目信源监测，监测到黑场、静帧等故障时，可触发模拟切换器进行切换控制。

2）支持多种解码格式。支持MPEG-2，H.264，AVS等众多主流高、标清节目解码；支持MP2、MP3、AC3、AAC、杜比5.1声道的音频解码，能区分双声道与立体声监测。

3）高效率性。目前市场中通用的编解码器效率不高，耗费系统资源。系统多画面显示系统，采用优化算法的高效编解码库，极大降低系统资源，保证系统稳定运行。

4）系统防护。在每一个小画面标题栏的频道名每隔一段时间会水平移动（间隔时间可自行设定），标题栏的底色也可以随意设定，有效地解决了屏幕灼伤的问题。通过加大系统缓存块的读写空间，减少软件对磁盘的频繁读写次数，降低系统总线任务量和提高磁盘的使用寿命。

5）录像支持。支持全程24 h录像、定时录像和故障触发录像；故障触发录像可实现提前故障30 s录像；录像文件通过MPEG-4/WMV9/H.264格式保存；系统可一边录像一边查看或下载录像文件；支持查看、下载当前时间前5 s的录像文件；不需要等录像全部完成后才能查看。

6）清晰的语音提示报警。系统通过采用TrinityAres-VoiceAlarmServer语音报警服务器软件，通过IP网络汇总来自多个监测前端发送的报警信息，经过逻辑处理后再进行语音报警，并能根据不同的报警信息进行分类显示；支持用户对报警信息和报警规则自定义，具备语音文件库，可根据文字自动生成报警语音文件，不需要录音。

4 机房自动化监测系统优势

1）系统架构。后台数据采集、处理软件采用C/S架构，功能独立、稳定、高效；前台业务展现采用B/S架构，灵活、易部署、面向多用户。

2）标准化和个性化。采用开放的标准协议，支持第三方设备接入；所有用户受平台权限的控制，同时能自定义自己的操作界面、导航选单。

3）模块化、层次化。中心平台作为一个框架存在，通过建立开放式的多层体系结构，根据具体业务需求挂载相应的模块，有利于实现更加精细的权限控制、用户按需自定义模块，为功能业务再开发提供便利性。当监测设备数量扩容的时候，无需修改软件即可接入。报表生成器、数据采集器等均为独立模块，可以根据服务器性能灵活组合进行负载均衡，满足用户今后的扩展需要。

4）安全性和稳定性。基于Microsoft.Net Framework 3.5框架开发应用，具有强健的安全机制，如身份验证，传输加密、数据加密等多种加密手段。采用Web认证，排除伪装登陆的可能，保证平台交互的安全性，可以轻松实现7×24 h稳定安全运行。具备完善的错误跟踪系统，一旦平台发生工作异常，可以方便地排查到具体的故障环节，方便快速恢复到正常状态。

5）自动化。根据设定规则自动发送安全播出报警日志到手机，减少人工查询的交互操作。根据设定规则自动发送设备报警日志到手机，减轻维护人员的巡检工作量。根据设定规则自动生成各类报表，提高工作效率。

6）交互性。界面及UI设计，在充分理解用户业务需求的基础上，聘用专业设计公司设计，提升用户的感官和操作体验。大量采用Silverlight，JQuery，AJAX等流行Web开发技术和框架，通过动画、图表等形式展现内容，增强交互体验。