机房前段可视化设计方案

近年来，随着数字化发展虽说广播电视发射设备也走向了既经济又稳定的趋势。但无论是发射阶段还是接收阶段，如果前段信号源出现故障，那么安全播出就将成为纸上谈兵。因此，对前段信号进行监控，并通过一个平台对其进行分配、切换、调整，并在短时间内进行自动化、可视化的管理至关重要。目前，广播电视发射中心前端信号源主要靠卫星、电缆、光缆或微波信号做为主、备信号源。这些信号源通过不同的渠道、不同的介质送入到我们的前段分配器、切换器、音/视频处理器再送入到主备用发射机中。对接收和回收信号来说，节目的播出质量和准确率是一线工作者的生命线。这样的平台必须具有安全、可靠、直观等特点。

1　前段信号的来源及布局

无线电广播电视频道中，每个频道都会有多个信号来源，如卫星、光缆、微波等信号通过卫星接收机和其他接受和解调设备被送进分配器进行分配，每个信号来源分配出多路信号分别送到切换器、前段监控设备进行选择、监听和进行音频彩色指示条监视。

视音频分配器，视频全采用Q9头子，音频全采用航空，3组1入2出，即有3组相同的1路视音频信号输入，每路都可输出2路视音频信号。现有的视音频分配器都具有断电直通功能，当设备在工作状态时，继电器上电吸合，即继电器动片与常开点（NO）接触，信号通过继电器1的常开点到多路器，多路器选择输出的信号再通过继电器2的常开点到动片输出，完成信号的输出。当设备电源关闭时，继电器失电，动片恢复到与常闭点（NC）接触，这样输入信号通过继电器1的常闭点直接到继电器2常闭点到动片输出，不通过设备内部电路，在外部形成了一个直通通道可以直接输出，我们称为断电直通功能。有了断电直通功能即使设备发生故障也能正常的将信号不用经过设备就能输出。使用断电直通即使设备发生故障也能保证信号的不间断也就能进一步提高系统的应急能力。一个系统的集成度越高，连接环节越少，可靠性就越高。采用断电直通方式可确保在分配器出现故障时，选为主用的信号能第一时间不受任何干扰的送入下一个设备。音频立体声分配器，音频全采用航空，多组1入多出，即有多组相同的音频立体声信号输入，每路都可分配输出多路音频信号。该设备也具备断电直通功能，即在关机或电源掉电的情况下，每组信号可直接从1路输出。

视音频切换器为广播多路主备视音频场消隐切换。多功能、多路分配视音频输出，具备频率可调补偿功能。断电可直通，开机可环通，单端高阻输入。自动方式下，以第1路输入通道的信号为主信号，如果主路信号出现故障，根据选定时间延时自动切换到第2路输入通道的信号，并产生蜂鸣声告警；当第1路输入信号的恢复到正常后，可自动恢复到输出第1路输入通道的信号，警报声停止；如果三路信号均出现无信号，则各输出通道为等待第1路输入通道信号的状态。自动切换到信号有效的输入通道上。我们可以在自动切换模式下，使用手动选择切换输入通道。在切换前必须保证选择切换的输入通道信号是有效的，否则切换器将无法进行切换。在自动切换状态下，如果输入通道信号的某一路或全部信号无效，切换器将发处于告警状态，报警指示灯闪烁为红光。

为了输出高质量的音频信号可在前段将切换器输出的信号送入音频处理器后再传送到我们的发射设备中。音频处理器是广播发射机前端设备中不可少的重要部件，起着调节音频信号的作用。音频处理器通过扩展或压缩节目信号的电平，使广播发射机工作在最佳电平范围之内，不仅能提高广播节目的频响，改善收听效果还能避免发射机因信号过大产生过调和过荷而导致损害发射设备的情况发生。使用集成音频信号处理器可不必另外再配音频处理器，即减少了设备和设备连接环节，还提高了系统的集成度，进一步提高了设备的可靠性。

电视多路调谐器是一台内含多个独立调谐器的调谐器。采用新型专用集成电路，PLL（锁相环）电控数字调谐，接收频率稳定，性能可靠，操作简单方便，具有断电记忆功能，可作为于多路电视信号监测也可作为精度不高时的测试用等特点。电视调谐器，每路有一个视频输出口，三个伴音输出。其中，视频输出为Q9，两个伴音输出口为Q9，一个伴音输出口为卡侬。广播调谐器，每路有3个音频信号输出口，其中两个为三芯凤凰端子输出，一个为平衡卡侬输出（可根据前段的情况需要更改），能对单声道广播信号输出单声道音频信号，对调频立体声广播信号则输出立体声音频信号。

2　监测墙的设计和监控方式

随着计算机信息产业和设备集成化发展，使用计算机实现可视化、自动化监测系统是目前广播电视管理中的重要趋势。尤其现阶段对广播电视节目传输系统中信号的质量、安全和不间断播出要求极高而且多路信号的及时倒备和实时监测都成为确保安全播出工作的重点。近年来，也有一些厂家针对广播节目信号源的倒换和监测等方面推出了广播节目信号源自动化监测和倒换系统，但由于技术难度大、检测方法不科学等原因，导致一些自动化监测和倒换系统自身存在着检测不准确、常常因时间额定值过大或不合理容易产生误报、漏报等问题，因这些存在的功能上的不完善为日后的工作埋下了安全隐患。这些隐患的存在不仅没有体现出自动化监测和倒换系统的优势反而给安全播出工作带来了影响。

现有的前端信号源自动化监测和倒换系统中各路信号源的音频信号通过整流得到直流电压，使用微处理器检测模数转换器（ADC）的各节目信号源，有电压即判定该路信号源是否正常，如果没有电压达到一个设定时间，即认为该路没有信号，判定该信号源有故障，如果发生故障的是正在播出的信号源，将会通过多路器倒换到正常的节目信号源上。那么为什么说这种监测和倒换方式即不科学又存在很多隐患呢，下面就用以下几点说明一下。①音频信号是间断的，其整流输出的电压是断续的所以在播出过程中如果以有无信号电压来判断信号源是否正常，易造成信号时有时无的错误判断，所以厂家会使用大幅度的延长检测时间（一般为20秒）来避免这种情况。即使如此，也难免碰到有些节目中会有无声的时间比较长的时候，如果这时超过额定的时间，系统就会将其判断为故障，造成误报，进而导致错误地倒换信号源的情况。②噪声也是产生错误判断信号源的故障之一，由于噪声电压输出后检测方法区分不出是噪声电压还是信号电压，认为信号源正常而导致未能及时判断出故障，造成漏报严重时还会因信号源没能及时倒换而变成的责任事故。③即使信号源故障被判断出来，也是在等待到设定时间之后，所以不合理的延时倒换信号会导致不可避免的播出事故。通过以上几点的分析我们不难看出这种的信号源自动化监测和倒换系统检测存在的严重缺陷，检测方法过于简单，不能准确判断信号源的故障，而且反应速度较慢，严重不符合安全播出的要求。

视音频监控系统主要完成对视频、音频信号的监看、监听工作，能进行视频、音频信号有无的判断，视频静帧、黑场的判断，系统提供报警录制功能，并提供节目录制功能，系统要具备两种录制方式即实时录制和定时录制。系统还提供:频道设置、回放录制、OSD信息叠加（频道号和时间）、系统日志等内容。需要时用户可以通过RS232通讯接口或以太网接口查询系统的监测数据和工作状态记录，用来帮助分析、评定发射台节目信号源的运行状况。长期的观察和记录，可以为广播发射台节目的安全播出建立一个长效评估机制，制定针对性的有效保障方案，使广播发射台节目信号源成为安全播出的有效保障，保障广播发射台节目的安全播出长期有效。系统提供自动锁屏功能不会因操作系统进入屏保改变现实状况。

音频彩条指示条监视系统是一个音频音量显示条，用于监看输入音频信号的幅度，监测的音频幅度范围从-35～+12dBu，音量条共有100段，每2段表示1个dBu。当输入的音频信号幅度≥0dBu时，≥0dBu的部分显示为红色；当输入的音频信号幅度＜0dBu时，显示为绿色。

3　警告及自动切换的实现

针对电视广播信号源可能会出现的无伴音、黑场、无信号等现象，使用智能化的广播节目源信号故障监测和倒换系统能有效避免这些问题，即实时、准确地对节目信号源的故障进行判断，对故障源及时采取正确的处理措施，为广播节目的安全播出提供有效的安全保障等。与现有的监测系统相比，新型智能化的节目源信号故障监测和倒换系统从信号源故障检测和判定原理上都采用了科学、有效的方法，可以快速、准确地检测和判定出各种信号源的故障确保了节目的安全播出。

通过检测调频调谐器的调谐指示，以判定调频信号源是否正常。由于调频接收机都有调谐指示电路，通过是否有调谐指示我们能判断出是否有调频信号源，如果将调频接收机的调谐指示信号接到微处理器，由于微处理器每100 ms扫描一次调谐信号，只要调谐没有指示，监测系统可以立即判定调频信号源无效。从调谐器的检测电路可以看出，每个检测电路都是实时和有效的，故障判定时间最大不超过0.5 s，不需要等待时间，如果那一路出现故障系统马上就能检测出来，系统根据检测结果后即可进行处理。通过控制切换器，将存在故障信号源的信号源断开，倒换到正常的信号源，就能避免播出事故发生，保证节目的安全正常播出。当系统在监测过程中，如果监测到信号源故障，还会按设定的要求发出告警声，显示出那路信号出现故障和现有其他信号的输出状态，为分析和排查故障原因提供参考依据，进一步保障节目的安全播出。

通过智能广播节目源信号监测和倒换系统对可能预知的故障进行不同模式处理方式。故障判定、倒换系统都采用了手动和自动两种工作模式，功能相互独立，可以根据需要选择，一般系统的默认模式为自动模式，系统根据监测结果选择信号源，保障节目的正常播出。当因为播出节目临时变化需要人工干预时，也可以选择手动模式进行操作，选择需要的信号源播出。例如:当每年的日凌现象、因天气原因会对信号源产生干扰时，能使用手动模式提前将信号源倒换到其他信号源上播出。这种人性化的设计方式使广播发射台的播出控制更加方便灵活了。

4　结语

以上通过比较过去的监测和倒换信号系统的不足，解析新型节目监测和倒换系统的优势推断出采用更科学有效的可视化监测方法能使智能化的对广播节目源信号故障进行实时监测和倒换，及时检测出信号故障，并能准确快速的获取每路输出信号的现况。由于该系统中增加了掉电直通功能，因此也减少了因设备故障导致信号无法传输等情况。这种监测和倒换系统在播出工作中稳定性好，可靠性高，减少了因误报、错报和漏报而导致的责任事故，为日后的维护和安全播出工作提供了有效的保障。