乌海广播发射中心台综合监控运维管理中心设计

林基斌

内蒙古新闻出版广电局乌海广播发射中心台 内蒙古 乌海市 016000

为推进广播电视事业发展，需要提高发射系统安全播出管理，并使负责运维工作的技术人员随时了解播出系统的运行状态，需要建立发射台远程监测系统。发射台远程自动化监控系统是随信息化建设应运而生的，它是发射台站自动化监控管理服务与计算机网络技术、多媒体信息技术、自动化技术结合的完美体现。

乌海广播发射中心台拟建综合监控运维管理监测中心，通过前端各发射台的数据采集进行大数据综合分析，以满足乌海广播发射中心台远程监控、预警、实时调度指挥、会诊维护的广电智慧化建设要求。远程视频会议系统需满足乌海广播发射中心台智慧党建的要求，可定时召开工作会议，定时开展党建管理、组织生活、学习教育，定时进行技术交流、技术培训等。

1 建设目标

乌海广播发射中心台拟成立乌海中心台监测中心，构建台站监测系统，实现对所属10个发射台站的发射设备、传输设备、电力环境、安防系统、节目信号的实时监控。管理级别分中心台监控中心综合平台和各所辖发射台综合管理平台两级，分别部署于中心台监控中心和各个台站监控室，平台支撑本级单位各项应用，平台之间靠租用或自建业务专网连接，形成一体化的平台集群。广播电视台站远程自动化综合监控平台的建设将实现发射台站“有人留守，无人值班”的目标。

2 整体系统组成

2.1 系统概述

系统由1 个监控中心综合平台和9 个台站综合管理平台以及授时、防雷、电力监测、温湿度环境监测、安全防护系统组成。监控中心综合平台主要实现对9个所辖发射台安全播出指挥调度，汇聚站点数据并分析数据提供预警、报警。台站综合管理平台实现对发射台机房设备的现场采样、数据上传、节目监测等功能。

综合监测管理平台的功能是对大数据综合分析，将信息通过各发射台站及时准确地传输到监控中心，通过对数据的整合、采集、分析，将各个功能模块合理的集成到一起，实现监控中心集中存储、监听、监看、报警，集中统一调度指挥。

2.2 总体功能

系统实现中心台监测中心对所属10个基层台站的播出情况进行实时监看、监听、控制。

（1）发射机监控：能实现自台发射机远程控制自动开机、关机、切换馈线、倒备用发射机。实现发射机各项播出参数的监测，实现各发射台每部发射机播出功率电平、调制度等相关技术指标的柱状图监看，对越界参数启动预案进行报警和控制。实现在监测中心对下属台站发射机的远程控制，运行状态进行监测，报警信息、各项数据记录查看。

（2）节目信号监测：实现对自台中波节目空收信号的采集、编码、传输，自台监看。并实现在监测中心对各台中波发射机空中信号的实时监听、监看、报警信息数据记录。

（3）电力监控：实时监测显示机房供电电压、电流、缺相等状况，监控发电机组、UPS、稳压器和配电柜的运行情况。在电源出现异常时进行报警和数据记录，同时各项监测数据可上传至中心平台，由中心监测各台电力情况。

（4）机房环境监控：根据机房配电室等场所环境可设置多处温湿度、水浸、烟雾传感器监测，对超过设定参数启动预案进行报警，同时环境监测数据可上传给中心平台，由中心监测各台环境情况。

（5）安防视频监控：实现各基层台站控制室、天线场区、配电室、机房等重要部位的视频监控、入侵探测报警、记录，实现中心台监测中心对各台站的远程安防视频监控。

（6）电视电话会议功能：完成中心台与所属十个发射台电视电话会议系统。

（7）GPS校时：通过GPS校时系统，对中心和各台站的相关监测设备进行精确校时。

（8）监测中心大屏展示：实现大屏显示系统显示乌海市、巴彦淖尔市、阿拉善盟的电子地图及各台站在地图上相对位置，通过红绿指示显示各远程监控台站播出情况。乌海发射科、691台、733 台、871 台、782 台、754台、788台各对应一块显示大屏，每块显示屏通过多画面分割分别显示中波发射机功率电平、调制度等柱状图。控制室监控图像回传信号、天线场区监控图像回传信号、发射机房监控图像回传信号、发射机房监控回传信号等4 路信号循环播放（可以单独播放）。各套中波发射机空中信号波形图（可随时监听），电视墙LED红色文字滚屏用于显示预警信息、台站通知、欢迎词等文字信息。

（9）台站及中心平台系统管理：

系统配置：可以自定义配置系统的信号流程图、设备结构图、通讯数据和数据块定义等信息。

值班管理：可进行电子排班及交接班管理，设置巡机、巡检事件提醒。可针对设备运行情况、维修记录、备品备件信息进行管理。可进行指纹采集、日志管理、报表统计等功能。

管理权限：通过使用者结构组织权限。确保服务器系统及信息使用安全，权限受控于中心管理平台的系统。安全日志对登录、操作、修改等各种操作动作事件进行记录。

报警管理：各系统平台具有屏幕显示、声、光、短信、手机APP 等报警方式，可自行设定报警条件及查询功能，使用户能精准查询所需内容。

网络服务管理系统：在发射台站建立监控中心，具备监测和管理功能。具有远程初始化设置、历史数据查询和实时远程控制等功能。具备网络隔离，分级访问权限管理，硬件加密认证功能。

数据管理：具有数据查询和统计功能。系统实时记录监控设备的数据变化，根据权限可设置多种条件查询和过滤数据，确保用户能查询需要的内容。系统软件还可对重要设备运行相关技术参数实现日、周、月、季、年的历史趋势图，方便分析设备运行状态。

历史数据查询：实现监测中心对各台站播出情况、报警、开路信号接收录音。发射机开、关时间，运行时间、停播检修时间、故障停播时间等相关数据实时查询，所有数据最少可存储30天。

系统管理：具有用户管理、权限设置、初始化设置和帮助等功能。

2.3 各台站及中心系统流程图

（1）自动化系统已建设台站（包括乌海发射科、临河691台、乌拉特中733 台、乌拉特后871 台、阿拉善左782 台、阿拉善右754 台、额济纳788 台）监控系统流程图如图1所示。

图1

图3

图4

（2）自动化系统未建设台站（包括甘其毛都082 台、策克083 台、东升庙台）节传链路流程图如图2所示。

（3）自动化系统未建设台站（包括甘其毛都082 台、策克083 台、东升庙台）监控系统流程图如图3所示。

（4）监测中心监控系统流程图如图4所示。

3 自台自动化监控系统

3.1 系统概述

系统采用最新一代先进系统架构及产品，可满足“有人值班，无人值守”的运行模式，前端监控服务器全部采用嵌入式监控设备，完全脱离计算机系统，以规避计算机需要人工定期维护、偶发死机等使用瓶颈，如图5所示。

项目采用“有人值班，无人值守”的广电发射台自动化系统，涵盖发射台播出信号传输的每一个工作节点，不仅对播出信号及发射机运行状态监控，还对节目传输切换设备、电力电器设备、环境设备、视频安防等进行实时监测与控制，对故障进行智能化分析。

图5

发射台自动化监控监管系统由以下几部分组成，各特点如下：

（1） 信源传输调度自动化：设备兼容模数信号。智能化程度高，节目信号控制设备自检故障直通功能，防雷击设计。

（2）节传链路全景监测：模拟仿真显示各节目传输控制设备的工作状态，直接、及时发现节传链路中的设备故障。

（3）发射机监控：监控设备嵌入发射机，可实现对发射机运行参数采集、监测异态报警、自动开关机控制、数据存储、实时数据上传及报警推送，远程计算机手动控制等功能。

（4）环境参数监测：动态监测各机房及天线场区的温湿度、烟感、水浸等环境指标，以及智能空调出风口监控。

（5）电力监测：监测机房电力参数，实现对各供配电设备的监控和供电链路的全景监测。

（6）安防视频：在控制室、天线场区、配电室、机房等重要区域或无人区进行视频监控。

（7）视频会议：建设视频会议系统，与监测中心可通过系统进行实时交流，满足会议沟通的多元性需求。

（8）自台监控管理平台：提供Web 服务、数据处理服务、告警联动调度服务、自定义报表服务、认证授权与使用角色定制服务、系统日志管理服务、指挥调度服务等。

3.2 信源传输调度

利用模拟或数字音频智能应急切换器、数字音频处理器，可实现台站中波信源的传输调度智能化。模拟或数字音频智能应急切换器输入为4 路AES/EBU 信号或模拟音频信号（任选），每路均带有预监接口，不需要另配信号分配器即可进行信源检测。输出为来自同一路由的1 分3 AES/EBU 信号或模拟音频信号（任选），分别用于主备发射机及信号监测。设备AES/EBU输出和立体声平衡模拟可同时输出，具有手动或自动及远程遥控、监测报警功能。可实现实时监听、循环监听，具有音频幅度监测功能，可进行自我检测，当设备发生故障时，保证旁路直通。

数字音频处理器采用数字合成技术先将左右两路信号进行合成，然后分低、中、高三段对音频信号进行处理，具有互调失真小、操作直观、处理范围宽等特点。设备具有模拟、数字两种工作模式，输入为1 路AES/EBU 信号和1 路模拟音频信号（可选）。输出为来自同一路由的3 路AES/EBU 信号或模拟音频信号（任选），分别用于主备发射机及信号监测。信号输入、输出增益可手动设置，保持输出信号的均衡，有效保护发射机不过荷，使用多段均衡提高发射机的平均调幅度。

3.3 节传链路全景监测

利用仿真工作平台软件。实时掌握节传设备工作状态，设备仿真模拟、场景虚拟构建、监测告警记录、分布式集中控制功能于一体，全方位满足用户在有人、无人值机环境下集中控制。

根据需求将节传设备按照控制命令实现远程监测及遥控操作，对设备前端的监测数据实时查询、调用、控制，并使用数据库建立数据存储中心。系统可以同时在前端传输链路上动态监测切换器、处理器等的工况指标，并将音频信号实时显示在传输链路上。在发射台信号节传链路各节点上，实时显示音频信号状况，并支持在任意节点点击监听，有助于值班人员高效精准的发现故障所在，加快故障处理速度，保障安全播出。如图6所示。

3.4 音频信号监听监测

节目信号监测报警系统可对多个通道中的音频信号状态，音量过高、音量过低、调幅度等故障进行实时监测报警。采用嵌入式音频编码器与B/S 架构服务器模式，进行音频信号的监测，支持本地、远程监听监看功能。可对信源、传输调度设备输出信号、开路信号等节点进行监听监看，并实时监测播出信号的频率、场强、调制度、电平等信息功能。

系统提供全程录音及故障触发录音功能，形成数据库记录，以备查询与回放，数据时间可达一年以上。提供报警录音拖放回放功能，方便用户查询节目播放位置，提高报警音视频列表和系统日志提供导出电子表格文件打印功能，提供多种组合查询方式方便用户检索录音文件，自定义循环监听功能。如图7所示。

3.5 发射机监控

图6

图7

发射机监控系统可实现低功率、中功率、高功率开机，升功率、降功率、天线主备倒换，关机，故障复位。支持对发射机内部交直流电源、控制电路、放大电路、冷却系统的各项参数进行采样监测和异态告警，并按照各模块逻辑结构开发界面，对每部发射机内部各系统运行状态和参数进行直观显示。支持近200 种发射机私有通信协议：如吉兆、RS、哈里斯、全波、北广、泰克诺、东芝等，支持对中短波发射机的参数采集，具备NTP 校时功能。

远程访问功能：支持告警实时主动上报（HTTP，TCP），支持实时采集数据间隔主动上报（HTTP，TCP），支持串口、SSH进行本地参数配置，支持远程对发射机进行控制，支持远程进行系统配置，如：设备属性、运行图、指标门限、连接属性等，支持远程历史数据浏览查询（web客户端），支持实时指标数据展示（web客户端），支持指标数据趋势图分类展示，支持远程历史数据导出、打印，支持web 远程进行本地参数配置。

系统实时监测发射机的输出功率、反射功率、调幅度、功放电压、功放电流、射频驱动、带通滤波器电压驻波比、+22V、-22V、+8V、-8V、馈管温度。实时监测端界面展示如图8所示。

图8

图9

3.6 动环系统监控

供电系统监控主要实现发射台内各种供配电设备状态数据的采集并集中显示。当设备出现异态时，实时显示设备的故障状况，并发出声、光、屏幕报警信号。对发射台内各种供配电设备的工作状态和操作进行分类统计，生成日报、月报和年报等报表。供配电设备主要包括高低压配电柜、稳压电源、UPS 和柴油发电机组等。

系统可对供电链路进行全方位监测，在各监测点安装电力参数测试仪，可监测所有供电节点的电压、电流、频率、功率因数、有功功率、无功功率、视在功率、电能等参数，全方位掌握供电系统运行情况。如图9所示。

在机房、配电室、信源房及天调室等重要区域配置温湿度、烟感、水浸等传感器，当环境指标出现异态即刻报警，温湿度指标越界可联动控制智能空调。如图10所示。

3.7 视频安防监控

在机房、配电室、信源房、天调室等重要区域或无人区域安装视频监控，实现全天候视频监控，且具备报警联动录像功能。视频安防具有1、4、8、12、16画面分割模式，可实现放大、还原、全屏、图像交换等操作，可通过拖放摄像机图标实现对不同摄像机图像的监控，简单易用，并且可以拍照、设置图像循环播放等。系统同时提供多种录像方式，有移动录像、自动录像、手动录像、预置点录像、报警录像等。当软件处在播放或者录像状态时，如果视频服务器停止供电，软件停止播放录像的同时停止录像，视频服务器正常供电后，软件将自动连接服务器恢复原来的播放及录像，无须人工干预，如图11所示。

图10

图11

3.8 视频会议

视频会议系统使用多媒体设备及网络作为媒介，通过传输音频、视频和数据信息实现实时多向会议交流。借助远程文稿、远程桌面等方式，满足会议沟通的多元性需求，解决距离所造成的沟通障碍问题，提升沟通效率，节省运营成本，提高管理成效。同时，视频会议的即时性特点，对突发和应急事件的处理尤能起到突出的作用。

系统可以实现点对点会议、全网多点会议、分组会议等应用，分布在不同地域的主会场、分会场、移动会场，借助视频会议系统可以随时随地进行沟通，极大降低人员差旅费用及时间成本，提高部门或单位运作效率。

视频会议系统具有点对点会议、电子点名、远程工作指导巡查、存储录播应用、远程学习指导和培训、会议系统与监控系统融合、会议系统与应急指挥系统融合等功能，如图12所示。

3.9 GPS校时

由于硬件差异，各计算机的时钟各不相同，如不进行统一校时，将会导致整个软件系统的时间不准确。在监控室安装GPS 网络校时系统，通过TCP/IP计算机网络对发射台的每一个设备进行精确校时，使发射台各个设备不因时间误差导致开关机时间和数据记录时间等出现误差。利用GPS、北斗卫星信号作为标准时钟源，具有授时准确、可靠性好、使用方便等特点。能准确授时，确保自动开关机时间准确无误。

图12

3.10 自台监控管理平台服务

自台综合管理平台采用B/S基础架构设计，结合Web实时通信技术（Java Applet、WebSocket、Comet）与其他分布式子系统组成统一的综合信息访问平台，包括实时节目流数据、发射机实时监测指标、动环实时监测数据、指标实时告警数据、历史统计分析存储数据、系统配置管理数据等服务。系统采用组件化模块化设计思想，最大限度保证数据访问接口的一致性与交互体验的便利性。

平台接收采集监测设备传输的节目流数据，提供节目流解码、转码、节目单比对、内容存储等功能，同时为客户端提供实时媒体流服务。接收嵌入式监测设备上传的发射机指标监测数据、动环监测数据、告警数据并进行统计、分析、汇总以及计划存储，同时为客户端插件提供实时数据推送服务。收集告警事件，并根据预设的告警联动策略驱动目标对象做出反应，如页面元素凸显、画面放大、语音播报、发送短信、拨打电话等告警方式，并为客户端提供告警联动执行结果推送服务，同时支持第三方程序对特定告警事件进行关注并提供派发服务。支持自定义报表模板生成与导入功能，可通过表格、曲线图对数据进行统计分析，提供统计图Excel 导出、PDF导出与打印。

4 监控中心监控管理平台

4.1 系统主要功能

（1）实现对10 个所辖台站主要发射机状态参数的汇聚、显示告警和控制功能。

（2）实现对10 个所辖台站节目监测信息的监看显示、告警查询功能。

（3）实现对10 个所辖台站电力信息的汇总显示、告警查询功能。

（4）实现对10 个所辖台站温湿度、烟感、水浸信息的汇总显示、告警查询功能。

（5）实现对10 个所辖台站安防视频监控的显示、告警查询功能。

（6）实现对10 个所辖台站视频会议功能。

（7）中心台综合信息管理功能，实现对各发射台站设备参数的存储、分析，自动生成装备运行和维护报表，实现备品备件统一管理和调配等功能。

4.2 系统详细介绍

（1）监控中心综合管理平台

监控中心综合管理平台采用全组态设计，符合工业自动化与机房监控系统设计规范，以GIS地图和列表方式集中展示分布各地台站的工作状态，大屏拼接显示全省（或区域）电子地图，用于展示各台站地理位置分布，提供分区域管理，用户可以通过点击一级状态图标进入二级所辖区域界面，二级界面展示子区域范围内各级台站的地理位置分布，同时实时展示各台站在线状态、实时告警状态、设备运行状态等信息，地图区域支持任意分组划分，预留三级划分功能，如图13所示。

（2）发射机监控服务

中心平台可对下属台站所有发射机进行监测及远程控制，监控中心可以实时了解下属台站的发射机详情，包括发射机入射功率、反射功率、播出状态、驻波比、总电压、总电流、调制度、运行趋势等，配合故障报警通知，方便中心的监管监控。远程监控发射机包括手动远程开关机、设置运行图自动开关机等，如图14所示。

（3）广播信号监测

实现在监控中心监控室对下属台站广播信号监测。音频节目监测报警系统能自动、精确、可靠地实时监测多路广播信号，全面实现广播信号监测的数字化、自动化、智能化。监测报警系统可对多个通道中的无音频信号、音量过高、音量过低等故障进行实时监测报警。

（4）动环监测服务

图13

图14

通过下属台站子服务器的数据推送，可将下属台站的动环监测数据实时传输给中心，监控中心实时了解下属台站电力参数、环境信息、告警信息等，包括有功功率、无功功率、功率因数、电能、各相电流电压、机房烟感状态等，如图15所示。

（5）配置管理服务

实现各台站设备的基本属性、监测时间计划、设备授权、开关机计划等参数配置，提供人机配置交互接口，同时提供数据同步、抽取与备份功能，如图16所示。

（6）系统日志管理

登陆日志：对登陆到此平台的账户姓名，登陆时间，登陆地址进行记录。

控制操作日志：记录登陆到此平台的账户，对控制操作进行记录，包括操作时间、具体关系、设备编号、操作类型等详细信息，如图17所示。

系统日志：记录系统运行期产生的关键信息。

5 系统安全保障设计

5.1 架构安全

面向服务的模块化设计具备内聚程度高、接口简单、方便维护等特点。

图15

图16

图17

架构设计中的各个采集、监测、控制环节分布式设计，系统某环境故障，不会对发射台原有的发射链路造成影响。

5.2 数据安全

具备完善的身份认证机制管理功能，对操作人员创建用户身份，采用可靠的身份认证机制和日志管理。

系统具备运行期容错、防护与恢复机制；系统登录的加密措施，保障网络数据安全性；根据数据安全等级将核心数据通过手动、定时备份，保障数据完整性。

5.3 节传链路安全性设计

节传链路设备众多，处理的数据量较大，一旦设备出现问题将影响到方方面面，在系统设计中着重考虑系统的安全性。

（1）节传设备双电源及掉电直通设计。节传链路设备均设计双电源，并具有主路掉电直通功能，保证在电源出现故障时能够正常节目播出。

（2） 应急音频跳线盘设计。应急音频跳线盘为节传链路的安全提供双保险，当链路出现问题暂时无法修复时可通过音频跳线盘将信源直接跳接到发射机，保证节目应急播出，为抢修提供时间。

5.4 发射台监控系统抗干扰设计

由于发射台具有发射功率大、周边电磁环境极为复杂的特点，为保证发射台站自动监控系统正常、稳定、可靠运行，在系统设计中进行了一系列抗干扰性措施。

5.5 信号传输抗干扰措施

节目信号采用数字信号传输，抗干扰能力强、无噪声积累，可实现长距离高质量的传输。数据传输使用局域网传输，设备采用网口通讯，传输线选用屏蔽线可提高对静电感应引起噪声的抑制能力。对于某些电磁干扰强、信号传输距离比较远的场合，采用光纤传输。

（1）线路敷设、设备安装的抗干扰措施。严格按照施工规范施工，强弱电线不并行敷设，按要求进行设备接地、线缆屏蔽层的接地、金属线槽和金属管的接地等。同时设备采取电磁兼容性设计，以消除或减少系统电磁干扰，使其能正常工作。

（2）设备抗干扰设计。采用嵌入式操作系统+Arm 芯片设计，元器件小型化设计，一体化嵌入式采集控制器替代离散的采控模块，使监控系统具有监测抗干扰性提高，数据采集准确率更高、稳定性提高等作用。

（3）软件抗干扰设计。在软件设计中，采用冗余技术、容错技术、标志技术、数字滤波技术提高系统抗干扰性能。