广播电视信号源系统及监控系统的设计

王慧英

【摘要】拥有独立完善的信号源系统以及监控系统，是广播电视能够发射安全播出的重要基础。而实际当中所开展的具有独立性以及完善性的广播电视信号源系统和监控系统的设计工作，在信号源系统方面主要应用的是光纤信号与卫星信号，将其作为主路信号源和备路信号源，在接收处理完成之后，在应急切换器的支持下，能够通过自动或者是手动的方式来实现信号源的控制和切换，将其输送到音频处理器当中，以此来实现声音信号的相应处理以及动态补偿，接下来将其转入发射机当中。对于监控系统来说，其主要能够分成两路，一路就是将来自于发射机的信号转化到显示器以及相关的监听设备上，这样相关的工作人员便能够图像以及声音对信号的稳定性进行判断;另一路就是利用开路来实现对广播信号所具备强度的实时监测，同时也能够在故障发生时及时地做出报警，能够有效降低工作人员的劳动强度。本文主要对广播电视信号源系统及监控系统的设计进行分析和探讨。

【关键词】广播电视;信号源系统;监控系统;设计

中图分类号：TN929                                  文献标识码：A                          DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.23.026

在实际无线发射台站日常管理工作的过程中，做好对信号源系统的维护以及管理是其中非常重要的一项内容。当前阶段基层无线发射台站存在许多方面的不足，例如其位置处于荒山远郊，专业人才缺乏，交通不够便利，在其中所含有的设备数量多并且种类繁杂，台站不能够实现对传输链路的有效控制，不具备足够的设备维护技术人员，所采用的监测手段不够先进，所以经常会出现信号中断等一些问题，基于此，不断地加大力度做好无线发射台站信号源系统的维护以及管理工作具有非常积极的意义。

1. 监测监控系统的基本结构以及设计需求分析

1.1 监测监控系統的基本机构

实际所开展的监测监控系统设计通常会应用SCADA系统，该系统主要包含了三个部分，分别为集中式、分布式以及网格式。其中集中式SCADA系统的特点主要表现在开放性差，和另外两种系统相比较，其功能要更弱一些;分布式SCADA系统所开展的设计工作主要建立于计算机PC化以及局域网技术的基础之上，对其的应用能够配置通信服务器、人机交互操作站以及服务器等;网络式SCADA系统结合了多种先进的网络技术，其的操作结构在分散化方面的特点表现较为突出。为了能够更好地满足实际对监测监控系统的设计需求，所采用的方式为客户机/服务器结构，通常可以将其划分为四个部分，分别为数据采集系统、数据通信网络、过程监控与管理系统以及相应的监测执行设备。

1.2 监测监控系统的设计需求

用户需求。要想能够更好地满足用户在监测监控系统方面的需求，需要能够基于当前阶段先进的信息技术以及自动化技术，根据发射台具体的播出任务，针对发射台子系统采用人员管理以及设备运行管控的方式。通过对监测监控系统的合理有效应用能够实现对发射台高效的遥测以及控制，采用发布远程调度指令的方式实现对数据的交换，能够对系统所发出的警报信息给予接受，以此来更好地管理设备运行过程中所表现的状态以及相关的环境监测数据，这样便能够为相关领导以及管理工作人员的监测监控系统访问上提供相应的便利，能够快速地查询想要了解的历史信息，将其作为相关决策的重要依据。

系统的功能需求。监控系统所具有的功能较为丰富，例如设备管理功能、数据管理功能以及数据采集功能等。其中权限认证功能需要能够对相关用户进行分级管理，需要相关管理用户拥有访问、修改数据和工作指令下达等相应的功能，而普通用户仅仅能够浏览指定内容;设备管理要求具备设备类型设定、对设备进行添加或者删除、能够对相关参数以及时间给予设定;设备自动化具备能够使系统按照规定的时间自动化开关发射台和对广播电视发射机进行主备倒换;实际上的发射台主要为分布式控制结构，数据采集功能的工作内容就是对发射机相关的工作参数进行采集，实现监控系统和发射机之间的有效衔接;设备在状态显示上除了需要对台内子系统工作站进行系统设备状态显示界面的设置，例如模拟量以及开关量等，还需要能够将工作状态给予有效地显示，将发射台设备在运行期间所表现的状态显示出来;数据管理功能需要对系统软件能够对每一台相关设备历史信息查询进行设计;报警功能的实现要预先进行一些相应报警参数的设置，这样如果系统在运行的过程中发生了相应的异常情况，那么便会及时作出报警。

2. 系统关键的模块设计

2.1 播出监控模块设计

对播出监控模块来说，监控主机为其最重要的一部分，其作用主要表现在对各级子系统模块互相的协调给予有效控制，监控主机包含了信号监测子系统以及时钟报警子系统等。

发射机监测监控子系统。该系统需要具有良好的监测以及控制功能，监控主机给予相应控制的前提之下，通过对数据采集以及倒换控制器的应用来开展一些工作。数据采集器的功能便是对发射机的具体状态给予有效的监测，而倒换控制器能够在节目发射机转换方面发挥非常重要的作用，如果实际当中发射机并没有足够的数据接口，那么便能够把串口通信数据采集板在数据采集器以及发射机中间部位进行安装。

信号监测子系统。信号监测子系统包含电视节目多画面监控以及音频广播监测两个部分，此子系统的构成部分主要有多路电视解调器以及一些相应的监测设备。能够进行多画面监控主要是由于视频音频监控设备以及音频幅度监测设备的支持，以此来对视频以及音频的信号所具备的质量给予有效地监测，实现了对视频音频切换器能够在多种信源条件切换功能的有效控制。

信源切换子系统。其的功能主要表现在音视频分配以及音视频切换。其中的音视频分配功能的发挥需要建立在音视频分配器的支持下，而音视频切换功能使利用音频切换器来实现，通常每台切换器含有三组输出信号，其中的一组能够和电视发射主机以及调频发射主机互相对应，第二组输出信号会和电视调频发射备机互相对应，另外的一组输出信号主要应用在音视频编码监测的过程当中，对于信号的选择可以通过对音频切换器的利用而智能化完成。

时钟报警子系统。对于播出监控模块要进行开关机时间的设置以此来实现开关机自动化，此项功能能够利用時钟报警系统所具备的定时功能来完成。并且，由于监控模块所给予的控制，播出监控模块也能够具备相应的短信报警以及声光报警。这里所说的短信报警明确来说就是采用短信的形式来使信息能够传输给有关工作人员，对于声光报警来说，其通常会包含两个部门，分别为报警指示灯以及音响。

2.2 环境监测模块以及以太网设计

对于环境监测模块来说，其的功能主要表现在能够对发射台机房的内部和所处在的环境以及设备设施方面的相关情况给予有效地监测，如果实际发生了相应的异常，那么其会及时发出报警。此模块在智能化数据采集模块的支持下能够有效地采集相关视频信号、温度以及湿度等一些相关信息，其所具备的良好的监测预警功能的发挥主要依靠以太网以及监控主机的连接。

以太网主要包含了交换机以及服务器。需要保证广播发射台的以太网能够和外网完全隔绝，这样才能够为监控网络所具备的安全性提供有效地保障，此外，以太网端口数字双向传输及还能够在发射台交换机与播控机之间的连接方面发挥非常重要的作用，以此来更好地发挥远程监控的功能。

3. 信号源系统

3.1 信号源

发射台在实际当中的应用主要表现为连续性，所以对其应该配置不低于两路的信号源，一路信号源作为主用，而另外的信号源作为备用。光纤信号在实际进行信号传输的过程中不会造成过多的损耗，传输频带以及信号的幅度具有较强的平坦性以及稳定性，其受外界环境的影响较低，所以实际当中通常会将光纤信号作为主用的信号源。而卫星信号主要为开路接受，其比较容易受到外界环境的影响，比如天气变化，所以通常会将卫星信号作为备用的信号源。

3.2 阻抗匹配器

阻抗匹配器在实际当中的作用主要表现在两个方面：分别为阻抗匹配以及对电平的大小进行控制和调节。光纤信号解码器与卫星接收机相比较，其之间所解调出的音频信号幅度之间存在相应的不同，同时其之间的输出阻抗也存在很大的差异。如果光纤信号和卫星信号接入了阻抗匹配器，那么便能够有效地转化成信号幅度和输出阻抗都相同的标准信号。实际上的阻抗匹配器的能够进行多路的输出，在这当中的一路能够作为信号源，剩余的都能够作为取样信号，比如信号源监听。

3.3 音频应急切换器

如果实际当中出现了一路信号中断方面的问题，那么按照预先所设定好的时间，音频应急切换器在这时便能够通过声、光的形式进行报警，使值班工作人员能够了解情况。如果预先对音频应急切换器进行了自动方式的设置，那么这个时候其便能够实现向备用信号源的自动切换，如果实际的备用信号源在运行期间，主信号源恢复了正常的状态，那么切换器也能够自动地切回主信号源，由此便很大程度减少了对信号切换所需花费的时间，特别是如果需要展开多路信号的切换，也能够有效地减少发生切换错误的情况。

3.4 音频处理器

音频处理器在实际当中的主要作用就是实现对声音信号的有效处理，其特点表现在，如果实际当中的输入声音信号幅度超出了所规定的范围，那么就算继续提高声音的信号幅度，实际所输出的信号幅度也不会发生任何的变化。保证声音信号能够处于一个可调的范围当中，实现其有效的补偿以及动态压缩，由此来防止节目的不同而导致响度方面存在较大的差异，同时也能够避免声音信号幅度发生一瞬间大幅度增大的情况，导致发生机出现过调制，而使得发射机为了实现自我保护而自动关机。对于音频处理器来说，其能够在缓解中波发射机慢调制度工作与正常运行之间所存在的矛盾方面发挥重要的作用。

4. 信号源设备的管理以及维护工作

实际上所开展的信号源设备日常管理以及维护工作的主要内容包括以下几个方面：设备的技术维护、管理制度、设备运行环境的维护、对设备所出现故障的及时处理以及所制定相应的应急预案。一般来说，信号源系统设备日常所开展的维护以及管理工作的特点主要在以下方面表现较为突出：第一，预见性。需要能够在故障发生之前就完成相关管理制度的制定，同时保证所制定制度的合理性以及完善性，以此来更好地避免故障的发生，对所出现的轻微故障问题给予及时地解决，防止其逐渐恶化而成为严重故障，提高故障问题解决的难度;第二，安全性。需要在维护设备稳定可靠运行方面制定具有针对性的应急措施，结合具体具备的条件最大程度应用冗余设备减少解决故障问题所消耗的时间，以此来为设备运行的可靠性提供有效的保障;第三，责任性。在设备的维护方面制定相应的包机制度，能够使每一个相关人员都能够明确自身的责任以及义务，在工作的过程中能够始终保持警惕;第四，“群防群治”性，此方面的特点具体来说就是需要有效调动相关技术维护以及值机工作人员在工作开展过程中所表现的积极性，使每个职工都能够具有良好的防范意识，对故障进行全方位的分析以及解决。

日常维护为信号源设备日常工作开展过程中非常重要的一项内容，实际所开展的设备维护管理工作对以下手段的应用较为广泛：第一，定期开展巡查以及检查工作，巡查的主要工作内容就是观察指示灯所表现的情况，听有没有异常声响的发出，闻是否存在异味，摸温度是否正常。检查的主要内容就是对设备除尘情况的检查以及每个月对备用信号情况的检查;第二，需要在每次开展巡查以及维护工作之后将检查情况完整准确地记录下来;第三，对于即将所要播出的重点事项，需要预先做好信号源系统的检查工作，保证其能够稳定可靠的运行，同时在备品备件、预案以及器材方面做好充足的准备。

5. 信号源系统容易发生的故障以及解决措施

仔细观察人机交互界面警告指示灯所表现出的状态，或者从计算机上了解相关的告警信息，将其和与相关的告警信息流程图结合在一起进行分析，便能够对故障所存在的位置的大致范围进行明确。接下来便可以应用相应的方式对所存在故障进行精准的定位，以此来开展故障的排除工作。当前阶段应用比较广泛的处理方式为替换法。此种方法在实际当中的应用主要是采用一个能够正常运行的器件来替换认为有可能发生故障的器件，以此来更加高效的进行故障的定位，进而有效的进行故障的解决。这里可以应用的器件有很多，比如一个线缆、芯片或者模块等。替换法在传输外部设备所存在的故障方面的解决较为适用，比如交换机以及光纤等，也可以有效地应用在能够对故障有一个相应的定位之后，对设备以及模块等一些问题的排除。如果认为其中有设备存在问题，那么可以对设备能够正常运行的同种类型器件进行对调，以此来判断设备所存在的故障有没有发生转移的情况。在实际进行设备器件替换的过程中，需要预先做好防静电工作，同时保证断电。

6. 监控系统

6.1 循环监听系统

在发射机当中所取样的高频信号，在多路解调器的支持下使其转化程音频信号，接下来将其传输到循环监听器当中，便能够达到多路广播循环监听的目的。在循环路数以及循环时间方面能够进行相应的调整，同时也能够采取手动或者自动的方式对其进行切换，以此便能够一定程度降低值班工作人员的工作量。

6.2 调制度监控器

通过检波完成之后的高频信号能够转化为音频信号，以此可以传输到显示器上，呈现出相应的光柱图，通过对光柱所发生的变化便能够有效判断出调幅度大小的情况，使声音所发生的变化能够通过图像的方式而展示出来，以此来对其进行更为直观以及形象的观察。如果实际当中的发射机表现为无功率以及无调制度的状态，那么光柱便会直接消失，同时发出警报。调制度监控器所存在的不足之处主要表现在，如果实际当中的功率较小，那么其便不能进行报警。另外，在报警的时间方面无法进行调整。基于此，在本次所开展的设计当中添加了发射机场强以及调制度监测仪。

6.3 发射机场强、调制度监测仪

该设备主要应用在广播发射台当中，其的作用主要表现在能够对发射场强以及调制度进行实时的监测，同时能够以LED光柱的方式在屏幕上显示出来，如果实际当中的场强以及调制度小于预先的设定值，那么其便会进行声、光报警，以此来引起用户的注意。本次所开展的设计工作所应用的发射机场强、调制度监测仪所拥有的四个监测通道是相同的，能够在同一时间进行四部发射机的有效监测，用户能够对各个监测通道所开展监测的时间进行设置，这样其便能够在发射机工作的过程中进行有效的监测，其余时间便停止监测，以此便能够有效的防止在停播无信号的过程中出现错误报警的情况。监测仪所具备的功能不仅仅只表现在信号场强以及调制度功能的有效监测，其同时也能够应用在音频解调输出方面，以此在音频监测以及监听方面提供相应的支持。

7. 结束语

本文主要对我国所拥有的相关发射台信号源系统以及监控系统展开相应的对比，对其开展了更为深入的探索和研究，以此来开展广播电视信号源系统和监控系统的设计。将该设计应用在实际的安全播出当中，此信号源和监控系统在稳定性以及可靠性方面的表现较为突出，所以整体效果还是比较理想的，希望能够对广播电视发射台展的安全播出工作提供一些帮助。

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