调频电视发射台播出机房自动监控系统设计研究

山西广播电视无线管理中心 杨 敏

调频电视播出台的主要作用为保障广播电视节目播出的稳定性，增强诊疗设备故障的能力，避免设备故障耽误演播的时间。现阶段，广播电视数字化覆盖工程已经获得阶段性的成果，发射台站的数量呈现几何倍数的递增，各种设备的数量也逐渐增加，增加工作人员的压力。所以应该提高调频电视发射台播出机房的自动化水平，构建动态化监控的系统，认真落实研究工作。

1 播出机房自动监控系统的演进过程

在传统的模式中，要以计算机为基础开展自动化工作，利用计算机进行逻辑运算并对输出信号进行控制。如果网络不稳定或者计算机设备遭到破坏，自动控制系统将无法运转，系统处于崩溃的状态，将直接影响节目的正常播出。又采用分布结构模式，把数据采集控制器设置在需要监控的设备旁边，把监控设备服务器设置在值班室。现阶段，应用最频繁的监控技术就是远程监控模式。以台站为基础进行探讨，利用太网把机房内的设备构建联系，实现互联的效果。与此同时，可以把利用太网把区域内的所有发射设备建立连接，这样就能实现远程管理的目的。借助协议中的错误ARP和校验机制就能提高通信的安全性和稳定性。

2 自动监控系统网络构架模式

第一，C/S架构，这是一种服务器/客户机的架构。它主要由两部分组成，服务器负责对数据进行管理，客户机负责实现客户的交互工作。它的安全性较高，存取工作较为稳定，能在最短的时间内进行响应，提高数据的利用率。但是这种构架的通用性不足，需要进行深入设计和开发。第二，B/S架构，这是一种浏览器/服务器的架构。它是与网页同步发展的网络构架模式，浏览器负责实现服务器与用户的交互工作，服务器负责逻辑运算工作。借助以太网，这样人们就能打破时间和空间的束缚借助不同的权限对数据库进行操作，提高数据库的安全性。第三，把C/S架构和B/S架构进行整合，实施远程监控的模式。这样就能整合这两个架构的优点，远程采集设备运行的数据，并进行实时监控和查询。

3 系统设计

3.1 前端信号选择

信号源借助音频视频切换器从三路进行输出，与视频音频监控仪和主体、备份发射机构建联系。切换器具备输入信号监测和环通、自动切换以及断电直通的功能。第一，视频监测时，监测单元能判断视频的状态，是否进行同步播出，并对黑场进行检测。如果不存在视频或者视频没有处于同步状态时，就会立即进行预警。从正程开始进行信号检测，当其低于阈值的时间超过限定的数值，就会出现黑场。也可以结合用户的实际情况调整信号检测的延时时间，避免在正常较暗的画面出现操作失误的情况。第二，音频检测。一般情况下，音频信号的阈值电平是－33dB，但是如果输入的时间晚于限定的时间，就预示着出现音频信号遗失的问题。用户可以根据延时的时间进行调整。

3.2 信号监控

信号监控设备主要由矩阵系统、视音频监控仪、电视墙、多路电视解决调器组成。它能够进行独立运行，利用视音频监控仪对电视播出过程中各个环节节点进行监控，采取分割显示的模式，对播出的质量进行把控，并实时录像。如果信号出现异常的情况，就能利用主体、备份发射机进行切换操作，利用Ethernet进行通信，打造统一控制的目的。还能把异常状态传递给主机。

第一，信号监测。1号视音频监控仪对电视节目的三套信源进行监测；2号视音频监控仪实施切换输出操作，获取经过电视调解器调解的信号并进行监控。首先，进行分割显示。视音频监控仪具有64路视频音进行数据采集工作，获取的数据以分割的模式进行展现。每一个被分割的窗口中具有一路信号，其中包含节目信息、视音频等。其次，检测异常信号。视音频监控仪根据设定的参数，判断每一路信号的运行参数是否超过限定值。判断是否存在视频信号、是否处于同步的状态、是否存在静帧或黑场的问题；结合报警门限值对音频信号进行判断。用户可以结合音频信号的数据情况在设置窗口对门限值进行检测。

第二，控制前端设备。视音频监控仪要想控制主备切换器就需要使用通信接口进行操作，切换器具有自动和手动这两种模式。首先，手动模式。视音频监控仪配置远程切换板，使用鼠标点击控制面板，这样就能实现远程遥控，它的使用模式与其他面板相同。其次，自动模式。如果信号处于异常状态，视音频监控仪发出报警信号的时候能对实际的报警情况进行评估，判断是否需要向切换器下达控制的要求，实现通道切换的效果。三种可能出现的报警情况以及对应的措施为：（1）存在着不同步或者无信号状态，比如，出现静音、黑场或者静帧等。这时只会报警不会对前端进行处理。（2）如果选择的信号源前端没有处于正常情况时，应该按照由主体到备选的顺序对信号源进行检索，视音频监控仪会下达切换指令，确保回到正常信号源处。（3）三路信源都不存在异常情况，但是主备切换设备无法正常地运行，这个时候视音频监控仪会下达断电直通的要求，这样主备切换设备就能处于直通的状态并且内部没有电流通过，电视节目能够安全地播出。

第三，录像和回放。视音频监控仪采用70～4096kbps的码率对每一路的信号进行录像，能连续140h对8路信号进行录像。如果磁盘中容量不足，系统就能自动清除早期的视频。

3.3 发射机监控

发射机监控主要囊括对系统的开关机情况进行监控，监测工作的状态、自动化切换以及控制等。监控主机能对发射台监控设备进行辅助，实现自动化控制的目的。

第一，探究发射机工作情况。状态监测仪器能对设备工作状态进行把控，明确其是处于工作状态还是报警状态。

第二，倒换控制和自动切换。当整机或者激励器出现故障的时候，系统就能进行切换和控制工作。主机设备出现切换时候会把发射天线倒换到备用的设备上。（1）激励器切换。它由主控制机组向状态切换设备向激励器下达切换指令，而状态监控设备利用串口就能实现切换工作。（2）主备机自动倒换。发射机状态监控设对发射机开关进行控制，发射机对控制器开关进行倒换，两个设备进行协同配合。借助硬切开关发射机的自动倒换控制器就可以根据需求有效切换自动或者手动模式，如果处于应急状态就能转换到手动模式，确保系统处于安全状态。自动倒换运行图1所示。

图1 自动倒换原理

3.4 温度监测

进行温度监测的主要目的为避免发生设备短路情况，如果线路过热可能导致安全问题。在测试发射机温度时，利用串口就能掌握出风口和进风口温度，把测量结果发送给主机，进行信息采集工作，如果存在异常情况，系统就会报警。

3.5 报警

报警主要由三部分组成，即发射机监测报警、信号监测报警、温度报警。第一，发射机监测报警。主要是对发射机的反射功率、功放输出功率、系统驻波比以及输出功率进行监控，当监控的数值超过限定的范围时就会发出对应等级的警报。工作人员能在第一时间掌握异常情况，采取对话框和信息等报警模式，结合影响程度分为三个级别，其中一级最为严重。比如，黄色、橙色和红色这三个信号灯分别代表三种报警，管理人员可以结合实际情况采取对应的解决措施，确保电视节目安全播出。第二，信号监测。一级报警为三路信源或者经过解调器的视频、音频信号超过限定值。二级警报为两路信源或者主信源的视、音频信号超过限定值。三级为备用信源超过限定值。

结论：综上所述，信息化时代已经来临，应该在利用智能手段对调频电视发射台播出机房进行把控，采取自动化的监控模式，并逐步拓展到电视节目领域，确保电视节目能安全播出，增强其可持续发展能力。