5G在发射台机房自动化监控中的应用

山东省广播电视局泰山转播台 韩 波

本文介绍了5G工业物联网下机房远程监控和周边相关技术应用，分析了监控系统组成、监测环节的各项步骤，预判可能出现的问题并给出了科学的解决办法。实践表明，监控自动化的运用降低了人力资源成本，提高了各类设备的工作效率，具有一定的推广价值。

广播电视发射机房的自动监测和控制是要用先进的计算机网络技术，对管理范围内的广播发射机系统、机房动环系统在统一平台下智能控制。为提高广播电视节目无线覆盖的信号质量，实现发射台站播出自动化、智能化工程的规范管理，广播电视无线发射台站积极探索在5G工业物联网下，开展发射机房远程监控的开发和应用。广播电视发射台站建设使用自动化播出、监控、监测与管理系统，提升工作效率，是当前信息化社会发展的必然趋势。

5G工业物联网下机房远程监控，综合利用无线通信技术、自动控制技术、传感技术等智能监控机房动力和环境（设备工况、空调、环境温湿度、视频监控、门禁、消防系统等），实现异地运维、远程管理，24h监管设备，发现异常及时告警。

对监测信息可以通过5G专网回传，值班人员通过接入终端（手机、Pad等）实时查看机房整体情况。出现故障时，可以通过App推送监测反馈信息或者MOS发送短信提醒。需要多人同时解决问题时，5G网络的大数据传输可以提供流畅的高清视频会议，协同处理。5G网络传输内容限于监测信息，对操控权限的信息与5G公网隔离。对于接入用户的认证需要设置必要的身份认证体制，并制定严格的管理制度约束权限内的用户，为发射系统安全播出提供坚实保障。为了防止伪造访问用户的身份，同时使用多个认证方式对用户的身份进行校验。

1 监控系统组成

感知层：机房摄像头、电压表、电流表、温度计、湿度计、风速仪等相关传感器对CPU、电源、风扇、网卡、电池、机房温度、环境、监控视频等目标数据进行采集。

传输层：连接感知层设备入网，采集目标数据，通过5G网络上传至云平台，执行上位机命令，实现设备远程控制。

控制中心：数据分析处理、实时监测、异常告警提示、远程设备控制。

监控系统示意图如图1所示。

图1 总体系统图

2 监测环节

机房信源监测系统主要包括信号源信号监测和播出反馈信号的监测。根据信源传输流程，信号监测分为四步监测，第一步为台站所有接收的信源，第二步为经编解码处理后的信源，第三步为复用后的信源，第四步为空收发射后的播出信号。所有监测信号接入至信号采集一体化设备，信源调度服务器通过访问接入交换机对采集的信号进行管理、记录、存储、调度、呈现。网络的架构主要以全IP化为主，将TCP/IP网络协议作为信息、数据、数字信号交互的根本路径，并采用统一的协议，为基于同一种架构的不同业务联系奠定基础。广播电视监测系统架构图如图2所示。

图2 地面数字电视广播系统架构图

监测设备对发射系统、节目传送系统等关键节点设备进行网格化监测，主要包含发射机监测系统、节目传送设备监测系统以及监听监看系统。可以监测识别设备加电自检启动、工作状态主备自动转换、数据采集传送、故障报警日志记录和相应的处理记录与门限保护功能。发射机本机测控系统主要有控制单元、激励器控制模块、功放控制模块及功率数据采集模块等组成。卫星接收设备及解码设备业务信息监测，报警的反馈和记录。监听监看对信源传输的各环节上大屏，并对空收的信号监看。对机房专用精密空调状态监测。远程控制开关机、调节温湿度。

电力系统监测要实现对发射机房内所有带相应数据接口的变配电设备状态数据的采集，并进行集中显示。变配电设备主要包括稳压电源、UPS、变压器、低压开关柜、低压配电柜等。

环境监测系统包括温湿度传感器、烟雾传感器、漏水监测器等数据的采集并集中显示。

温湿度的监测：在发射台站主要控制机房布置温湿度传感器，监测温度和湿度，保证机房环境处于国家标准范围内，满足设备正常运行环境要求。传感器的通讯接口满足国标协议要求，第三方软件开发接入平台。对于频率干扰较大的房间传感器注意防干扰，选择安装的位置要适应机房整体布局，避免安装在局部通风不良的位置，以免误报漏报。

漏水检测：在发射机房、发电机房等设置漏水报警器，以太网接入交换机。

感烟监测：在发射机房、发电机房等设置烟感报警器，机房通风良好，注意保护报警器，以免误报漏报。

大屏显示系统负责全面呈现整个系统的采集数据，包括信源的监测系统、设备运行状态监控系统、电力环境监测系统、机房动环的数据、监控软件控制界面等，图形化、数据化呈现以及其他拓扑信息。软件基于TS Over IP技术，提供了对广播数字电视内容监测、多画面组合显示、转码录像、数字电视传输信道码流监测、网络监管等功能。通过UDP协议，获取局域网络中的组播码流，便于信号的统一调度、多画面显示主机的配置，部署支持黑场、静帧、视频丢失、视频解码异常、彩场、彩条、台标丢失、视频加扰、测试图异常等视频故障监测，支持音频丢失、音量过高、音量过低等音频故障监测。大屏显示系统显示图如图3所示。

图3 大屏显示系统图

3 系统功能

可通过PC电脑端、手机端、大屏同步显示，依靠数据可实现整个管理的数字化、标准化，实现整体机房的智能运维和管理控制。

（1）远程数据监测，多中心发送，并在电脑上和手机APP端实时显示。

（2）设备管理集中化，远程采集设备运行数据来实现对不同地点设备的远程集中实时监控维护。

（3）实现设备提前故障危险预警、远程诊断分析，故障服务响应自动化，技术维护人员调度智能化，降低设备运维管理成本。

（4）历史数据记录查询、报警、趋势图、流程图及报表等。

对于所有服务器、编解码器、复用器、发射机等重要设备的日志存入日志服务器，并长期保存（一年以上），监控录像要保存半年以上。值班中心机房要有纸质值班表格记录，与监控日志统一。这些信息对相应权限人员开放，根据不同角色设置不同等级的访问权限，允许多用户同时登录访问和查阅。

结束语：自动化运维可以有效降低人力资源成本，并减轻相关人员工作量，提高工作效率。在广播电视安全播出保障工作中有效应用5G自动化监控系统，可以提高工作效率及运行质量，更好的保障系统稳定运行。从业人员自身应加强专业知识学习，利用智能化监测信通做好日常的维护工作。工作中不断总结思考，完善智能化方案，形成符合实际情况的高自动化水平、高稳定、高可用的系统，从而来提高发射台的工作效率、保障安全播出。在建设过程中，需要注重其扩展性、全面性、便捷性及安全性，利用好5G技术推动我国广播行业进入自动化、智能化时代。