基于C/S 和B/S 混合架构的无线发射台自动化综合监控系统设计与实现

朱建平

（宁波广播电视集团，浙江 宁波 315000）

0 引言

随着计算机技术、网络通信技术、信息技术的飞速发展，依托多种技术开发的计算机集成综合监测控制系统在各行各业得到了广泛应用。所有广播电视无线发射所用的传输、发射等设备在出厂时都自带监控数据口，尽管设备出厂时的数据接口协议并未统一，但绝大多数都使用RS-232、RS-485、CAN 总线等常用传输协议，这些都可以通过数据转换设备转换成TCP/IP 协议接口，直接运行于计算机网络中，为综合监控系统的开发提供了便利，降低了开发成本，提高了系统的运行可靠性、稳定性、兼容性以及可扩展性，最终实现数据、控制网络的集成统一和自动化控制，极大地减轻了值机人员的工作负担[1]。

1 监控软件体系架构

监控软件体系架构可以分为基于点对点控制模式的客户端/服务器模式（即C/S 架构）和基于网页服务器为中心的浏览器/服务器模式（即B/S 架构）。

1.1 C/S 架构

C/S 架构由客户端和服务器组成，服务器的功能只是保存数据。该模式中，数据通信和控制是点对点进行的，无需经过服务器就能读取数据。C/S架构基于两层分布式结构，具有系统响应时间短、实时性好的优势，必须安装专用客户端，能有效保证系统的安全性[2]。

1.2 B/S 架构

B/S 架构是随着Internet 技术兴起的，是在C/S架构上进行了改进的三层分布式结构，由浏览器、Web 服务器以及数据服务器组成。浏览器为用户提供软件界面，并向Web 服务器提出请求，数据库服务器执行数据操作并将运行结果提交给Web 服务器，Web 服务器利用HTTP 协议将结果显示在Web 浏览器上。

2 混合架构综合监控方案

宁波广播电视发射中心发射三体自动化综合监控系统主要由设备监测服务器、流媒体漫录服务器、音频监测服务器以及两台设备监测客户端电脑组成。其中，设备监测服务器、流媒体漫录服务器、音频监测服务器采用B/S 架构，两台设备监测客户端电脑上安装基于组态软件的C/S 架构实时监测软件。

2.1 设备监测服务器

设备监测服务器的主要功能是对供配电系统、温湿度、水浸、发射机实时状态及告警信息进行数据采集存储，同时根据设置定时发送开关机指令并确认操作结果。设备监测服务器的逻辑架构如图1所示。

如图1 所示，将设备不同的数据统一转换为TCP/IP 网络数据接入交换机，实现不同设备与设备监测服务器的数据通信。在保证系统稳定可靠性前提下，兼顾经济性、尽量减少数据转换设备和重复布线的原则，对温湿度、水浸设备数据的实时性要求并不是很高，因此温湿度和水浸设备数据接口用总线进行并接，不同设备通过不同地址码实现数据的轮巡访问；供配电及发射机的数据实时性要求较高，还涉及一些控制指令的传输，因此每台设备均用独立的协议转换设备进行数据转换（支持TCP/IP协议的直接接入交换机），这样即使某一数据转换设备故障，也不会影响对其他设备的监控，同时也兼顾了数据传输的实时性[3]。

图1 设备监测服务器系统框图

2.2 流媒体漫录服务器和音频监控服务器

流媒体漫录服务器的主要功能是将音频监控中各个监控节点的节目内容按照时间要求进行实时录制，音频监测服务器的主要功能是将各监控节点音频信号转换成电平值，以便监测客户端以柱状条形式实时显示，同时对各监测点监测时间进行设定，保存客户端回传的异态告警信息。系统架构如图2 所示。

如图2 所示，信源节传系统中传输的AES 数字音频信号无法直接通过TCP/IP 协议传输，同时为了更高的传输效率和实时性，将各节点的数字音频信号通过转换板卡以UDP 组播形式在网络上传输，为漫录服务器和音频监测服务器数据服务。

图2 音频监测漫录服务器系统框图

2.3 混合架构监控框架

以上3 个基于Web 端的服务器为数据的存储和参数等配置信息建立提供了平台。对于人机交互的监控画面，考虑到对设备远程操作及监控数据实时显示有更高的安全性和更快的响应速度需求，采用基于组态软件的C/S 架构软件客户端，同时配以WebSocket 软件完成服务器与客户端之间的数据交互，形成融合C/S与B/S两种架构的综合监控系统[4]。系统架构如图3 所示。

图3 混合架构监控系统框图

2.3.1 数据通道隔离与单向互访

由于TCP 和UDP 协议在传输模式上有本质的区别，这两种协议在同一交换机网络同时传输时会相互影响，使网络拥堵、数据丢包严重，最终造成网络不稳定。为了解决这个问题，在交换机中划分不同的VLAN，使设备监测的TCP 数据和音频监测UDP 数据隔离开来，同时在交换机音频监测VLAN下设置VLANIF 地址作为设备监测服务器的网管地址，从而实现设备检测服务器对音频漫录及监测服务器的单项访问，集中通过设备监测服务器对监控系统的全局参数进行设置。

2.3.2 客户端与服务器间数据下发与上传

宁波广播电视集团综合监控系统结构如图4所示。

图4 监控系统总体框图

基于组态软件开发的发射机房综合监控系统通过网络读取前端设备的实时数据，通过软件界面直观显示给用户；WebSocker 软件一方面将Web 服务器上对发射系统、音频、电力、环境等数据的监控参数下发给客户端，另一方面将客户端中的操作指令、指令操作返回数据、实时告警信息等数据上报至Web 服务器，通过服务器写入本地数据库；Web服务器通过网络读取前端设备数据，并将数据直接写入数据库[5]。音频监控软件界面如图5 所示，设备监控软件界面如图6 所示。

图5 音频监控软件界面

图6 设备监控软件界面

3 结语

本文以软件架构为切入点，分析了宁波广播电视发射中心发射三台机房综合监控系统运行原理。本系统自开发完成并投入使用已有一段时间，目前各项功能正常、运行稳定，实现了发射机房自动化监控为主、人工确认为辅的工作模式，大大提升了发射台安全播出的工作效率。