广播电视无线发射台站远程监控系统架构设计

韦德全

（西畴县县委宣传部无线发射台，云南 文山 663500）

0 引 言

随着近年来我国广播电视无线产业的不断发展进步，国内每年有大体量站点建成并投入使用，所需的监控设备数量和建设规模与日俱增，部分旧的建设系统由于建设运行时技术较为落后，往往在与新广播电视无线发射系统匹配使用时存在诸多问题，包含过度依赖中控单元而无法进行自主化管理、系统实践利用性较差、系统数据利用效率较低、数据结构设置不合理、监控中心服务器集群技术落后以及业务操作切换时间过长等诸多难题，严重影响了广播电视无线发射台监控水平的快速提升[1]。另外，近年来随着国内云技术产业在各行各业的不断发展，云技术作为前沿技术，在广播电视无线发射过程中也有较为广泛的应用。因此，本文对广播电视无线发射台站远程监控系统架构设计的探讨和研究，具备重要的理论意义和现实价值。

1 广播电视无线发射台站远程监控系统设计原则

广播电视无线发射台站远程监控系统的设计过程，应严格秉持先进性、可靠性、智能化、可扩展性以及安全性等诸多原则。

先进性是指引进国内外先进技术工艺、设备和管理体系，采取先进的网络连接技术将内网与监控网络连接，确保广播电视无线发射台站远程监控系统使用效率的最大化提升。同时，可建立监控系统的私有云管理平台，利用硬件资源优化、软件架构优化等转变整个广播电视无线发射台站监控系统的管理机制，优化传统模式下垂直业务管理方式带来的效率不高的弊端[2]，以水平集成化的业务管理机制满足业务快速增长的需要。

可靠性是指在整个网络监控体系的架构设计中，应避免出现影响系统整体运转的事故点，尽可能地降低系统中不同软件或硬件之间的相互依赖性，避免不同模块之间连接性过于紧密而导致全局故障。

智能性是指整个系统架构应更广泛地收集设备数据、维护知识甚至是相关管理思路等，为技术维护人员提供决策管理办法。

安全性是指广播电视无线发射台站远程监控系统应有效远离病毒攻击或其他黑客攻击，人员操作权限应独立、分明，达到信息安全等级保护需要。可扩展性是指在未来的快速发展过程中，监控系统具备获得数量上的扩展和功能上的扩充潜力和发展空间。

2 广播电视无线发射台站远程监控系统架构设计

2.1 站内监控架构

站内监控架构主要应用分布式的扁平化监控管理技术，进一步提高整个监控站内的自动化管理水平。设计的系统架构如图1所示。为最大限度地避免远程监控系统内部不同设备之间逻辑结构过分集中于某一中控单元或总控单元，从而出现工控计算机出现故障而导致系统崩溃等问题，应将控制逻辑尽可能地下放至不同子控制单元。例如，将发射机的“1+1系统”或电力采集控制器系统等下放至不同模块结构中，保证相互之间依赖性的降低。同时，在设计时可采取工业控制中常见的集散控制系统为处理器，网络监控系统的核心基础采取控制模块，秉持功能分散和操作集中显示等诸多原则，在总控单元功能达成的基础上，避免子控制单元功能的无限扩大[3]。此外，站内监控设计应确保底层不同的控制设备之间尽可能地直接与被控制的小单元相互联系，而不经过网络结构体系的交换设备，避免网络结构设备故障而造成整个监控系统的故障。同时，在控制系统设计中，应配置某一计算机作为数据信息的前置采集设备，加工和处理整个监控体系中不同设备的状态甚至是预警信息等，最后整体上报至总监控平台，最大限度地降低网络传输数据量，从而减轻总控平台的数据处理压力，为站内运营维护提供远程测试使用的冗余设备。

图1 系统架构示意图

2.2 站外网络架构

目前，远程监控系统的站外网络架构主要采取基于TCP和IP通信协议的网络通信模式，其可靠性将直接影响整个网络监控体系的监控效果和监管安全。就可靠性来说，网络监控系统的站外网络架构模式可采取不同路径的网络传输机制，例如，利用专线私网或者自制数字微波网或公共网络等主动模式，利用路由器优先级别的高低筛选可利用的路面链路发送数据，确保参数安全；系统设置可采取专线私网的方式，避免该监控系统的数据传输受到外界环境的不良影响，确保监控数据和信息传递的可靠性和稳定性。此外，站外网络架构设计还应充分注意路由器使用规则和访问机制的设置禁点，确保广播电视无线发射台站远程监控网络体系的安全。站外网络架构如图2所示[4]。

图2 站外网络架构示意

2.3 总平台硬件架构

总平台硬件架构以云平台为底层架构支撑进行顶层设计，该技术通过广域网或局域网上硬件设施参数的虚拟化设置，将大体量的硬件设施抽象软化为能被计算机系统快速识别的参数资源，从而将硬件、软件或是其他网络资源等统一结合，实现资源之间的高度共享和数据之间的大容量存储与处理等的托管功能。该技术在总控平台上的服务对象是监控数据信息，因此，首先应确保监控数据的安全传输、数据传递稳定性和可靠性。因此，建立私有云体系，是确保远程监控系统监控功能和管理目标实现的不二选择。建立私有云监控平台后，技术管理人员可通过融合，将整个监控系统内部将使用到的资源存储于网络体系中，避免某一计算机受到外网攻击时产生信息泄露，甚至可利用私有云监控平台，随时随地接收中心数据平台的调查和控制等，由此提升网络监管体系的利用效率，且有效降低监控系统的维护难度[5]。

2.4 软件架构

广播电视无线发射台站远程监控系统的软件架构设计，传统模式下绝大部分采取客户端/服务器（Client/Server，C/S）架构设计模式，主要利用该架构设计更加固定的用户群设置功能，增强整个监控系统对数据使用安全的控制能力，减少数据传输过程中的延时。但随着近年来服务器、交换机等硬件设备通信能力的提升和软件技术研发水平的快速增强，浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）架构体系在网络平台中的使用范围逐步增大，其具有运营维护管理成本较低，且终端使用便捷性和安全性较高等诸多优势，使其在与C/S架构体系的竞争中获胜。因此，浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）架构体系成为当前广播电视无线发射台站远程监控系统的首选。

在软件设计方面，应考虑移动客户端内置数量、设置位置和具体的连接方式。由于现阶段智能手机的普及应用范围远远高于其他电子设施，因此应充分利用智能手机监控系统和移动设备，形成相互联合的物联网体系，打破现有广播电视无线发射台站监控系统的运维管理模式，改变现阶段的管理理念。技术人员可通过智能手机移动终端对监管画面中的数据进行抓取，了解站点内置设备的运行参数、运行状态和其他数据，并将收集到的数据与平台内的标准数据进行对比，数据差异过大时自动发出预警推送信息，做到整个监管范围内“人人监管、随处监管、纠偏对比”，降低总控平台管理人员的监控压力，获得监管工作的主动权。此外，在系统设备的维护过程中，监控人员还可进一步通过智能终端了解监控体系中的故障信息，通过私有云平台的专家系统给出的设备解决对策或解决方案，解决并维护故障设备，且将故障设备的维护检修记录上传至私有云平台，作为专家数据库良性循环和反馈的数据来源，为积累后期经验添砖加瓦，从而提高广播电视无线发射台站远程监控系统所有技术人员的维护管理水平。

3 远程监控系统的主要功能实现

3.1 运行综合管理平台

广播电视无线发射台站远程监控系统的综合管理平台运行，主要是对站点内部不同的监控模块和整个监控系统的运行处理过程的统一管理和监控。不同模块之间通过网络交换设备连接到同一局域网中，核心业务的自动化管理模块能够通过不同模块之间发生机制的自动控制，实现相关点之间的联合行动，从而为监控网络体系中相关管理功能的实现提供技术支撑。

3.2 核心业务自动化

核心业务的自动化管理模块主要包含信源的切换管理、系统发射机的自动化监控体系、信号的自动监测和管理的自动化控制等诸多部分。通过对信号监测系统的分析可知，信号监测网络系统监测前端主要采用嵌入式的混合结构模式，利用多通道、多任务甚至是多功能的刀片结构设置为其基础，任意一刀片结构设置均采取嵌入式微处理器核心架构设计，通过对整个监控网络体系覆盖范围内的射频技术、模拟信号甚至是数字信号的综合处理，实现对广播电视无线发射台站远程监控网络体系中所有数据的管理。

4 实际应用

以笔者所在单位为例，介绍监控系统的实际应用，部分监控设备如图3所示。监控系统包括 50 kVA的柴油发电机、双电源切换器、UPS自动电源配电柜，两台数字化300 W无线发射机和6台多路电视卫星接收器，分别接收中星6A和中星6B卫星信号，并且接入编转码器、复用器、码流切换器、码流分配器等设备，再通过四台300 W主备用发射机发送到50 m高的铁塔上供县城用户接收24套数字电视节目，6套调频广播节目由8台调频发射机、14台数字卫星接收机担任发射工作任务，总共有8路调频信号从台站发出。

图3 部分监控系统设备

5 结 语

广播电视无线发射台站远程监控系统在设置过程中应秉持可靠性、数字化管理以及智能化控制等诸多基本原则，确保系统架构设计的科学性与合理性，同时应加强对广播电视无线发射台站站内监控系统、站外网络架构、硬件架构以及软件架构等的设计与优化，不断增强远程监控系统的管理功能和业务自动化处理功能，为广播电视无线发射台站远程监控管理水平的快速提升打下更扎实的技术基础。