广播电视发射台集中监控客户端系统设计

王建海

(介休市融媒体中心,山西 介休 032000)

0 引言

现如今,随着广播电视行业的发展,面临着广播电视无线发射台站数量持续增加与监管人员相对有限的矛盾。 只有推动无线发射台的集中监控管理,才能在满足当前广播电视行业发展趋势的同时,缓解乃至解决相关矛盾问题。 本文以某地区现有广播电视无线发射台站远程监控系统为基础,提出一种广播电视发射台集中监控客户端系统设计方案,为后续该地区无线发射台站集中监控客户端设计提供方案参考。

1 客户端系统总体架构设计

广播电视发射台集中监控客户端系统基于TCP/IP 通信协议,采用C#语言,结合Flash 动画视频技术共同完成客户端界面设计,系统后端数据库采用SQL Server 数据库。 具体系统设计以某地区现有广播电视无线发射台站远程监控系统为基础,结合远程监控系统基本结构,将远程监控系统的子系统分为发射机、信号源、环境、电力等4 个子系统[1];数据采集服务端通过采样和读取设备协议对各子系统数据进行采集,采集后的状态数据和告警数据封装成统一的数据帧格式,通过传输网络将数据传输至集中监控客户端系统,如图1 所示。

图1 广播电视发射台集中监控客户端系统基本架构

2 客户端系统数据采集与处理

2.1 数据采集方式

数据采集服务采集分析各子系统数据后,将所有采集数据封装在统一格式的数据帧内,再通过传输网络传递至远程客户端。 此过程中,无线发射台站上传数据的方式主要包括主动上报和查询响应两种。 其中主动上报是指台站定期向客户端远程主机上报实时数据;数据查询响应则是客户端系统将数据查询指令下发到指定设备端,设备端接收到数据查询指令后实施数据查询响应,并将查询结果反馈给客户端系统[2]。

2.2 数据采集器设计

数据采集服务器主要由数据采集器和数据采集程序两部分共同组成。 其中数据采集器主要用于向无法提供协议数据的台站设备进行状态数据采集,而数据采集程序则用于实现可提供协议数据的台站设备数据直接获取。

如图2 所示,台站设备待采集状态信号由数据采集器的信号输入口输入,当输入电压信号超过阈值时,则图中1→2 导通,进而实现4→3 导通,利用此原理实现台站设备状态信号采集[3]。 具体设计中,数据采集器主要用于发射机电源状态、激励器状态、功放状态等实时状态信息的快速获取。

图2 状态信号采集原理

2.3 发射机及子系统数据采集

2.3.1 发射机数据采集

发射机数据采集主要包括发射机入射功率和发射机反射功率两种数据,其中入射功率数据为设备到电感线圈之间的所有功率之和,直接反映发射机的工作状态;反射功率则是指未被负载吸收的入射功率。这两种功率参数均输入定向耦合器,定向耦合器根据功率输入和输出方向获取发射机入射功率和反射功率耦合直流电压。

2.3.2 电力子系统数据采集

电力子系统数据采集主要包括市电数据采集、发电机数据采集、UPS 蓄电池数据采集。 其中市电数据参数为三相电压值和三相电流值;发电机数据参数为电压、电流、油压、油位、水温、频率、型号等;UPS 蓄电池数据参数为输入/输出电压、输送电流、单节/多节电池电压、环境温度及输入频率等。

2.3.3 环境子系统数据采集

环境子系统数据采集主要包括电力机房环境数据、发射机房环境数据、信号源机房环境数据,主要监控环境数据为机房温度、湿度、明火、烟雾、门禁(视频)等数据。

2.3.4 信号源子系统数据采集

如图3 所示,信号源子系统主要接收信号包括卫星接收机数据、网络机顶盒数据、微波接收机数据以及光接收解码器数据,信号源切换器支持4 路数据的同时输入,并根据需求优先输出1 路正常信号,信号源子系统拆除程序对输出信号进行采集,采集数据输出至客户端系统后,用户可通过客户端系统访问4 路信号数据。

图3 信号源子系统结构

3 客户端系统告警分析与处理

3.1 系统告警处理流程

客户端系统告警处理主要包括告警信息分类、告警信息去重、告警信息关联、告警分级等流程。

(1)告警信息分类:告警信息处理模块对台站告警属性信息进行综合分析后,根据告警信息属性对所有信息进行分类处理。

(2)告警信息去重:告警信息去重机制为在台站设备产生告警信息时开始计时,在确认告警信息持续时间超过10 s 后判定告警信息真实存在;恢复正常判定则是在告警信息消失后开始计时,确认告警信息消失时间超过30 s 后则判定为台站恢复正常[4]。

(3)告警信息关联:台站内各种设备之间相互关联,经常会出现一台设备故障产生多条告警信息的情况,为更快速发现故障问题,客户端系统应对相关告警信息进行告警关联,以此筛选出真正的告警项。

(4)告警分级:根据告警信息对台站运行的影响程度实施告警信息分级。 设计中主要将告警信息分为一级和二级两个级别,其中一级告警会直接影响台站的安全播出,说明需要马上检修处理;二级告警则对安全播出影响较小,可根据实际处理。

3.2 台站告警上传及数据帧格式

告警设备数据帧采用“帧头+帧体”格式,其中帧头包含发射机的各类属性信息,帧体包含设备的具体告警参数信息。 设计中告警数据帧传输完整性检验采用CRC 循环冗余检验码,即接收端根据接收的告警信息末位两个字节数据判断数据完整性。

3.3 客户端子系统告警监控

(1)发射机子系统:根据数据采集器采集的发射机运行数据信息,实现发射机入射功率告警、反射功率告警、电源状态告警、功放状态告警、激励器状态告警、风机告警等功能。

(2)信号源子系统:根据信号源切换器、广播电视调谐器等信号源设备传输的报警信息,实现信号源切换器告警、广播电视调谐器告警功能。

(3)电力子系统:根据数据采集服务器采集的台站设备电力相关数据信息,实现发电机告警、市电告警以及UPS 蓄电池告警等功能。

(4)环境子系统:通过红外传感器、门禁视频传感器等多种智能传感器技术获取台站环境信息,实现温度告警、湿度告警、红外告警、入侵告警、烟雾告警等多种环境告警功能。

4 客户端系统资源信息管理

资源信息管理模块是以台站信息资源为基础,采用SQL 数据库管理系统和C++软件构建的资源信息管理系统,主要用于存储台站资源信息、信号源资源信息、电力系统资源信息、环境系统资源信息、发射机资源信息以及台站维护人员信息。 以台站基本信息为例,数据库构建中设计的数据库如表1 所示。

表1 台站级别信息数据库

5 客户端界面设计与实现

5.1 客户端数据交互实现

客户端界面采用C++语言和Flash 动画来实现。数据采集服务器采集完各子系统及台站状态数据和告警数据后,将数据传输至客户端系统程序,然后程序对数据初步处理后再转交给Flash 动画,最后以Flash 形式对处理后的状态信息和告警信息进行呈现。 C++程序采用ActiveX 控件实现Flash 动画的装载及显示,控件装载成功后,C++程序与Flash 动画程序之间便可进行数据收发交互。

5.2 发射机界面设计与实现

发射机界面主要用于呈现发射机各类性能参数信息,如功放状态、风机状态、入射功率、反射功率、电源状态、激励器状态、通信状态等。 相关参数信息均通过数据采集器获取,所采集数据传输至客户端程序后,通过Flash 软件进行信息呈现。

5.3 子系统界面设计与实现

(1)信号源界面用于显示切换器和调谐器状态信息和告警信息,调谐器中的频率双音柱用于呈现接收器的频率及音视频值,切换器则可以实现信号源节目频率和节目名称之间的快速切换。

(2)环境子系统界面用于显示发射机房、电力机房等机房环境信息。 若是相关机房环境信息发现告警信息,界面中的对应环境信息图标颜色会从绿色变为红色,并启动蜂鸣器开关,实现声音和图像双重警报[5]。

(3)电力子系统界面包括发电机、市电、配电柜、UPS 蓄电池切换等功能,界面中显示的信息包括发电机状态及告警信息、配电柜状态及告警信息、UPS 蓄电池切换、市电供应状态信息及告警信息等。

以上子界面中的Flash 动画功能均采用C++程序结合Flash 补间动画方式实现。

6 结语

综上所述,文章以某地区现有广播电视无线发射台站远程监控系统为基础,提出一种广播电视发射台集中监控客户端系统设计方案。 此方案主要功能模块包括数据库采集服务器模块、状态数据和报警信息处理模块、台站资源信息管理模块、客户端系统界面模块等,相关功能模块可实现广播电视发射台站状态信息和告警信息的分析,进而通过客户端系统界面实现台站的集中式监控和管理,满足后续广播电视发射台集中监控管理的相关要求,具备一定应用价值,可在后续相关设计中进行参考和应用。