广播电视发射台站自动化监控系统建设

【摘要】广播电视事业的发展依托科学技术的发展与进步。不断加强广播电视发射台站信息基础建设，推进发射台站信息化发展进程，从技术上提高发射台站安全播出保障水平，规范台站综合管理能力，有效减少各类停播事故，是当前台站建设的主要内容。笔者从广播电视发射台站自动化监控系统的基本框架和总体要求入手，详细阐述了台站管理综合信息系统、发射机自动监控系统和环境监测系统的主要作用与构成，为实现广播电视节目从传输到发射的全面自动化，为“有人留守，无人值班”的台站总体建设目标提供思路。

【关键词】发射台站；自动化监控；综合管理；安全播出；环境监测；视频监控

1.引言

随着广播电视数字化、网络化、信息化、智能化的发展，对广播电视发射台站安全播出的要求也越来越高，如何有效地提高广播电视发射台站安全播出管理水平，如何从技术上提高发射机安全播出能力，减少人为责任事故，实现“有人留守，无人值班”，是发射台站最为关心的几个问题。要圆满完成安全播出任务，不仅取决于台站技术队伍的素质，更重要的是取决于技术手段是否先进。过去我们受技术条件的限制，只能靠人工的巡视、发现、判断、处理播出中出现的问题，工作人员劳动强度和精神压力大，安全播出效率也不高。现在采用自动化技术和网络信息技术，以设备自动化为基础，以先进的监测设备和科学管理为平台，实现广播电视节目从传输到发射各个环节的自动控制、自动监测和自动播出管理，确保了广播电视发射台站安全播出工作万无一失。

2.系统概述及总体要求

发射台站自动化宜采用集中管理、分散控制方式，最大限度地回避系统的风险，避免个别控制单元出现故障影响整个系统的运行。软件应采用多进程设计思想，使不同监控对象的参数可以并行处理，从而最大限度地提高系统的工作效率。发射台自动化逻辑上由“播出管理与控制”和“设备自动化”两层组成，每一层都可由多个物理子系统构成。逻辑结构图见图1。

2.1 系统的总体要求

2.1.1 设备自动化通用要求

设备指播出设备（包括发射机、天线切换、节目传输等）、电力设备，以及其他附属设备。受控设备应具有手动、自动两种控制模式。自动控制出现故障时，不影响手动控制正常运行。

（1）自动模式时受控设备应按操作时间表运行，自动模式切换至手动模式时设备原工作状态和运行参数应保持不变。

（2）在设备运行期间接收到新的操作时间表时，各设备应协调联动，控制相关设备按新操作时间表运行。

（3）网络中断时，可根据调度指令人工修改设备自动化系统的操作时间表和播出管理，保持与控制系统运行一致。

（4）设备自动化系统一经启动，应始终对设备控制模式、设备工作状态及设备运行参数进行监测。

（5）系统应具有自动抄表功能。在发射机播出开始和播出结束时，应分别保存一次抄表数据。在设备播出期间，抄表时间间隔应不大于30分钟。

（6）设备发生故障时，系统应保存故障发生前和播出恢复时的实时数据。

（7）保存报警信息、故障信息以及操作日志，保存时间不少于12个月。

（8）上传抄表数据和故障信息。设备自动化系统和播出管理与控制系统通讯中断期间，应按照操作时间表独立运行，同时保存抄表数据和故障信息。通讯恢复后，可自动或手动上传抄表数据和故障信息。

（9）对设备运行时出现的故障进行报警，报警包括声光报警和计算机画面报警等。

（10）具备自动或手动切换到相应备用设备的功能。

2.1.2 发射机自动化基本要求

（1）根据操作时间表，自动开/关发射机。

（2）监测发射机运行参数，运行参数至少应包括：

a）中波发射机：载波频率、调幅度、发射功率、反射功率；

b）短波发射机：载波频率、调幅度、发射功率、反射功率；

c）调频发射机：发射功率、反射功率、载波频率、瞬时频偏；

d）电视发射机：输出功率、天馈驻波比、天线入射功率、天线反射功率、图像载波频率。

2.1.3 天线切换自动化要求

（1）依据操作时间表，自动完成天线切换。

（2）监测天线切换设备的状态参数。可综合判断各发射机的使用天线、天线方向以及天线程式。

（3）天线切换应在有关切换设备无射频功率时进行。

2.1.4 节目传输自动化要求

（1）依据操作时间表，自动完成播出节目的选择。

（2）主用/备用节目源的选择应同步进行。

（3）当主用信号出现异常时，应自动选择信号正常的备用节目源。

2.1.5 电力设备自动化要求

（1）控制断路器的分/合、主变压器有载分接开关位置调整、保护及安全自动装置信号的远方复归。

（2）监测电力路由状态。

（3）监测电力设备的运行参数至少包括：电压、电流、有功电度、功率因数等。

2.1.6 其他附属设备自动化要求

空调、消防、安防等附属设备可具备自动控制和远程监测功能。

2.2 播出管理与控制要求

2.2.1 播出设备调度管理要求

（1）播出设备调度实行集中管理，包括：运行图更新，代播预案及实际操作时间表的生成。

（2）播出设备自动化系统依据操作时间表实现对播出设备的运行控制。

2.2.2 设备运行监控要求

（1）实时监测各播出设备工作状态和运行参数。如果与运行图要求不相符，则报警。可结合各设备自动化系统的告警、故障信息，进行综合报警。

（2）当播出管理与控制系统和某设备自动化系统间的通讯中断时，则显示该设备为离线状态，并报警。

（3）设备（系统）出现故障，按照台内代播预案执行。

（4）播出管理与控制系统接收保存各设备自动化上传的抄表数据和故障信息，并至少保存12个月。

（5）可查询设备运行的历史数据。

2.2.3 播出统计要求

播出统计至少应包括全台各播出设备的计划播出时间、实际播出时间、停播/劣播时间等，并生成统计报表。

2.2.4 时钟管理要求

（1）采用标准时钟源对各自动化系统进行统一授时。

（2）各自动化系统应具有自动和手动校时功能。系统时间与标准时间的误差应不大于1秒。

2.2.5 对外数据交换要求

（1）接收运行图或调度指令。

（2）对外输出发射机的工作状态以及主要运行参数。

2.3 其他要求

（1）应保证发射台自动化系统网络安全。

（2）发射台自动化系统网络应与国际互联网物理隔离。

（3）如实行远程监控，宜采用防火墙和入侵检测等设备。

（4）用不同颜色区分显示设备工作状态。

（5）电源失电后恢复供电时，设备自动化系统应能自启动。

（6）自动化系统应配备UPS电源或蓄电池电源，其容量应满流失电的事故情况下供电不小于30分钟。

3.台站自动化管理系统

发射台站自动化管理系统主要由三个部分组成，分别是：台站管理综合信息系统、发射机自动监控系统和环境监测系统，其中自动监控系统主要负责广播电视节目播出发射的自动化运行监控和信号质量控制；环境监测系统主要负责保证播出的环境、安全等方面的监控，包括机房环境监测、台站视频安全监测和台站的巡检管理等；台站管理综合信息系统对播出监控系统和环境监测系统进行统一管理和监测，同时还将兼顾办公自动化及台内通信的功能，形成发射台站全面自动化管理。系统结构如图2所示。

3.1 台站管理综合信息系统

台站管理综合信息系统是将管理和服务两项职能通过网络技术进行集成的应用系统，基于网络实现台站日常办公管理、运行管理，对整个台站的日常运行情况和工作流程实施集中化、信息化的管理和监督，提高台站的整体运转能力和管理水平。台站管理综合信息系统的功能模块主要包括日常办公管理、运行信息查询、台内通讯管理、上报管理、权限管理、日志管理等几个部分。系统功能逻辑模块的具体划分如图3所示。

（1）日常办公管理

用于对台站的员工信息、资产信息、公文等日常工作进行统一的信息化管理，主要包括员工信息管理、资产信息管理、公文管理等模块。

（2）运行信息查询

用于对台站播出任务的具体运行情况进行跟踪和查询，主要包括巡检信息管理、发射机监控信息查询、信号质量监测信息查询等模块。

（3）台内通讯管理

用于台站工作人员的内部通讯，提供报警信息、内部通知的短信发送功能，以及即时消息、电子邮件等方式的信息交流手段，主要包括短信平台、局域网即时消息、邮件服务等模块。

（4）上报管理

用于按照上级部门的要求提供指定的台站运行数据，主要包括上报接口、格式化报表生成、报表抄送等模块。

（5）权限管理

用于对系统运行过程中各个操作人员涉及的权限控制进行设置，主要包括操作人员管理、角色设置、权限设置等模块。

（6）日志管理

用于对系统操作记录的管理，主要包括日志查询、日志维护等模块。日志查询是指操作人员可以选定查询条件查看某段时间范围内用户的操作记录。日志维护是指对系统的日志记录进行定期的备份存储。

3.2 自动播出监控系统

自动播出监控系统主要保障发射台站的信号发射播出及播出信号质量保障，主要实现发射机工作的自动化及播出信号质量的自动监测，由三个子系统组成：发射机自动监控子系统、信号质量监测子系统和机房运行管理子系统。

3.2.1 发射机自动监控子系统

发射机自动监控子系统是播出监控系统的核心部分，主要负责发射机房值班人员对发射机的运行情况进行实时监控，实现发射机自动化运行，包括运行控制和状态监测两个方面的主要功能。

（1）运行控制

1）根据发射机开关机运行图，实现自动开关机。

2）实现自动切换发射机输入备路信号。

3）实现发射机自动倒备机。

4）实现信号质量反馈控制。根据调幅度自动或手动调节发射机输出，确保发射机“三满”工作。

5）实现异常恢复功能。发射机自动监控系统发生异常，异常排除后，系统自动同步纳入监控系统控制中。

6）操作日志记录。对发射机的任何操作动作要记入日志，以备查询。

（2）状态监测

1）发射机状态参数采集。按照可设定的时间间隔，周期性采集发射机工作状态参数，主要包括抄表参数和音频参数。

2）采集数据展示。将采集到的发射机状态数据实时以数字、图表、图形等方式显示到用户界面。

3）工作状态监视及报警。实时对发射机状态参数进行相应判断，如果发射机工作异常，则触发报警。

4）根据异常源性质，确定报警级别，实现不同程度的声光报警和短信报警。

5）采集数据存储。发射机工作异常时，将当前采集数据以及异常前一段时间内的采集数据保存到数据库中。

6）系统提供实时数据传输接口，可通过网络实时查看和展示当前发射机工作状态采集参数。

3.2.2 信号质量监测子系统

信号质量监测子系统主要是对发射机的输入输出信号进行自动监测，同时将信号进行编码压缩后用于远程人工监听、监看及录制。

（1）自动监测方面

对发射机的输入输出信号质量进行“三点”监测，所谓“三点”指的是发射机的输入信号、发射机的馈线输出信号以及开路收测的信号，对上述三点信号质量进行联合监测，可以有效地监测到发射机实际输出信号质量，并为诊断信号质量劣化原因提供技术支持。射机监控系统获取到输入输出信号的质量参数后，根据设定的报警门限进行报警，同时进行数据记录、存储、生成日志等操作，当系统通过开路和闭路监测发现输出信号的调制度不能满足指标要求时，通过人工或者自动增强输入音频信号电平，提高输出信号质量。

（2）监听监看方面

采用专用多路视音频编码器模块，对各个发射机的输入、输出信号进行视音频编码，并将转换后视音频流接入发射台站局域网，可供台站管理人员及技术人员进行集中式的监听、监看和录制。

3.3 环境监测系统

环境监测系统是对发射台站保障安全播出的必备环境的监测系统，包括机房监测、台站视频监控和台站巡检管理三个部分。

3.3.1 机房环境监测系统

机房环境监控系统主要是对机房进行环境参数采集、数据存储、数据分析、日志查询、异常报警以及控制指令处理等，该系统主要由传感器组和信号监测报警服务器组成。系统的构成如图4所示。

传感器组主要包括温湿度传感器、烟雾传感器和浸水传感器等。根据各自功能，传感器部署在机房的不同位置，采集各种外界环境参数，并转换为相应的电信号，然后通过信号线将采集数据发送到主机的数据采集模块。

信号监测报警服务器是用户控制和取得传感器组数据的控制中心，主要由数据采集模块、管理控制模块、报警模块以及对外数据接口模块等软硬件模块组成。通过建立具备温湿度、烟雾消防、浸水防潮以及空调电力异常等报警功能的机房环境监控系统，使台站管理和值班人员对于机房内的工作环境能及时的了解和掌控，在发射机因环境异常出现工作异态之前及时发现和处理，为确保发射机的“三满”工作提供可靠的外部环境保障。

3.3.2 视频监控系统

视频监控系统主要对发射台站重要场区的实时视频监控和录像，具体包括实时监控、重点部位异动报警、视频录像资料保存、网络监看视频画面等功能。视频监控系统结构如图5所示。

从系统功能上分，系统分为前端监控部分、网络传输部分和集中监控部分。系统设备可分为前端音视频采集终端、集中录像终端、流媒体服务器和客户远程浏览组成。管理人员对前端所有的监控点实时图像浏览、云台控制和录像文件回放，电视墙服务器将前端网络摄像机输出的数字信号转换成模拟信号并进行多画面展示。视频监控系统实现的具体功能将根据台站实际需求而定，通过制定通信接口协议实现与台站自动化管理系统的整合。

3.4 台站巡检系统

台站巡检系统的主要功能是对台站值班人员对台站内各重要部位的巡查工作进行必要的记录和管理，根据实际需要，该系统可以分为机房内巡检和机房外巡检这两个重要组成部分。机房内巡检主要是指值班人员对发射机、空调、电力等设备的日常巡视检查；机房外巡检则主要是指值班人员对天线场区以及台站大门等重要部位的巡视检查。

4.结束语

现代化技术的应用已成为各行各业管理成功的标志，也是广电行业立足社会和事业发展的必然。广播电视发射台站自动化播出、监控、监测与管理系统的建设使用，标志着发射台站播出和管理工作步入了信息化，网络化和智能化时代。这将彻底改变“人管机器”的管理模式，从根本上规范台站管理，减少工作人员的劳动强度和工作压力，有效防止各类停播事故的发生。将全面提升发射台站的工作效率和管理精准度，极大地增强广播电视安全播出保障能力，确保广播电视播出万无一失。

参考文献

[1]GY/T 252—2011广播电视发射台自动化通用技术要求.

[2]GY/T 113—1993中、短波及调频、电视发射台微机实时控制功能规范.

[3]GY/T 179—2001广播发射台运行维护规程.