北高峰发射台信号传输和监控系统的设计应用

杜崇建

（浙江广电集团传输发射中心，浙江 杭州 310005）

1 信号传输系统

1.1 系统现状

目前北高峰电视发射模拟电视节目共有4套，分别为4频道浙江卫视、6频道中央一套、22频道钱江都市、28频道教育科技。每套节目由省广电中心电视播出机房从主备2个光缆路由传输信号源，数字微波作为第3个信号源，浙江卫视和中央一套可以接收卫星信号作为第4个信号源。浙江卫视和中央一套各有4个信号源，钱江都市和教育科技各有3个信号源。此外，北高峰发射台还同时播出有地面高清、DTMB、CMMB和DAB等共有4个频道18套数字电视节目。

1.2 技术需求

北高峰发射台电视机房从光缆、数字微波、卫星3种传输方式获得的数字信号源的统一分配、自动倒换、监听监看；因目前电视发射机输入仍为模拟A/V信号，将系统中最末端的数字SDI信号经D/A转换连接到电视发射机输入端，将来地面无线数字电视播出时只需更换电视发射机或者发射机的激励器即可，而不必再调整信号处理系统；同时系统为全台监听监看网管系统提供电视机房系统的监测信号源[1]。

1.2.1 播出信号通路

1）浙江卫视和中央一套分别有老东岳光缆、西湖光缆、微波、卫星共4个路由的SDI数字信号源，4个信号先各自进行分配，每路分配后各有4个输出信号，钱江都市频道和教育科技频道分别有老东岳光缆、西湖光缆、微波共4个路由的SDI信号。每块信号分配板都各自独立分配每个信号源，这样就保证了信号的可靠性。

2）4个路由的信号经分配后，进入4选1自动倒换器。倒换器能自动识别SDI信号，当在用SDI信号丢失时，可以自动倒换到其他正常信号的线路，并发出报警告知值班人员。

3）倒换器输出的SDI信号经过解嵌输出模拟音频信号，然后对数字视频进行D/A转换输出模拟视频信号。解嵌和D/A转换部分都配备有主备路，倒换器信号输出经过分配、环通方式给主备路解嵌器提供SDI信号。D/A转换后的主备路A/V信号经模拟分配板分配后再分别输出给主备发射机的主备激励器，每块分配板独立分配1路信号。

4）4个频道的发射机都分别1主1备发射机，每台发射机又配置了主备激励器。主解嵌和D/A后的A/V信号送到2台发射机的主激励器，备解嵌和D/A后的A/V信号送到2台发射机的备激励器。

5）钱江都市和教育科技目前是老东岳光缆、西湖光缆、微波信号3个SDI信号源，但设计系统时预留了第4个信号源通道，倒换器也选用4选1，以方便今后信号的扩容。

1.2.2 信号监听监看

电视发射机监测系统构成如图1所示。

图1 电视发射机监测接线图

1）省卫视4套节目共14个SDI信号源，再加上倒换后主备解嵌的输出信号8路，共有22个SDI信号需送给全台监测系统进行全方位监测。

2）4套节目信号经D/A转换后的共8路主备A/V信号分别经分配后需各有1路共总8路给全台监测系统。

3）系统在控制桌配置TEK WVR7120多格式视音频监测仪（选配HD/SD/PAL/AD/SIM选件和眼图选件）和Wohler AMP1-S8MDA监听器，实现对需监听监看信号的调度。具体设计思路为：系统SDI信号通过矩阵送到TEK WVR7120的A路，环通信号到Wohler SDI输入A；系统高周信号通过矩阵送到TEK WVR7120的B路，环通信号到Wohler SDI输入B；系统A/V信号通过矩阵送到TEK WVR7120的模拟输入口。Wohler SDI输出经过HD/SD-SDI到DVI转换器，送到电视墙主监监看，同时输出音频信号到功放监听。

4）播出系统中的22个SDI信号，经过SDI矩阵，在控制桌通过矩阵遥控面板切换到TEK WVR7120的信号，另外还通过矩阵遥控面板切换到电视信号机房里的双联液晶监视器上监视，实现对所有信号的监看监听。SDI矩阵配有22个输入，2个输出，配2套遥控面板。

5）8路用于播出的A/V信号通过1个模拟矩阵，在控制桌通过矩阵遥控面板切换到TEK WVR7120的A/V信号，切换到Wohler的音频信号；另外在电视机房还要通过矩阵遥控面板切换到电视机房里的双联液晶监视器上监视，模拟矩阵采用8个输入，2个输出，也同时配备2套遥控面板分别在信号柜和控制桌上可以分别切换。

6）高频空收信号共需监看4个模拟电视信号、2个高清信号，共6个信号。接收模拟电视信号的解调器输出SDI数字信号，然后与高清机顶盒的数字输出信号，同时进入到高清矩阵。在控制桌通过矩阵遥控面板切换到TEK WVR7120的信号进行信号测试和显示，另外在电视信号机房还可以通过矩阵遥控面板切换到双联液晶监视器上进行监视。高清矩阵含有6个输入，2个输出。高频空收信号还要通过高标清画面分割器，最后输出送到电视墙多画面监看和监听。

1.3 其他说明

1）因为电视信号机房和值班室的距离较远，部分信号传输后无法进行监看，于是采用8个DVI/VGA延长器输出到屏幕墙显示。

2）双联多功能自适应液晶监视器可以通过通道切换，显示来自3个矩阵的所有SDI和AV信号。

2 网管监测系统

北高峰发射台广播电视信号网管监控系统包括电视机房信号监听监看系统和电视发射机网管系统。

2.1 系统功能

1）实现北高峰发射台传输发射的所有广播电视节目的全流程视音频信号监听监看和电视发射机网管功能；将现有的电力网管系统、安保监控和门禁等子系统接入总系统中，以实现在1个系统平台上直观显示、监视以及报警，从而达到提高信号监听监看能力、提升人员工作效率、提高安全播出保障能力的目的。

2）系统实现在监控电脑上实时监看监听所有节目的视音频内容，并给电视墙提供音视频多画面显示。

3）系统实时显示所有信源的监测参数及异常状态；具有对各信源节目常见的各种播出异常情况（视音频丢失、黑场、静帧、彩条、测试圆图、音量过高过低等故障）的自动识别报警功能[2]。

4）系统实现语音、状态灯、画面自动弹出等多种报警方式，并对不同的内容等级提供分级报警，对发射接收回来的监视信号属于重要的信号采用紧急的警报声+语音的报警方式。

5）网管系统具有故障自身诊断维护功能，即在电视墙上显示电视信号、发射机状态监测系统的拓扑结构图，在主界面的拓扑图中，对输入源、分配器、切换器及无线空收等相关节点的信号进行监视，其中图像信号以实时画面显示，声音以音柱方式进行显示。系统对切换器、发射机及同轴倒换开关等设备进行实时监视，对信号异常和发射机故障进行红色告警，同时发出声音报警，电视信号监测拓扑图见图2，电视发射机参数型号和数据接口见表1。

图2 电视信号监测拓扑图

表1 电视发射机参数型号和数据接口[3]

6）系统对全部播出节目进行录音和录像，系统录音录像存储时间约为1个月，录音录像资料定位卷标以方便查找，可以即查即播，录音录像可进行时移、快放（2倍速、4倍速、16倍速）、慢放（1/2倍速、1/4倍速）、单帧进、单帧退、图像放大等操作，并能自动循环删除之前的老节目，保证存储硬盘的空间不被溢出。

7）系统实时显示任意频道的功率、驻波比的主要指标参数，监听监看任意频率（道）的节目内容。

2.2 监测数据分析、处理和管理功能

1）数据分析：通过图形、曲线、表格等形式对各节目的监测数据（报警信息、指标信息）进行显示、打印。

2）数据处理：对数据库操作员设置权限，对监测报警数据进行处理，包括编辑、修改、删除、节目异态原因等。

3）查询：可按台名称、节目名称、频道、时间段、故障类型、开始时间、恢复时间、故障持续时间进行组合查询、模糊查询，可播放查询后的广播电视节目。

4）报表统计打印：可按台名称、信号节点名称、频道（频率）、时间段、故障类型、开始时间、恢复时间、故障持续时间进行日、周、月、季、年度报表统计和打印，可灵活设置各种选项。

5）管理功能：能建立各节目监测任务运行图、运行图数据库；设置1周7天的播出时间表，每个频道每天播出计划表，允许设置多次播出监测时段；能建立各节目的运行信息，包括台名称、节目名称、频率、监测起止时间等。

6）自动授时功能：采用GPS授时保证系统与标准时间一致。

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7）系统安全管理，系统可分别设置各类管理员、操作员的用户名、密码及权限，保证整套网管系统的安全性。

8）监测并实时显示各个机房中10个区域的温度和湿度。

9）系统实现值班人员的考勤和电子报表业务。2.3 电视信号分配[4]

电视信号共需监测24路SDI数字信号源、12路模拟AV、6路ASI信号、6路标清DTMB（CH16）、6路CMMB、2路地面高清，具体见表2。

3 电视发射机网管系统

电视发射监视系统实现同轴倒换开关的监测、数字信号监测和模拟信号监测，系统人一机界面见图3。

1）监视系统按照北高峰信号传输和发射的流程，电视信号、电视发射机分别以拓扑图方式在主界面中显示。

表2 电视信号分配表

图3 发射机监测显示界面（截图）

2）在主界面的拓扑图中，对输入信号源、分配器、切换器及无线空收等相关节点的信号进行监视，其中图像信号以实时画面显示，声音以音柱方式进行显示，并可以实时进行监看监听或单独放大监看。

4）系统对切换器、发射机及同轴倒换开关等设备各种主要参数要进行实时监测和显示，远程遥控遥测发射机的发射功率、反射功率以及各个放大器的电压电流等参数。

5）系统具有语音提示“故障、切换操作和发射机开关机操作”的功能。

6）系统具有数据库记录功能，用户可对故障和设备动作进行日志查询。

4 其他相关系统配置情况

4.1 网管系统与电视墙和监控电脑的连接

系统平台对所有信号进行监听监看报警及对ASI，DTMB，CMMB，AES/EBU，FM等信号在监控电脑上的图像显示，整套网管和各类监测系统都通过信号输出端口与多功能大屏幕电视墙连接。

4.2 其他设备配置情况[5]

整个监听监看系统硬件采用插板式机箱，并有相应的板卡模块和软件支持。根据监听监看信号不同，模块应分为SDI监测模块、AV监测模块、电视射频解调模块、ASI监测模块、DTMB监测模块、CMMB监测模块、AES/EBU监测模块、FM监测模块等，每个机箱都保留有空余的插槽，每种模块都有1块备板，以便今后扩展和备份。

影像输出系统包含有1面7.0 m × 2.5 m ×0.4 m的专业定制的大屏幕电视墙，由6个52 in（1 in=2.54 cm）夏普专业显示屏和4个46 in、7 mm窄边专业拼接显示屏组成，可分别显示各种画面或者由拼接屏构成1个大屏幕显示高清画面。

[1]GY/T 179—2001，广播电视发射台运行维护规程[S].2001.

[2]GB/T 17975.1—2000，信息技术运动图像及其伴音信息的通用编码[S].2000.

[3]GY/T 105—1992，广播发射机或广播发射机系统实时监控接口标准[S].1992.

[4]魏涛.数字视频接口标准与高宽带数字内容保护规范[J].电视技术，2005，29（5）：31-34.

[5]GB 50174—2001，电子信息系统机房设计规范[S].2001.