广播电视发射台自动化信号监测系统设计与应用

■文/王 飞

广播电视发射台自动化信号监测系统设计与应用

■文/王 飞

随着群众对文化生活的需求逐步增大，广播电视节目的播出频道不断增多，这也使得位于播出系统终端部分的发射台播出任务量越来越大，传统以人工方式进行故障排除的工作难度也不断加大，故障一旦未及时排除，便可能会导致停播事故发生。为此就有必要建立自动化信号监测系统，以及时排除故障，保证节目的正常播出。文章就广播电视发射台自动化信号监测系统的设计原则、具体设计及应用进行了论述。

广播电视；发射台；自动化信号监测系统

随着数字化技术和电子信息技术的不断发展，现广播电视发射台已成为了一个集协调操控、自动监测及安全保护为一体的综合自动化系统。广播电视发射台是我国的公共基础设施之一，其作用主要是将广播、电视节目的电磁波信号传送给广大听众和观众。为保证广播电视节目播出的可靠性和安全性，就需要有一套科学、有效的自动化信号监测系统。

1.广播电视发射台自动化信号监测系统的设计原则

广播电视发射台自动化信号监测系统的建立主要在于对广播电视发射台的信号进行自动化的远程监测，以便于及时发现信号故障，保证节目播出的安全性。为此，在设计自动化信号监测的过程当中应遵循以下原则：

第一，稳定安全。不论是信号监测，还是故障报警，亦或是设备监测，均采取嵌入式，所有模块均使用热插拔方式，以保证监测系统的安全运行，提高系统的稳定性。

第二，业务流程。针对用户模式，要重视部门职能，简化业务流程，以目标为指导实现结果输出。另要尽量简化配置，避免重复输入。

第三，维护简便。加强维护子系统，使系统能进行自我诊断并报警，便于维护人员及时发现并排除故障，在进行故障的排除时只需更换相应模块，而不需要重新配置系统。

第四，规范标准。系统所有硬件接口的设计均应遵循国家标准，协议也应与广电总局标准相符。

第五，具有可扩展性。系统前端架构采取全IP模式，以保证所有信号均能输入，监测模式采取分布式，并遵循开放协议，以便系统能与其他软件或设备对接，便于后期的拓展。

2.广播电视发射台自动化信号监测系统的设计

2.1 机房检测系统

广播电视发射台在接收到上一级信号传输机构的广播电视信号之后，经由发射台进行中间链路环节处理后，将电视、广播信号传至广大观众和听众。为保证信号的安全、有效传输，自动化信号监测系统需对所接收到的所有信号源进行监测，然后再利用专用分配器对信号进行分配，之后才能传递给相应的监测和切换系统。

依照自动化信号监测系统的功能，可将其分为展示层和处理层。其中处理层为自动化信号监测系统的内部结构层，多采用嵌入式模块化板上结构，信号源的连接主要是利用系统所带硬件设施，并利用数字化传输系统将所监测的数据传输至网络，从而加强信号的传输质量。展示层是自动化信号监测系统的人机交互系统，在信号的监测过程当中，若系统出现故障，系统会自动发出语音报警，同时还可利用系统所带故障诊断系统将故障实施简单分类，为维护人员提供初步故障信息，而维护人员可根据报警对故障部分进行判断，并利用远程控制来加强信号传输的安全性。

广播电视发射台自动化信号监测系统采取的是嵌入式ASI信号监测方式，该系统不但可胜任环境相对恶劣的机房监测工作，而且还可保证长期、稳定运行，提高了监测工作的稳定性和可靠性。嵌入式监测系统主要由监测板卡、工业机箱和电信级直流供电电源共同组成，其核心监测板卡所采取的架构模式为DSP+FPGA，可兼容广播电视发射台的各类电子设备，同时也极大地发挥了内置处理器的功能效果。另外，该板卡内置了自动检测故障和报警系统，结合网络组播技术可快速传输数据，并保证数据的准确性，同时也很少出现虚警的现象。此系统的机箱设计为机架式，且为前装载办板卡设计。机箱前端安装了可插拔抽取式风扇，利于机箱内的空气流通，帮助机箱冷却散热。电信级直流供电电源的设计同样也是机架式，不仅支持直流电输入，而且支持交流电输入，拥有自动负载均衡功能。在系统运行的过程当中具有过温、过流、过压、断路保护等功能，可实时监控广播电视发射台的前端输入信号码流。

2.2 节目画面质量监测

自动化信号监测系统拥有很多节目画面质量监测环节，因此节目画面质量监测的效果相对较好。节目画面质量监测系统在进行远程控制的过程当中质量监测的主要对象有输入信号源、视音分切换单元、发射机输出等相关节点，在进行实时监测的过程当中可自动报警。系统采取的是嵌入式前端输出，我台因目前电视播出信号仍为模拟信号，因此多画面监测系统监测采样信号为模拟信号，在系统内部再进行模数转换，在三路输入信号、视音分切换单元以及发射机输出等重要节点均留出采样信号输入至多画面检测系统。系统工作流程为系统在获取嵌入式信号输出的码流之后，统一监测检测系统当中的画面信号，这种前置式的检测方式最大化地减少了信号传输故障的出现，信号故障隐患基本可在此环节被监测到。据分析，自动化信号监测系统的故障拦截率高达98%，可有效保证画面节目的安全播出。

自动化信号监测系统还可实时监测图像黑场、静帧、视频伴音，同时兼备报警功能，且报警方式多样，如语音、图像边框等，可及时提醒值班人员进行系统故障排除和维护。系统支持数字电视节目、模拟电视节目和广播，同时还可进行录像的存储和查询操作。该系统网络为嵌入式，可对节目画面录像进行全程监控，有助于故障的快速判断和分析，另该系统采取磁盘预分配的存储方案，若出现硬件故障，可通过读写来扩展计算机存储空间，使计算机磁盘重写率大大降低。同时系统还可依照设计顺序依次写入录像文件，设置专用索引之后可快速查询并展示相关监测数据，有效提高了广播电视发射台的工作效率。

2.3 综合报警和系统管理

广播电视发射台是一项具有强综合性的自动化传播系统，其运行效果取决于数据格式和编码。自动化信号监测系统是广播电视发射台的重要组成部分，也是其安全、有效运行的保障系统，同时还承担着广播电视发射台的内部故障检测工作。另因自动化信号监测系统的监测及控制权限较高，使得其成为了广播电视发射台的重点保护系统，极大地影响了广播电视发射台的运行。但同时，自动化信号监测系统本身也受外部因素的影响，因此必须保证系统数据传输链路的可靠性，加强身份验证，安装防火墙，同时做好安全隔离保障措施，建立起包含内部及外部影响因素的综合性报警系统。

自动化信号监测系统的报警系统也是人机交互系统，可提醒值守人员及时发现并解决系统故障，保证节目播出的安全性。在自动化监测过程当中，综合报警系统支持多种报警方式，包括语音报警、指示灯提示、图像边框颜色变化等。报警内容主要有系统故障、信号质量故障、故障分类和故障分布位置等。在语音监测当中，系统可在进行逻辑处理之后依照报警信息及报警规则对故障进行分类，然后再利用音频混合器集中输出节目伴音，利用无线网络实现节目的监听，进而加强伴音效果。在系统管理方面，主要是利用数据的实时监测，结合无线网络，以对节目进行有目的的选择。此外，还可通过用户权限的增加以保证系统的安全性。

3.广播电视发射台自动化信号监测系统的应用

广播电视发射台自动化系统是一个具有强综合性的集成体，其拥很多延伸环节，且多为分布式控制，环节与环节之间既相互独立又相互联系，任一环节出现故障都会对其他环节及整个系统的正常运行产生影响。而自动化信号监测系统则是为及时发现广播电视发射台信号故障，保障节目安全播出的重要系统。通过上述分析可发现，广播电视发射台自动化信号监测系统的应用主要体现在以下两方面：

第一，提高发射台的工作效率。发射台包括发射机、基础建筑、动力系统等，构成相对复杂，且耗费大量人力、物力和财力，信号的监测通常都是由拥有较高技术水平的人员执行。自动化信号监测系统的使用在很大程度上减轻了维护人员的工作，可及时发现并修改系统问题，并具有强实时性，有效提高了广播电视发射台的工作效率。

第二，提高节目播出的安全性。广播电视发射台的传输环节较多，而且信号、发射机、天馈系统场地较为分散，需要反复巡检，工作人员极易疲劳，导致工作失误。自动化信号监测系统的使用则接替了这一工作，有效减少了故障的出现，从而尽量避免了误播、停播等事件，提高了发射台播出的安全性。

4.结语

随着网络技术的不断发展，广播电视行业未来的发展将趋于无线广播电视发射台，可以预见，自动化信号监测系统在未来的发展当中将有着广阔的前景，其应用也会越来越广泛。广播电视发射台自动化信号监测系统不仅可提高发射台的工作效率，而且还可提高节目播出的安全性，但系统的构建与实现离不开自动化检测系统、节目画面质量检测和综合报警与系统管理，这些子系统的建设直接关系着整个监测系统的构建与运行。相信随着科学技术的不断发展，广播电视发射台自动化信号监测系统将会不断完善，并促进广播电视行业的向前发展。

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（作者单位：河南省广播电视发射台）

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1671-0134（2016）12-053-02

10．19483/j．cnki．11-4653/n．2016．12．019