西藏电视发射台智慧运维监控系统的实现

巴 桑

（西藏广播电视台，西藏 拉萨 850000）

0 引言

西藏电视发射台智慧运维监控系统实现对台站内发射机运行状态、电视节目信号源、发射播出信号以及发射台电力、环境、内外安全等进行实时监测、监控，各子系统出现故障时，运维监控系统能自动告警、自动切换，可以实时查询和统计各子系统的状态数据、告警数据。该系统实现了西藏电视发射台智慧运维和自动化播出的工作目标，有效提高了西藏电视发射台的工作效率和管理水平，降低了运维成本，降低了台站值班员的工作强度，增强了台站指挥调度能力，减少了人为事故的发生，更好地保障了台站的播出安全。

1 系统结构

智慧运维监控系统由信号源子系统、发射机子系统、电力子系统、环境安防子系统、播出监测子系统、故障告警子系统以及辅助子系统等7 个服务子系统和1 个监控平台客户端子系统构成，实现对电视节目信号源、传输发射、播出质量进行一体化、自动化监测、监控、监管。各个子系统能自动切换、倒换，全部实现自动化控制[1]，实现无人值守模式。各子系统的状态数据和告警数据都实时保存在SQL Server 数据库中。台站值班、值守人员通过监控平台客户端可对7 个服务子系统中的设备进行监看、监听、监控、数据查询以及大数据分析。系统整体架构如图1 所示。

图1 系统结构框图

2 子系统功能实现

2.1 信号源子系统

信号源子系统主要由子系统控制服务程序、信号源智能切换处理器以及音视频服务器组成，实现多路信号源有无、纯噪声的检测、告警及切换，接受外部控制，可根据播出监测子系统或者监测中心的错播监测平台的信息来控制切换信号源[2]。

信号源子系统的基本功能有：自动检测多路节目信号源有无和纯噪声故障，可以自动切换当前播出信号源[3]，也可在监控平台客户端发送指令，手动切换信号源；可调节调制度，设置工作状态；实时对各路信号源进行监听、监视、监控，并将节目信号源录音、录象存储在音视频服务器中，可回放查询；告警信息实时发送给告警子系统，由告警子系统统一发布告警。信号源子系统架构如图2 所示。

图2 信号源子系统结构框图

音视频切换器与信号源子系统控制服务程序连接后，可以自动或手动从4 路信号源中选择信号质量最好的一路信号源进行输出，也可自行设定其中1 路为主信号源，其余3 路为备信号源。当主信号源信号中断或出现故障，系统自动或由值班员手动切换到信号正常的备信号源进行输出。也可根据需要，按一定时间定时切换信号源。

2.2 发射机子系统

发射机子系统主要实现电视1+1 的自动倒换和自动开关机，可上报告警信息，接受外部控制[4]。发射机子系统采用如图3 所示的结构，采用发射机自身控制与外加数据控制器的方式。子系统可用性、可靠性、拓展性高，可拓展应用在不同的广播电视发射台站中。

图3 发射机子系统结构图

系统将数据控制器和1+1 控制器都以TCP/IP协议接口接入台站局域网，各1+1 控制器独立控制一套1+1 发射机系统，这样系统的扩展和施工非常方便。每台发射机配置一台数据控制器，负责采集入射功率和反射功率值、天线位置状态、风机、功放、激励、外电等的正常与否的状态，控制开关机、强制控制闭合各开机点、假负载开关。天线控制器负责倒换天线。所有发射机、采集控制器、备份激励器、备份信号源切换器、1+1 主控机都以TCP/IP 协议接口接入台站以太网，便于系统的扩展。

2.3 环境安防子系统

通过环境安防子系统，值班监控平台能够实现多画面或单画面全屏回传场地图像，看到发射台站内的发射机房、电力机房等重要场地的视频、温度、湿度等环境参数，可设置各监测场地的温湿度告警门限参数，实时监测场地红外、明火、烟雾、浸水等告警。如有告警，环境安防子系统自动发出声光报警，提醒台站值班、值守人员进行处置，还可对场地门禁、灯光、空调进行远程开关控制。环境安防子系统架构如图4 所示。

图4 环境安防子系统框图

2.4 电力子系统

电力子系统的主要功能是实时监测外电建广152 和建罗153 的运行情况和发电机的运行情况。当主路外电中断，电力子系统能自动切换到备路外电供电。当所有外电都中断，电力子系统能自动启动发电机进行发电，并自动切换到发电机路供电。电力子系统能够远程显示整个台站电力系统的工作链路，反映当前供电方式是哪一路外电；能够远程设置外电和发电机告警监测门限参数和启动该项告警，设置延时告警时间等设置项。电力子系统主要对外电输入三相电压、发电机油位、油压、温度、输出电压、ATS 柜总输出三相电压电流以及ATS 开关状态等进行实时监测、监控。电力子系统架构如图5 所示。

图5 电力子系统框图

2.5 报警子系统

报警子系统在台站内通过各子系统主控程序对各自子系统内的设备进行扫描，报警主控程序对台站各子系统扫描，台站报警主控程序主动上报中心服务器[5]。报警输出在客户端监控界面上，有声光和短信报警等方式。

报警子系统的报警响应迅速，对于台站内的故障，台站监控终端或总监控中心能在2 s内进行响应。报警信息全面，包括信号源无信号输入、纯噪声故障、发射机入反射功率故障、电力故障及电力各参数超出门限、环境发生烟雾、明火、红外、温湿度、浸水告警，安防检测到非法入侵，各种参数接近设定门限，各台设备及网络通信链路的通信故障。报警数据信息按照不同子系统、不同级别进行分级处理，将紧急故障如信号源无信号输入、发射机入射功率故障、停电、发生烟雾、明火、非法入侵告警等设为红色告警；将暂时未形成紧急故障，但接近或存在隐患的故障如各种门限超限、机器设备及网络设备链路的通信故障等设为橙色告警。对应不同的告警级别，告警方式也不相同，用不同的声光告警进行区别，让台站值班、值守人员能迅速获知告警的紧急程度。

2.6 辅助子系统

智慧运维监控系统的各子系统独立供电，同一个子系统的设备共一路外电，辅助子系统可以通过电源复位器控制各路外电的通断，对各子系统实现远程复位，可以提高系统工作稳定性，降低系统停播率。

2.7 台站设备实时数据采集

台站内设置高性能工业嵌入式主控器，其主要功能是通过TCP/IP 协议获取设备的实时参数[6]，将上位机（客户端）送到的指令转发到各设备，对台站内数据进行分析处理，并根据处理结果对被控设备进行控制（如发射机N+1 系统的倒机控制等），完成台站内实时数据存储。

台站内设备的实时数据采集主要分为几种情况：对于有网口的设备，由主控器通过台站内以太网直接读取设备参数；对于无网口但有串口（RS-232/RS-485/RS-422）的设备，通过一台串口服务器将数据由串口转换为网口数据再由主控器获取[7]；对于既没有网口也无串口的设备，则外加具有以太网输出功能的数据采集控制器，将设备参数状态读取后通过以太网送到主控器。实时数据采集架构如图6 所示。

图6 实时数据采集框图

3 结语

智慧运维监控系统已在西藏电视发射台完成实施，目前系统运行良好，实现了台站内电视发射机自动开关机和故障时自动倒换，能在监控客户端平台上查看发射机的整个工作链路状态和发射机各个模块的内部运行参数，实现对多路信号源实时监测和自动切换，实现对发射台电力、环境、内外安全等进行实时监测、监控，可以实时查询和统计各子系统的状态数据、告警数据；对发射播出的节目信号录音、录像可回放查询；可对历史数据进行查询和大数据分析。智慧运维监控实现了西藏电视发射台智慧运维和自动化播出的工作目标，有效提高了西藏电视发射台的工作效率和管理水平，降低了运维成本，减轻了台站值班员的工作强度，增强了台站指挥调度能力，减少了人为事故的发生，降低了停播率，更好地保障了台站的播出安全。