广播电视发射台自动化管理系统的整体架构与运行环境分析

2022-08-24刘霁

无线互联科技 2022年12期

刘霁

(河南广播电视台无线电台管理中心，河南郑州 450003)

0 引言

广播电视发射台一般由房屋建筑、动力系统及工艺系统组成。其中，技术系统是一个包括发射机、传输调度和天馈线系统的综合设施系统，系统的维护管理工作量大，对专业技术人员的素质要求高。全台自动化管理系统的建立，可将技术人员从大量重复、烦琐的工作中解脱出来。另外，由于自动化管理系统具有操作一致性的特点，可以避免人为因素造成的停播、错播、劣播事故，提高了发射台的工作效率[1]。

1 自动化管理系统整体架构

自动化管理系统由运行综合管理子系统、核心业务自动化管理子系统、电力自动化子系统、公共业务自动化子系统、办公自动化子系统及对外接口设备组成。

1.1 运行综合管理子系统

运行综合管理子系统实现对台内各自动化系统运行和相应的业务处理过程的统一管理和监控，完成对台内播出发射业务的实时监控，主要包括对核心业务自动化系统、电力管理自动化子系统和公共业务自动化管理子系统的管理。运行综合管理子系统可以接收来自上级管理机构的调度令和运行图，并下发给各自动化子系统，同时，接收各自动化子系统的设备运行状态信息，完成对全台各自动化子系统的监控和管理。

1.2 核心业务自动化管理子系统

核心业务自动化管理子系统的主要作用是完成发射机管理、节目传输调度、天线交换调度和节目监测的自动化，确保高质量、满功率、满时间地完成节目发射任务。

1.3 电力自动化子系统

电力自动化子系统主要指对发射台内各种电力设施进行监控和管理，对关键的电气指标数据进行采集。管理监控对象包括：变压器、开关柜、电源净化保障设备等，对不宜控制的设备只进行监测。

1.4 公共业务自动化子系统

公共业务自动化子系统指的是发射台内各配套设施系统以及保障发射台内安全可靠的运行环境，主要包括消防监测、环境监测、安全防范管理等。

1.5 办公自动化子系统

办公自动化子系统包括电子邮件、视频会议、人事管理、设备管理、档案管理、车辆管理、考勤管理、公文流转、库房管理等，各台站可根据实际情况增加或减少内容。

1.6 对外接口设备

作为全台对上级管理机构的接口，发射台站自动化系统应具备远程管理接口，上级机构通过专用网络完成对发射台的管理，并根据需要完成控制功能，实现全局范围内的调度和管理。

2 自动化管理系统的分层模型

按照台站自动化系统的逻辑层次来分，可将发射台自动化系统划分设备层、控制层和管理层。

2.1 设备层

设备层主要是指自动化系统的各个被控对象，包括发射台内需要实施自动化控制的各种设备，如：电视、调频、中波及短波发射机；接收机、节目切换矩阵、信号分配器等节目传输调度设备；信号采集器等节目监测设备；天线交换开关；馈线测温光纤；变压器、高压开关柜、低压配电柜、稳压电源、UPS和柴油发电机等电力设备；摄像头、入侵报警器、巡更设备、门禁等安防监控设备；温湿度传感器、水浸传感器等环境监测设备。

2.2 控制层

控制层主要包括各种执行机构、逻辑控制设备和嵌入式计算机等智能控制设备，直接完成对各被控设备的管理和控制，主要包括对设备层进行信号采集、控制以及传输信号的设备，主要实现：(1)信号采集。完成对设备层信号的采集。(2)设备控制。完成对设备层设备的控制功能。(3)信号传输。将采集的设备层信号传输到管理层。

2.3 管理层

管理层包括运行综合管理子系统以及对设备管理的各类管理主机。

3 发射台自动化管理系统的实现

3.1 核心业务自动化管理子系统的实现

核心业务自动化管理子系统包括发射机管理、节目传输调度、节目监测和天线交换4大模块[2]。

3.1.1 发射机管理

发射机管理主要包括发射机管理主机和发射机控制器等。对具备智能通信接口的发射机，发射机管理主机通过智能通信接口管理发射机；对不具备智能通信接口的发射机，通过发射机控制器实现对发射机的管理。

管理主机通过智能控制器采集、储存发射机的各种实时参数数据，完成发射机数据统计、报表生成、故障分析和综合信息管理。智能控制器可实现发射机的各种控制功能，同时实现发射机异态报警功能。

3.1.2 节目传输调度

节目传输调度模块主要包括节目传输管理主机、节目传输设备和节目调度设备等。节目传输管理主机通过智能通信接口控制节目传输设备、节目调度设备，管理节目的选择和调度[3]。

3.1.3 节目监测

节目监测模块主要包括节目监测主机、各信号采集点分配设备等，主要监测节目源信号、发射前信号和开路信号。节目传输和监测管理流程，如图1所示。

图1 节目传输和监测管理流程

3.1.4 天线交换

天线交换模块主要包括天线交换主机、交换开关控制器和交换开关等。天线交换主机根据运行图，通过交换开关控制器控制交换开关的倒换，实现与发射机的互锁。

在广播发射台中，由发射机产生的大功率射频信号在通过馈管传送到发射天线的路由中，发射机与馈管的连接、馈管弯头、功分器和电缆接头等部分均存在接点。在长期连续运行中，这些接点会产生接触不良的情况，在大功率射频信号传输过程时，这些接触不良的接点会产生温度过热的现象，轻者造成信号中断，重者引发火灾，严重影响发射系统的安全运行。天线交换模块在实现自动切换的同时，还要对传输馈线主要节点上的温度实时监测。当温度异常时，该模块能自动切换或报警。

3.2 公共业务自动化子系统的实现

公共业务自动化子系统指的是台内各配套设施系统的自动化管理，主要包括环境监测、消防监测和安全防范管理。

3.2.1 环境监测模块

环境监测系统包括监测主机和各种传感器。在发射台主要技术用房布置温度和湿度传感器，监测各技术用房的温度和湿度，保证各技术系统正常运行环境。温湿度传感器宜布置在发射机房、交换开关室、弱电设备间、柴油发电机室、电力变压器室、电力开关室及其他需要温湿度监测的房间。对于南方多雨地区的发射台或某些高山台可安装水浸传感器来检测机房进水情况。对于水冷的发射机可在适当的位置安装漏水检测电缆或传感器，能及时发现和处理漏水情况[2]。

3.2.2 安防监控模块

安防监控模块主要包括安防监控管理主机、巡更、出入口控制、电视监控、入侵报警和相关前端设备等。根据管理模式实现各设备间联动，完成安全防范功能。

3.2.3 空调系统接口

根据各发射台工艺系统采用的空调系统形式的不同，应要求各空调设备具备通信控制接口和相应控制功能。对于无人台站应根据环境监测系统的情况自动完成对各种设备的控制，主要包括通风机启停、温度调节、空调设备运行状态监控等。对于有人台站可以人为控制各空调设备的运行，亦可自动控制运行。

3.2.4 消防报警的接口

消防报警系统应具备开放的接口协议，可接入综合管理系统，完成与其他系统的联动。

3.3 电力自动化子系统的实现

电力管理子系统主要包括电力管理主机、电力控制采集设备等。发射台有电力综保系统时，电力管理主机与其通信，采集电力系统状态及参数；发射台没有电力综保系统时，电力管理主机通过电力控制采集设备采集变压器、高压开关柜、低压配电柜、稳压电源、UPS电源和柴油发电机的各项数据，控制低压配电柜、稳压电源、UPS电源和柴油发电机。

3.4 办公业务自动化管理子系统

办公业务自动化管理子系统与核心业务的自动化网物理隔离，没有条件的地方也可通过防火墙、网关进行隔离。各台站可根据实际情况增加或减少内容。在具备一个上级管理中心、多个台站的发射台自动化系统建设中，发射台内自动化系统通过防火墙、路由器等接口设备，采用专用线路、租用的透明电路等有线通信方式，与上级管理机构进行通信(采用其他通信方式时，必须确保通信链路的安全)，实现统一管理。上级管理机构负责管理、维护下级无人或有人留守发射台站，下达运行图和各种监控命令，通信协议宜采用TCP/IP协议[3]。

3.5 运行综合管理子系统的实现

运行综合管理子系统主要包括数据库服务器、应用服务器、客户端和标准时间授时设备等，其中应用服务器和客户端之间可采用C/S，B/S等软件架构。采用标准时间授时设备对发射台自动化系统进行统一校时。

运行综合管理子系统对发射台自动化系统各部分的运行和业务处理过程进行统一管理和监控，从而实现系统各部分之间信息资源的共享与管理、系统各部分的互操作和快速响应与联动控制。管理主机根据不同的管理功能分为：发射机管理主机、节目传输调度主机、节目监测主机、天线交换主机、电力监测主机、安防监控主机、环境监测主机等。实现以下功能：(1)管理本模块的控制层设备或设备层设备。(2)存储本模块的管理数据、监控数据、监测数据、运行图和应急预案。(3)报表功能。(4)根据系统运行图或应急预案完成控制功能，接受运行综合管理系统的统一管理。(5)根据需要将自动化管理数据回传至上一级管理系统。