广播调频覆盖远程监控系统架构设计

单 伟

（聊城市广播电视台，山东 聊城 252000）

0 引 言

大多数广播电台的无人值守发射站分布于较为偏远的位置，各个无人值守发射站之间的距离较远，在管理过程中，需要靠维护人员进行人工检查来处理相应的问题。这种管理效率很难满足无人值守发射站管理时效性的需求。在实际的运行管理中，管理维护人员很难准确掌握无人值守发射站的实际运行情况以及产生的故障，因此在问题处理时通常以事后处理为主，无法满足广播电台的播出需求。为此，广播电台必须建设一套远程监控系统，以便能够全面了解无人值守发射站的运行状况，从而提高无人值守发射站的管理效率。

1 广播调频覆盖远程监控系统的设计原则

现代网络技术的发展让远程监控系统成为非常常见的管理系统之一，尤其是网络通信效率和速度的不断提升，能够充分满足远程监控系统的应用需求。对于广播电台来说，其所需要的广播调频覆盖远程监控系统主要包括监控体系、数据采集模块和数据传输模块，以确保能够对无人值守发射站的运行情况、受干扰情况等进行全面监控，确保无人值守发射站的维护成本和维护效率能够得到有效优化[1]。

广播调频覆盖远程监控系统能够利用发射机的运行数据、电源运行数据、音视频数据以及环境数据来展开实时监控，一旦发现数据异常，则可以通过中心控制系统进行报警，同时还能进行远程数据调整以及紧急关机等工作，并且会对无人值守发射站的运行数据和动态事件进行记录，从而满足对无人值守发射站远程监控的全部需求。广播调频覆盖远程控制系统的设计需要遵循以下原则。

首先，要保障系统的安全性，利用加密技术保障信息数据传输安全，并且在用户管理方面需要提供多级别用户操作权限，而存储设备和电源的设计也需要具有很强的抗干扰能力。

其次，要保障系统的可靠性，确保选择合适的硬件设备、软件系统，并且在安装调试得当后才能投入使用。

再次，要保障系统的实用性。远程监控系统能够对无人值守发射站进行全方位监控，并且能够实现异常数据分析和报警等功能，同时还需要能做到对安全事故问题的应急处理。智能技术在远程监控系统中的应用也是非常重要的，随着当前智能技术的不断发展，广播调频覆盖远程监控系统也应当融入先进的智能设备，如高灵敏度的传感器等，确保能够及时对监控过程中产生的数据进行收集和分析，并且在特殊情况下要能够做出自动操作，如断电等操作。

最后，要具备拓展性，让系统能够跟随技术革新而不断拓展，确保能够适应时代的变化[2]。

2 广播调频覆盖远程控制系统的硬件设计

整个广播调频覆盖远程控制体系包括中央监控台、前端数据采集模块以及数据传输模块。在系统的应用过程中，每个广播调频发射站点都能够通过前端数据采集模块对设备、电源等的运行情况和环境参数进行收集，并且利用信号转换器将RS-232/RS-485总线信号转换成TCP/IP信号模式，传输到交换机中，利用传输模块上传到中央监控台，从而满足对广播调频发射站的实时监控需求[3]。每个模块的具体硬件设计如下。

2.1 中央监控台的硬件设计

中央监控台由实时监控平台、信息处理设备、网络交互设备、服务器以及其他个人计算机组成。其中，服务器能够接收广播调频发射站传输的数据信息，并且将数据信息进行整理、分析，对异常信息发布警报，同时还能将采集到的数据存储到数据库当中。经过授权的计算机能够利用客户端或者网页浏览的方式展开实时监控工作，包括广播调频发射站点的运行情况监控等，以确保工作人员能够利用监控系统对广播调频发射站的运行状况和节目的传输情况展开实时监控[4]。

2.2 前端数据采集模块的硬件设计

前端数据采集模块包括了广播调频发射站和电源的监控系统、音频和视频监控系统以及环境监控系统这几个系统，能够对发射站的工作情况、电源的工作参数、节目音频播出信号、广播调频发射站实时画面以及环境情况进行数据采集。

广播调频发射站监控系统能够利用卫星信号、系统功放功率、激励器的频率等对发射站的运行参数进行收集，并且利用信号转换器将数据转换为TCP/IP信号以便中央监控台进行分析，从而满足远程实时监控的需求。该系统还能够接受中央监控台传输的控制指令，如控制开关机、改变参数等，以便发现异常情况时能够对发射台进行控制。电源监控系统利用继电器和电源控制器来控制发射站的电源，一旦出现紧急情况，能够快速切换备用电源或者快速断电[5]。

音频监控主要包括收音设备、音频分配和切换设备以及音频处理设备等。在监控设备运行过程中，卫星接收器能够将音频信号输入到音频分配设备当中，并且将音频分别传输给激励器和音频切换器，从而利用监听卫星来实现对音频信号的实时监控，并且能够实现信号源切换。视频监控设备包括摄像头、网络音视频处理器等设备，能够通过摄像头来获得机房监控画面，并且能够通过音视频处理器和传输模块将视频传输到中央监控台，对机房进行实时监控。

环境监控系统相对来说比较复杂，包括温度传感器、湿度传感器，烟雾传感器、空调控制设备、入侵监测设备以及环境采集控制器，能够收集机房环境的温度、湿度、烟雾信息以及入侵检测数据，同时还能控制空调的运行，能够将RS-232/RS-485总线信号转换成TCP/IP模式信号传输到中央监控台。一旦出现环境异常问题，能够通过远程控制来改善环境，或者紧急关闭发射台电源，确保整个广播调频发射站的运行安全[6]。

2.3 数据传输模块的硬件设计

数据传输模块由信号转换器、网络交换机以及有线和无线通信网络构成。其中，信号转换器能够将数据采集模块的RS-232/RS-485总线信号转换成TCP/IP模式信号传输，并且利用交换机和通信网络将信号传输到中央监控台，同时还能将中央监控台的指令发送到各发射站。

广播调频覆盖远程监控系统的核心功能就是满足中央监控台和广播调频发射站的数据通信需求，为此，确保数据通信网络的流畅、迅速和安全是非常重要的。目前，大部分广播电台单位所采用的数据通信网络主要以有线网络和无线网络为主，其中，无线网络相对来说优势更多，而且建设成本更低，尤其是随着当前5G技术的应用，无线网络的通信传输速度也会进一步提升[7]。

在对无人值守发射站的监控过程中，为了满足对机房全天候不断监控的需求以及数据安全，确保节目能够安全、稳定地播出，建立数据传输系统时会采用加密虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）的传输方式。VPN是一种虚拟专用网络，通过在公用网络架设专用网络来进行加密通信。目前，大部分企业都会利用VPN技术来加强企业信息的加密工作。VPN网关能够利用对数据包的加密以及数据包目标地址的转换来满足远程访问的需求，并且可以根据协议需求选择不同的VPN类型，同时还能通过服务器搭建、软硬件系统等不同的渠道实现VPN的建设，因此该系统的成本相对更低，而且加密性良好，能够广泛应用到无人值守发射站的实时监控数据传输系统当中。其数据传输过程如图1所示。

图1 VPN数据传输示意图

除此之外，数据接收、分析和储存系统的建设也是非常重要的。为了确保传输的数据能够得到有效应用，广播电台单位有必要利用大数据技术结合服务器系统建立完善的数据接收、分析和储存系统，以确保接收的数据能够得到更便捷的应用，还能储存到数据库中，以便于日后工作中随时调用[8]。

3 广播调频覆盖远程监控系统架构模式的设计

建立广播调频覆盖远程监控系统时，可以选择客户端/服务器（Client/Server，C/S）架构模式以及基于网页服务器的浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）模式这两种模式，能够满足不同广播电台对于远程监控系统的架构需求。

传统远程监控模式主要以C/S模式为主，也就是利用客户端和服务器为终端进行架构，整个系统会被分成客户端和服务器两层系统。其中，客户端能够满足大量工作的需求，而服务器则需要对数据进行分析和存储。由此可见，C/S模式的客户端工作要远高于服务器工作的需求。不过C/S结构的应用相对较为成熟，其最大优势就是有着很强的交互性，而且C/S结构的存储更加安全、网络通信量也更低、响应速度更快，对于大量数据能够做到快速处理，非常有利于规模小、用户少以及具有安全保障的局域网环境部署。不过C/S结构所需要的软件程序具有针对性，无法进行灵活变更，而且后期维护和管理需要专业的工作人员，因此通常会用于规模较小的局域网当中，不适合进行大规模扩展。C/S结构所应用的每台客户端计算机都需要安装客户端程序，一般兼容性相对较差，很难满足快速部署和安装的需求，因此在使用过程中具有局限性[9]。

B/S结构主要是以浏览器和服务器为终端的结构。该结构是互联网时代对于C/S结构的优化。在B/S结构当中，整个监控系统的主要业务在服务器端，而浏览器客户端只需要满足用户的操作需求即可。相比于C/S结构需要让客户端满足大量业务需求不同，B/S结构的客户端工作负担更小，而服务器端则需要承担更高的工作压力。B/S结构在应用过程中最大的优势就是有着非常优秀的用户交互操作界面，而且能够有效用于分布式系统的网络模式。不过B/S结构也存在一定的缺点，如显著的数据安全问题、服务器配置要求高、数据传输速度慢、软件缺乏个性化特点等，都是导致B/S系统很难满足多功能需求的主要因素。利用浏览器输入大量数据和报表，或者将数据进行打印和输出时会有诸多不便，而且也很难满足复杂应用构造的需求[10]。

为了有效提高广播调频覆盖远程监控工作的效率，在系统架构设计时通常会利用C/S和B/S混合的结构模式进行网络结构架设。例如在实时控制上采用C/S模式，而对远程监控数据浏览和查询时则采用B/S模式，这样能够充分发挥这两种模式的优势，具体如图2所示。

图2 广播调频覆盖远程监控系统架构图

4 结 语

为了确保广播电台节目传输的安全和稳定，广播调频覆盖远程监控系统的搭建是非常重要的，尤其是对于无人值守的发射站来说，远程监控系统能够第一时间获取发射站的运行情况，并且对异常运行状况进行报警，从而确保技术人员能够及时采取相应措施保障发射站的安全。在远程监控系统实际应用的过程中，除了要做好硬件设计外，更需要做好系统架构设计，以确保系统能够满足广播电台对广播调频发射站远程监控的根本需求。