自台监控系统在广电高山台站的应用

张 峻

（山西广播电视无线管理中心1125台，山西 太原 030001）

0 引 言

自台监控系统是广播电视台站安全播出工作体系的一个重要组成部分，是进一步提高广播电视信号播出质量及安全等级的有效手段。随着数字化时代的快速发展，许多新技术、新模式逐步融入到了社会发展的各个方面，而广播电视台站也迎来了建立健全自台监控系统的良好契机。按照《广播电视安全播出管理规定》（62号令）等相关规定要求，笔者所在的山西广播电视无线管理中心1125台（以下简称1125台或台站）于2018年利用广电基础设施升级搬迁的机会，对台站原有监控系统进行升级改造，构建了较为完善的自台监控系统，有效提升了发射台站安全播出保障能力和运维效率。

1 自台监控系统的构建原则

高山台站的自台监控系统建设应基于台站的实际需求，充分应用目前主流、成熟的数字化信息技术，利用计算机网络监控技术，将台站的广播电视发射各个过程的管理、控制和监控处理纳入到台站计算机局域网管理系统。

1.1 安全性原则

基于广播电视系统的特殊性，发射台站的自台监控系统应严格限制外部互联网接入，关闭未用的网络系统端口，搭建软件/硬件防火墙，形成有效的安全网关（Security Gateway）。监控系统内部应实行分级授权管理方式，对中层及以下应用用户的权限进行合理限制，减少值机人员因违规或者误操作所造成的损害。对于自台监控系统内部关键设置步骤、敏感信息读取下载等重要环节，应配置到高一级别应用用户权限中。同时，用户登录时，可配合移动数字证书（USBkey）技术进行验证，能提高系统的安全性。

1.2 实用性原则

自台监控系统根据广电发射台站的实际要求，把满足台站安全播出管理工作作为重要建设原则，采用集中的管理控制方式，同时应具备操作简便、管理方便等特点。1125台目前有数字电视发射机4台，发射14套数字电视节目；有8台广播发射机及1台CDR发射机，发射6套广播节目及3套数字广播节目。此外还有众多微波解码器、卫星解码器、智能信号切换器等信号源设备，供配电设备以及天馈线设备等。1125台在改造升级自台监控系统时认真梳理基于台站实际的广播电视发射各个环节，将信号源接收解码、发射设备运行状态、发射信号监测、供配电监测、环境监测等都接入到自台监控系统，通过服务器将多环节的监控数据汇总后传输到值班室显示屏，实现了监控数据实时化、可视化获取。

1.3 扩展兼容性

系统主体网络采用物联网结构，在保障数据传输可靠的同时，对系统设备进行扩展与删减。各系统功能采用模块化设计，这样既增强了系统扩展性，又方便后期维护[1]。1125台从自台监控系统建成运行以来，经历了模数升级、节目增播、FM发射机更新、中央无线数字节目700 MHz移频等一系列技术升级工作，自台监控系统从物理层、网络层到应用层均具备相应的兼容能力。

1.4 交互易用性

自台监控系统应充分体现其自动化、智能化特效，增强与用户的交互性功能。自台监控系统与值机人员的交互，是一个信息与指令输入、输出的交互过程，不能仅局限于系统将相关信息呈现给值机员，同时值机人员应能够通过监控系统发出指令操作，控制广播电视发射进程，改变发射状态等。通过系统的交互功能可有效替代继电器、执行逻辑等顺序执行功能，建立柔性的广播电视控制系统，同时系统交互界面应简洁易用，提高用户可操作性。

2 已建成监控系统的组成

目前，1125台已建成并稳定运行的自台监控系统包含8个二级子系统，分别是信号监控、发射设备监控、供配电监测、环境监测、安防监控、天馈线监测、多画面大屏显示以及自动化应用系统。系统通过3台基础核心服务器，即广播数据监测服务器、电视数据监测服务器及综合数据监测服务器（含发射机、电力、环境等），构成了台站的自台监控系统。系统的主体结构如图1所示。

图1 自台监控系统主体结构图

2.1 信号监控系统

广播电视信号监控系统主要包含信号源监测、开路信号监测以及值机监控等三部分。源信号及开路信号通过相关信号采集设备进行数据采集，经过交换机传输到服务器，实现对源信号及节目发射信号质量的显示、存储、管理等。发现异常信号信息时，声光报警器可自动告警，异常信息的保存可超过一年。

以台站其中一套模拟广播系统为例，其结构如图2所示。该调频广播的信号源包括微波和卫星信号，采用相应的解码器对源信号进行解码，将解码后的主备信号接入到智能信号切换器中，后通过信号分配器、跳线架分别传送到主备发射机的A/B激励器。在该系统中，台站采用了CYK-401智能信号切换器。该设备可实现4路音视频信号输入，选择1路输出。CYK-401切换器通过RJ-45接口接入到交换机，将源信号信息传输到监测服务器后，再通过交换机将监测信息传输到监控电脑。CYK-401智能信号切换器可实现自动切换、手动切换和监控系统用户远程切换。此外，广播电视发射机发出的开路信号通过解调编码器传输到监测系统，其中调频广播采用的CYK-606A-D多路解调编码器可以将6套不同的调频节目信号统一编码为数据流传输到服务器，从而实现了广播电视从信号源到节目信号发射的全过程监控。

图2 广播信号监控系统

2.2 发射设备监控系统

发射设备监控系统包括发射机监控及监听监看等系统[2]。发射机的控制单元一般具有相应的通信接口，尤其是发射机更新以后，可通过RS-485或者RJ-45通信接口经交换机接入到监控服务器。发射机监控系统一般由本机控制系统和远程监控单元构成，具有计算机网络系统的特点，采用了星型拓扑结构。台站发射机采用CYK-8005T型号的智能采集控制机，可实现对发射机的发射功率、反射功率等数据的采集监控，以及发射机通信状态的实时显示。监听监看控制系统可以通过服务器记录、存储采集的信号，信号异常时CYK-SG声光报警器可以报警提醒。监控系统通过智能采集控制机及发射机控制单元可远程控制发射机开关机，调节发射功率等工作状态。

2.3 供配电监测系统

供配电系统是保证安全播出的重要系统。因高山台站地理位置的特殊性，保障台站的供配电系统安全稳定运行显得尤为重要。台站的供配电监测系统通过智能通信接口采集相关供配电设备的数据并传输到综合服务器，后通过监控电脑实时显示。当设备故障时，系统可以显示出相应的故障类型，并发出声光告警。目前，台站供电来源为6 000 V外电、柴油发电机组及不间断电源（Uninterrupted Power Supply，UPS），所使用的供配电设备包含高压配电柜、变压器、总进线柜、稳压器、UPS、出线柜以及柴油发电机等。外电通过变压器转换为380 V电压后，通过切换柜接入到出线柜。对用于机房设备的出线柜，通过接入UPS和稳压器，可保证发射机房的不间断供电，满足机房的用电保证。

2.4 环境监测系统

环境监测系统主要对业务用房的温度、湿度、水浸以及烟感等信息进行监测。通过在发射机房、高低压配电室、柴油发电机房等业务用房的监测点设置温湿度终端传感器，系统可采集各监测点的温度及湿度信息，将温湿度控制在合理范围内，可有效减少静电产生和机器故障发生。此外，通过在地沟安装水浸传感器、在业务用房顶部安装烟感报警器，可实现技术用房的水浸和烟雾监测。台站现有的环境监测系统通过CYK-HJ16环境采集器将各终端采集设备所采集到的实时数据编码后传输到监控显示界面中，值机人员可全时段实时掌握各监测点的环境信息。

2.5 安防监控系统

安防监控系统主要实现视频监控、门禁管理及事件查询等功能。目前，1125台的视频监控可对台站机房、天线区、高低压配电室等24个重点区域进行高标清视频监控及影像存储，监控摄像头可基于IEEE802.3af标准通过RJ-45接口实现以太网供电（Power Over Ethernet，POE）。视频数据因占用存储空间大，可设置为动态侦测模式，减少空间存储，从而提高有效数据的存储量，延长事件存储记录的查询。门禁管理目前可通过密码、视音呼叫、门禁卡等方式实现综合楼及机房内部的进出。

2.6 天馈线监测系统

广播电视天馈系统的运行参数，主要包括入射功率、反射功率以及由此计算得出的驻波比[3]。天馈监测系统的硬件设备主要有信号采集监测设备、信号处理器及数据显示告警设备等。信号采集器针对多工器、馈线、功分器及天线等部位进行参数采集，通过RS-485接口传输到信号处理器进行分析汇总存储，后接入到数据显示设备，实现对台站天馈线系统工作状态的监测[4]。

2.7 多画面大屏显示系统

多画面大屏显示系统主要由大屏幕液晶显示墙、用户计算机、图像拼接器以及交换机等组成。大屏幕液晶显示墙由12块高清液晶屏，通过3×4排列，与LED横条屏组成屏幕墙，作为台站值班室视频图像、工作状态、告警及宣传等信息的综合显示系统[5-6]。大屏显示系统可以将源信号、播出信号、发射设备数据、供配电数据以及环境数据等各类数据信息汇总显示，用图像拼接器、切换设备等方式，实现对子系统数据画面的实时监测和切换。大屏显示系统通过用户管理端实现多屏协同显示，同时各区域独立管理。值班人员对各监控数据显示窗口的操作相对简单直观。

2.8 自动化应用系统

自动化应用系统通过用户界面，调用自台监控系统的相关服务器所采集、存储的数据，实现监听监控、调度管理等人机交互功能以及数据记录等功能。

3 对自台监控系统的智能化拓展

1125台自台监控系统自安装使用4年多来，有效提升了值机效率和应急反应速度，降低了安全播出事故发生的可能性。在实际应用中，可对该自台监控系统的部分功能进行拓展升级，进一步完善系统功能，促进智慧台站建设。

3.1 拓展大屏显示系统

目前台站的大屏显示系统仅局限于值班室，其余人员并不能接收到除告警信息外的其余监控信息。对此，可考虑将部分重要监控信息同步接入到办公室等地方，拓展除值班人员外的其余在台职工获取安全播出信息的途径，使其第一时间获取故障信息，到达现场与值机人员一起处理故障，有效缩短故障处理时间[7]。

3.2 升级发射设备监控系统

随着近几年台站发射机的更新换代，新发射机的远程监测控制功能得到了进一步丰富和完善。除当前系统所采集的发射机发射功率及反射功率外，应拓展采集发射机其余关键部分的相关数据，如电源数据、激励器数据及功放数据等，完善远程介入自动/手动开关机功能、激励器切换功能以及功率控制功能[8]。

3.3 升级供配电监测系统

针对供配电监测系统，可增加对供配电系统重要设备的数据监测，对高压配电柜数据信息、出线柜各分配电源模块的数据信息、稳压柜运行数据等进行监测，将UPS电源自身管理系统接入到监控系统，对柴油发电机组的油压、温度、油量、输出电压及负载等数据进行采集，尤其是为发电机组启动提供24 V直流电源的蓄电池组，要重点监测其电压、损耗等参数。对所采集到的供配电设备运行参数信息，系统应具备信息存储统计、阈值告警及故障记录等功能。

3.4 升级环境监测系统

保障技术用房温湿度处于合理范围，构建低粉尘的工作环境，可有效提升机器设备的工作寿命，降低故障率。台站当前温控设备已由过去的轴流风机、暖气升级到现在的空调、电采暖等新式设备。环境监测系统可通过空调设备的RS-485通信接口和电采暖设备的无线通信模块实现对相关温控设备的集中监控管理，对机房、高低压配电室、柴油机房等区域的环境状态进行分片区实时控制，在降低温控设备能耗的情况下，有效提升环境监测系统的智能化水平。

4 结 语

对自台监控系统的完善和应用，可有效推动新技术、新设备、新体系在广播电视台站安全播出中的应用，提升安全播出保障能力，缩短故障处理时间，有效降低值机人员的工作强度，提高台站的整体工作效率，使安全播出工作智能化、高效化，为台站的全面高质量发展打下坚实基础。