張學(xué)新，袁 軍

（河南省廣播電視發(fā)射臺，河南 鄭州 450003）

1 引言

河南省廣播電視發(fā)射臺發(fā)射機房原來只有2套電視節(jié)目，隨著電視事業(yè)的發(fā)展現(xiàn)已增至6套。近年來，雖然對監(jiān)控系統(tǒng)等鏈路信號進行過改動，但隨著光纖信號、數(shù)字微波信號、SDH環(huán)網(wǎng)信號、衛(wèi)星信號以及控制監(jiān)控傳輸線的增多，原有的系統(tǒng)功能已不能滿足現(xiàn)階段信號傳輸和監(jiān)控的要求[1-2]。根據(jù)現(xiàn)實情況和安全播出工作的需要,河南省廣播電視發(fā)射臺在充分利用原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，本著經(jīng)濟性、安全性、實用性的原則對控制室信號系統(tǒng)進行了改造。

2 對信號監(jiān)控系統(tǒng)的整合

改造前，機房監(jiān)控系統(tǒng)較為單一，僅有傳輸系統(tǒng)和接收系統(tǒng)2部分組成，而且原有系統(tǒng)布線相互交叉，且電源插座又混用在一起，極易造成事故。改造中充分考慮到現(xiàn)有傳輸設(shè)備的特點以及存在的問題，整個系統(tǒng)由電源供電系統(tǒng)、信號傳輸系統(tǒng)、信號切換系統(tǒng)、無線接收系統(tǒng)、信號報警系統(tǒng)5部分組成。并對整個系統(tǒng)的信號進行重新設(shè)計布局，系統(tǒng)的信號流程如圖1所示，采取以下具體措施:

1）將傳輸設(shè)備和信號走向進行了重新分類，分組排列，貼加標簽，盡量簡單明了，避免了原來整個信號系統(tǒng)線混在一起、電源互不獨立的狀況。

2）將整個系統(tǒng)機架、解碼器、分配器、切換器、監(jiān)測儀器等進行了接地處理，并對之進行等電位連接，以防止雷電和設(shè)備自身故障對系統(tǒng)的影響。

3）對NEC控制桌的利用。由于NEC主備發(fā)射機下?lián)艿降厥信_使用，因而NEC控制桌就閑置了下來，該控制桌長1.3 m、寬1.3 m、高1.2 m,左邊面板安裝有18 cm監(jiān)視器和6011示波器各1臺，然而右邊面板空間并沒有利用，而且經(jīng)過實際測量，LZ0301B音視頻切換器為標準 2U 機箱（482mm×300mm×88mm），重量 5 kg，6臺切換器組合在一起正好放在控制面板上，非常方便值班員手動切換信號，這就為設(shè)計和布局提供了想象空間。經(jīng)過精心設(shè)計，不僅用自制支撐架解決了設(shè)備通風(fēng)對流散熱問題，而且解決了中一、河一、河二、河四、河五和數(shù)字微波切換器布局問題，如圖2所示。

4）對原監(jiān)視墻的利用。原鋁合金監(jiān)視墻長4.8 m、高2.8 m、寬0.8 m，擺放在控制室中央，經(jīng)過加工，將銀灰色鋁塑板貼在面板上，并在鋁合金每層支架內(nèi)徑中安裝上線槽，并將顯示器掛件用螺絲固定在設(shè)計位置，并標明頻道符號。這樣一來，不僅解決了14臺液晶顯示器的掛放問題，更有利于信號線路的進出，并且對原有的電源走線進行了打壓實驗，確認耐壓無誤后，繼續(xù)使用，但發(fā)現(xiàn)20個電源插頭接點簧片接觸不太理想，于是全部進行了更換，使之符合用電要求。

3 對控制監(jiān)控室電源的改造

控制監(jiān)控室原來僅有電工房一路市電電源，2006年7月該系統(tǒng)因外電的閃斷和本身問題而引起過空氣開關(guān)跳閘，進而影響到了光纖信號向本臺上行站的傳輸。這一沉痛的教訓(xùn)，給這次改造提出了更高的要求，經(jīng)過分析和討論，認為采取以下方法較為妥當：

1）從上行站UPS機房引入220 V電源作為光端機、視頻分配器、信號切換器、工控計算機等設(shè)備的供電電源。此種方法優(yōu)點是可為本臺節(jié)約UPS電源購置費用，提高上行站UPS電源的利用率，實現(xiàn)機房設(shè)備優(yōu)勢互補；缺點是供電線路長,不易鋪設(shè)電纜，需要對控制室供電系統(tǒng)進行改進。

2）考慮到上行站的用電安全，在盡量減小UPS電源用電負荷情況下，把電工房送入的市電作為14臺大屏幕監(jiān)視器供電電源，這樣一來不僅可以有效解決UPS電源負荷過重問題，延長供電時間，而且還能為信號系統(tǒng)提供備份電源。

3）經(jīng)過計算，機房小信號設(shè)備用電負荷不足1 kW，相對于60 kV·A的UPS電源來說，不足以影響到上行站的用電安全，但如何實現(xiàn)市電和UPS電源轉(zhuǎn)換,這才是改造工作的重中之重。經(jīng)過查找技術(shù)資料，多次試驗和綜合考慮，用最簡單的雙向繼電器作為控制器，完成了上述兩路電源的轉(zhuǎn)換。此系統(tǒng)由J2C4-22雙向繼電器、手動開關(guān)、五聯(lián)空氣開關(guān)3部分組成，其原理如圖3所示。

（1）當UPS電源送出220 V電壓后，J2C4-22線包輔接點A1，A2吸合，J2C4-22繼電器接點J13和J14導(dǎo)通，J43和J44導(dǎo)通，常開接點變?yōu)槌ｉ]接點。接點J21和J22斷開，J31和J32斷開，常閉接點變?yōu)槌ｉ_接點。手動開關(guān)接點J3和J4帶電，兩相電壓通過手動開關(guān)J1和J2接點送入五聯(lián)空氣開關(guān)，此時由五聯(lián)空氣開關(guān)供電的設(shè)備均為UPS電源供電。

（2）當UPS電源出現(xiàn)故障時，J2C4-22線包輔接點A1，A2釋放，繼電器接點J43和J44、接點J13和J14變?yōu)槌ｉ_接點；繼電器接點J21和J22、接點J31和J32又變?yōu)槌ｉ]接點，市電經(jīng)手動開關(guān)接點J5和J6送入，J3和J4仍然帶電，兩相電壓仍然通過手動開關(guān)J1和J2接點送入五聯(lián)空氣開關(guān)，此時由五聯(lián)空氣開關(guān)供電的設(shè)備均為市電供電。其間繼電器倒換時間僅0.2 s，幾乎同步，即可迅速完成電源倒換。

（3）當J2C4-22出現(xiàn)故障時，值班員可手動操作開關(guān)，將手動開關(guān)觸點由接點J3和J4轉(zhuǎn)入接點J5和J6，完全脫開繼電器將市電直接接入，由接點J5和J6通過接點J1和J2送入五聯(lián)空氣開關(guān)供電。這樣，該系統(tǒng)又多了一種應(yīng)急手段。

上述系統(tǒng)不僅解決了電源的自動切換問題，而且投入非常小，既安全又可靠。該系統(tǒng)自投入運行以來，沒有出現(xiàn)過任何問題，不僅為本臺節(jié)約了資金，還確保了安全播出。

4 信號自動切換系統(tǒng)的設(shè)計與安裝

為了確保信號的安全，在解決多路信號源的同時，選用了LZ0301B音視頻自動切換裝置。該切換器主要有以下特點：1）三路輸入，一分四輸出；2）掉電時主信號輸入通道與輸出通道直通；3）當主信號出現(xiàn)故障時，自動輸出備份信號；4）若主信號出現(xiàn)故障時，報警燈出現(xiàn)閃爍，同時蜂鳴器報警。其主要技術(shù)指標增益穩(wěn)定度為0.5 dB%100℃，隔離度優(yōu)于65 dB，信噪比大于75 dB，幅頻特性視頻±0.5 dB。

在安裝中將5套自動切換器送入信號進行了規(guī)范，第1路固定為光纖信號，第2路固定為數(shù)字微波信號，第3路固定為SDH環(huán)網(wǎng)信號。這不僅解決了信號的主備排列問題，而且還避免了各信號源的混淆，更有利于信號維護，如圖4所示。由于移動電視信號為ASI數(shù)字信號源，因而，通過SDH環(huán)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)適配器將其直接送入20頻道數(shù)字激勵器，可滿足要求。

對時間撥碼開關(guān)進行了調(diào)試，當?shù)?路信號出現(xiàn)故障時，使之在最短時間內(nèi)快速向第2路轉(zhuǎn)換。2009年11月鄭州市鄭花路魏河進行水利工程改造，在施工中將本臺12芯光纖鏟斷，此時自動切換系統(tǒng)自動將數(shù)字微波信號和SDH環(huán)網(wǎng)信號切出，5套節(jié)目均沒有造成任何停播事故，為安全播出提供了保障。

制作各種長短不一音頻電纜接頭20余根，以便在特殊情況下應(yīng)急使用。2009年國慶60周年前夕2CH全固態(tài)發(fā)射機噪聲突然增大，經(jīng)查發(fā)現(xiàn)是切換器到發(fā)射機激勵器輸入端電纜短路引起，由于此電纜在地口槽內(nèi)鋪設(shè)，查找起來非常困難，立即使用備用線將光纖信號直接接入發(fā)射機，避免了停播事故。

在做音頻電纜頭的時候，由于設(shè)備生產(chǎn)廠家的不同，卡農(nóng)音頻電纜頭接地也不一樣，因此一定要細心測量所使用設(shè)備切換器輸入輸出接地端子，并且所有音頻電纜頭接地端子應(yīng)與之一致,否則可能會引起輸出信號的不平衡，使聲音過小。另外，還要用絕緣套管將焊接點隔開，避免長期插拔引起接線短路和碰撞出現(xiàn)無聲或交流聲情況發(fā)生。

5 自動報警系統(tǒng)的設(shè)計和安裝

由于機房節(jié)目套數(shù)的不斷增多，目前需要監(jiān)聽、監(jiān)看的節(jié)目點多達20多路，各種監(jiān)聽聲音圖像混合在一起，不僅給值班員帶來視覺疲勞，也給值班員帶來了極大的精神壓力。根據(jù)實際情況，安裝了發(fā)射機房自動報警系統(tǒng)裝置。

發(fā)射機房自動報警系統(tǒng)安裝在機房主控室內(nèi)，值班員坐在大廳內(nèi)就可直接監(jiān)看6套節(jié)目的播出情況，當節(jié)目源和發(fā)射機出現(xiàn)故障時,該系統(tǒng)根據(jù)采集信號電平跳變和噪聲變化等情況快速進行報警，提醒值班員采取措施，起到了防患于未然的作用。系統(tǒng)主要由工控機、數(shù)據(jù)采集線、控制應(yīng)用軟件、大屏幕液晶顯示裝置4部分組成，其原理是將機房光纖信號、數(shù)字微波信號、SDH環(huán)網(wǎng)信號、衛(wèi)星信號、無線接收信號等進行采集，然后送入計算機進行數(shù)據(jù)處理，來實現(xiàn)音視頻信號的自動報警。

機房多路音視頻監(jiān)測自動報警系統(tǒng)有以下功能：1）具有多畫面實時監(jiān)看功能；2）具有故障報警功能，主要包括圖像丟失、圖像黑屏、圖像靜幀和伴音丟失等；3）具有數(shù)據(jù)記錄及錄像功能；4）具有數(shù)據(jù)查詢及錄像回放功能；5）具有系統(tǒng)的設(shè)置功能。并且各路視音頻畫面可任選一路固定監(jiān)聽,并能根據(jù)不同故障情況發(fā)出報警提示，其原理如圖5所示。

為了實現(xiàn)對6套電視節(jié)目主用信號源的采集,在原有系統(tǒng)基礎(chǔ)上又增加了3臺分配器將6套節(jié)目采集信號分別送入工控機,使各套節(jié)目輸出電平完全滿足采樣要求。為了實現(xiàn)對開路RF信號的采集，專門對射頻天線進行了改裝，制作了全頻道接收天線一副，經(jīng)過調(diào)試，使輸入的最低電平達到了75 dB，完全滿足了多路解調(diào)器的需要，采用了DB-08多路解調(diào)器分別解出5路視頻信號和5路音頻信號，一并送入610H工控機。另外用機頂盒接收移動電視節(jié)目，解調(diào)出模擬視音頻信號，送入工控機，使采集的信號完全滿足工控機的要求。

這樣，不管是信號監(jiān)聽、監(jiān)看還是接收，值班員可以根據(jù)實際情況設(shè)置各種信號故障的監(jiān)測門限和監(jiān)測時段，自動報警系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)置的情況，負責將12路電視節(jié)目的聲音、畫面、監(jiān)測信息和報警信息實時地顯示給機房值班人員。以9CH為例，當圖像信號出現(xiàn)丟失或黑屏?xí)r，液晶大屏幕會顯示9CH圖像丟失或圖像黑屏的提示和聲音告警，值班人員可迅速采取措施，參考應(yīng)急預(yù)案進行處理，如圖6所示。另外，該系統(tǒng)獨立運行，當出現(xiàn)故障時，不對控制室其他系統(tǒng)構(gòu)成任何影響。

上述方法不僅加快了值班員的判斷速度，也提高了值班員的操作準確度，使之根據(jù)應(yīng)急預(yù)案要求進行操作，既有針對性，又避免了盲目性，更有利于安全播出。2008年3月，19CH頻道凌晨3點出現(xiàn)掉高壓故障，報警系統(tǒng)快速報警，提醒值班員對發(fā)射機進行檢查，迅速處理了故障，由于此時間段是值班員最容易忽視的時間，正是該系統(tǒng)的自動報警才避免了發(fā)射機停播。

在安裝該系統(tǒng)時，考慮到下一步發(fā)射機要整體搬遷，主要對信號源和開路接收部分進行了采集，將來搬入新塔后，計劃對發(fā)射機激勵器、變頻器、功放盤、耦合器等信號進行采集，全面實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)管理，確保設(shè)備的安全運行。

6 小結(jié)

通過對該系統(tǒng)的改造，不僅實現(xiàn)了信號的自動切換，電源的自動倒換，故障的自動報警，而且大大減輕了值班員的壓力，使值班員坐在值班室就可觀察到設(shè)備的運行情況，不僅利用了設(shè)備，節(jié)約了數(shù)萬資金，還鍛煉了隊伍，為下一步機房搬入新塔積累了經(jīng)驗。該系統(tǒng)經(jīng)過兩年運行，沒有出現(xiàn)過任何問題，確保了設(shè)備安全播出，真正體現(xiàn)了廣電總局提出的“高質(zhì)量、不間斷、既經(jīng)濟、又安全”的12字方針。

[1]史廣生.發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)的通信故障及改進措施[J].電視技術(shù)，2010，34（2）：73-74.

[2]夏利民，李世駿，金玉.廣電機房監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)[J].電視技術(shù)，2010，34（4）：86-89.