朱建平

（寧波廣播電視集團(tuán)，浙江 寧波 315000）

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、信息技術(shù)的飛速發(fā)展，依托多種技術(shù)開發(fā)的計(jì)算機(jī)集成綜合監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。所有廣播電視無線發(fā)射所用的傳輸、發(fā)射等設(shè)備在出廠時(shí)都自帶監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)口，盡管設(shè)備出廠時(shí)的數(shù)據(jù)接口協(xié)議并未統(tǒng)一，但絕大多數(shù)都使用RS-232、RS-485、CAN 總線等常用傳輸協(xié)議，這些都可以通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)備轉(zhuǎn)換成TCP/IP 協(xié)議接口，直接運(yùn)行于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，為綜合監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)提供了便利，降低了開發(fā)成本，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性、穩(wěn)定性、兼容性以及可擴(kuò)展性，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、控制網(wǎng)絡(luò)的集成統(tǒng)一和自動(dòng)化控制，極大地減輕了值機(jī)人員的工作負(fù)擔(dān)[1]。

1 監(jiān)控軟件體系架構(gòu)

監(jiān)控軟件體系架構(gòu)可以分為基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制模式的客戶端/服務(wù)器模式（即C/S 架構(gòu)）和基于網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器為中心的瀏覽器/服務(wù)器模式（即B/S 架構(gòu)）。

1.1 C/S 架構(gòu)

C/S 架構(gòu)由客戶端和服務(wù)器組成，服務(wù)器的功能只是保存數(shù)據(jù)。該模式中，數(shù)據(jù)通信和控制是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)進(jìn)行的，無需經(jīng)過服務(wù)器就能讀取數(shù)據(jù)。C/S架構(gòu)基于兩層分布式結(jié)構(gòu)，具有系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間短、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)勢(shì)，必須安裝專用客戶端，能有效保證系統(tǒng)的安全性[2]。

1.2 B/S 架構(gòu)

B/S 架構(gòu)是隨著Internet 技術(shù)興起的，是在C/S架構(gòu)上進(jìn)行了改進(jìn)的三層分布式結(jié)構(gòu)，由瀏覽器、Web 服務(wù)器以及數(shù)據(jù)服務(wù)器組成。瀏覽器為用戶提供軟件界面，并向Web 服務(wù)器提出請(qǐng)求，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器執(zhí)行數(shù)據(jù)操作并將運(yùn)行結(jié)果提交給Web 服務(wù)器，Web 服務(wù)器利用HTTP 協(xié)議將結(jié)果顯示在Web 瀏覽器上。

2 混合架構(gòu)綜合監(jiān)控方案

寧波廣播電視發(fā)射中心發(fā)射三體自動(dòng)化綜合監(jiān)控系統(tǒng)主要由設(shè)備監(jiān)測(cè)服務(wù)器、流媒體漫錄服務(wù)器、音頻監(jiān)測(cè)服務(wù)器以及兩臺(tái)設(shè)備監(jiān)測(cè)客戶端電腦組成。其中，設(shè)備監(jiān)測(cè)服務(wù)器、流媒體漫錄服務(wù)器、音頻監(jiān)測(cè)服務(wù)器采用B/S 架構(gòu)，兩臺(tái)設(shè)備監(jiān)測(cè)客戶端電腦上安裝基于組態(tài)軟件的C/S 架構(gòu)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軟件。

2.1 設(shè)備監(jiān)測(cè)服務(wù)器

設(shè)備監(jiān)測(cè)服務(wù)器的主要功能是對(duì)供配電系統(tǒng)、溫濕度、水浸、發(fā)射機(jī)實(shí)時(shí)狀態(tài)及告警信息進(jìn)行數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)，同時(shí)根據(jù)設(shè)置定時(shí)發(fā)送開關(guān)機(jī)指令并確認(rèn)操作結(jié)果。設(shè)備監(jiān)測(cè)服務(wù)器的邏輯架構(gòu)如圖1所示。

如圖1 所示，將設(shè)備不同的數(shù)據(jù)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換為TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接入交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備與設(shè)備監(jiān)測(cè)服務(wù)器的數(shù)據(jù)通信。在保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠性前提下，兼顧經(jīng)濟(jì)性、盡量減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)備和重復(fù)布線的原則，對(duì)溫濕度、水浸設(shè)備數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求并不是很高，因此溫濕度和水浸設(shè)備數(shù)據(jù)接口用總線進(jìn)行并接，不同設(shè)備通過不同地址碼實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輪巡訪問；供配電及發(fā)射機(jī)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性要求較高，還涉及一些控制指令的傳輸，因此每臺(tái)設(shè)備均用獨(dú)立的協(xié)議轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（支持TCP/IP協(xié)議的直接接入交換機(jī)），這樣即使某一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換設(shè)備故障，也不會(huì)影響對(duì)其他設(shè)備的監(jiān)控，同時(shí)也兼顧了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性[3]。

圖1 設(shè)備監(jiān)測(cè)服務(wù)器系統(tǒng)框圖

2.2 流媒體漫錄服務(wù)器和音頻監(jiān)控服務(wù)器

流媒體漫錄服務(wù)器的主要功能是將音頻監(jiān)控中各個(gè)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的節(jié)目?jī)?nèi)容按照時(shí)間要求進(jìn)行實(shí)時(shí)錄制，音頻監(jiān)測(cè)服務(wù)器的主要功能是將各監(jiān)控節(jié)點(diǎn)音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成電平值，以便監(jiān)測(cè)客戶端以柱狀條形式實(shí)時(shí)顯示，同時(shí)對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)時(shí)間進(jìn)行設(shè)定，保存客戶端回傳的異態(tài)告警信息。系統(tǒng)架構(gòu)如圖2 所示。

如圖2 所示，信源節(jié)傳系統(tǒng)中傳輸?shù)腁ES 數(shù)字音頻信號(hào)無法直接通過TCP/IP 協(xié)議傳輸，同時(shí)為了更高的傳輸效率和實(shí)時(shí)性，將各節(jié)點(diǎn)的數(shù)字音頻信號(hào)通過轉(zhuǎn)換板卡以UDP 組播形式在網(wǎng)絡(luò)上傳輸，為漫錄服務(wù)器和音頻監(jiān)測(cè)服務(wù)器數(shù)據(jù)服務(wù)。

圖2 音頻監(jiān)測(cè)漫錄服務(wù)器系統(tǒng)框圖

2.3 混合架構(gòu)監(jiān)控框架

以上3 個(gè)基于Web 端的服務(wù)器為數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和參數(shù)等配置信息建立提供了平臺(tái)。對(duì)于人機(jī)交互的監(jiān)控畫面，考慮到對(duì)設(shè)備遠(yuǎn)程操作及監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示有更高的安全性和更快的響應(yīng)速度需求，采用基于組態(tài)軟件的C/S 架構(gòu)軟件客戶端，同時(shí)配以WebSocket 軟件完成服務(wù)器與客戶端之間的數(shù)據(jù)交互，形成融合C/S與B/S兩種架構(gòu)的綜合監(jiān)控系統(tǒng)[4]。系統(tǒng)架構(gòu)如圖3 所示。

圖3 混合架構(gòu)監(jiān)控系統(tǒng)框圖

2.3.1 數(shù)據(jù)通道隔離與單向互訪

由于TCP 和UDP 協(xié)議在傳輸模式上有本質(zhì)的區(qū)別，這兩種協(xié)議在同一交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)傳輸時(shí)會(huì)相互影響，使網(wǎng)絡(luò)擁堵、數(shù)據(jù)丟包嚴(yán)重，最終造成網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定。為了解決這個(gè)問題，在交換機(jī)中劃分不同的VLAN，使設(shè)備監(jiān)測(cè)的TCP 數(shù)據(jù)和音頻監(jiān)測(cè)UDP 數(shù)據(jù)隔離開來，同時(shí)在交換機(jī)音頻監(jiān)測(cè)VLAN下設(shè)置VLANIF 地址作為設(shè)備監(jiān)測(cè)服務(wù)器的網(wǎng)管地址，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)備檢測(cè)服務(wù)器對(duì)音頻漫錄及監(jiān)測(cè)服務(wù)器的單項(xiàng)訪問，集中通過設(shè)備監(jiān)測(cè)服務(wù)器對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的全局參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

2.3.2 客戶端與服務(wù)器間數(shù)據(jù)下發(fā)與上傳

寧波廣播電視集團(tuán)綜合監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 監(jiān)控系統(tǒng)總體框圖

基于組態(tài)軟件開發(fā)的發(fā)射機(jī)房綜合監(jiān)控系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)讀取前端設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過軟件界面直觀顯示給用戶；WebSocker 軟件一方面將Web 服務(wù)器上對(duì)發(fā)射系統(tǒng)、音頻、電力、環(huán)境等數(shù)據(jù)的監(jiān)控參數(shù)下發(fā)給客戶端，另一方面將客戶端中的操作指令、指令操作返回?cái)?shù)據(jù)、實(shí)時(shí)告警信息等數(shù)據(jù)上報(bào)至Web 服務(wù)器，通過服務(wù)器寫入本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)；Web服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)讀取前端設(shè)備數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)直接寫入數(shù)據(jù)庫(kù)[5]。音頻監(jiān)控軟件界面如圖5 所示，設(shè)備監(jiān)控軟件界面如圖6 所示。

圖5 音頻監(jiān)控軟件界面

圖6 設(shè)備監(jiān)控軟件界面

3 結(jié)語(yǔ)

本文以軟件架構(gòu)為切入點(diǎn)，分析了寧波廣播電視發(fā)射中心發(fā)射三臺(tái)機(jī)房綜合監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行原理。本系統(tǒng)自開發(fā)完成并投入使用已有一段時(shí)間，目前各項(xiàng)功能正常、運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了發(fā)射機(jī)房自動(dòng)化監(jiān)控為主、人工確認(rèn)為輔的工作模式，大大提升了發(fā)射臺(tái)安全播出的工作效率。