韋德全

（西疇縣縣委宣傳部無線發(fā)射臺，云南 文山 663500）

0 引 言

隨著近年來我國廣播電視無線產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展進步，國內(nèi)每年有大體量站點建成并投入使用，所需的監(jiān)控設備數(shù)量和建設規(guī)模與日俱增，部分舊的建設系統(tǒng)由于建設運行時技術較為落后，往往在與新廣播電視無線發(fā)射系統(tǒng)匹配使用時存在諸多問題，包含過度依賴中控單元而無法進行自主化管理、系統(tǒng)實踐利用性較差、系統(tǒng)數(shù)據(jù)利用效率較低、數(shù)據(jù)結構設置不合理、監(jiān)控中心服務器集群技術落后以及業(yè)務操作切換時間過長等諸多難題，嚴重影響了廣播電視無線發(fā)射臺監(jiān)控水平的快速提升[1]。另外，近年來隨著國內(nèi)云技術產(chǎn)業(yè)在各行各業(yè)的不斷發(fā)展，云技術作為前沿技術，在廣播電視無線發(fā)射過程中也有較為廣泛的應用。因此，本文對廣播電視無線發(fā)射臺站遠程監(jiān)控系統(tǒng)架構設計的探討和研究，具備重要的理論意義和現(xiàn)實價值。

1 廣播電視無線發(fā)射臺站遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計原則

廣播電視無線發(fā)射臺站遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計過程，應嚴格秉持先進性、可靠性、智能化、可擴展性以及安全性等諸多原則。

先進性是指引進國內(nèi)外先進技術工藝、設備和管理體系，采取先進的網(wǎng)絡連接技術將內(nèi)網(wǎng)與監(jiān)控網(wǎng)絡連接，確保廣播電視無線發(fā)射臺站遠程監(jiān)控系統(tǒng)使用效率的最大化提升。同時，可建立監(jiān)控系統(tǒng)的私有云管理平臺，利用硬件資源優(yōu)化、軟件架構優(yōu)化等轉變整個廣播電視無線發(fā)射臺站監(jiān)控系統(tǒng)的管理機制，優(yōu)化傳統(tǒng)模式下垂直業(yè)務管理方式帶來的效率不高的弊端[2]，以水平集成化的業(yè)務管理機制滿足業(yè)務快速增長的需要。

可靠性是指在整個網(wǎng)絡監(jiān)控體系的架構設計中，應避免出現(xiàn)影響系統(tǒng)整體運轉的事故點，盡可能地降低系統(tǒng)中不同軟件或硬件之間的相互依賴性，避免不同模塊之間連接性過于緊密而導致全局故障。

智能性是指整個系統(tǒng)架構應更廣泛地收集設備數(shù)據(jù)、維護知識甚至是相關管理思路等，為技術維護人員提供決策管理辦法。

安全性是指廣播電視無線發(fā)射臺站遠程監(jiān)控系統(tǒng)應有效遠離病毒攻擊或其他黑客攻擊，人員操作權限應獨立、分明，達到信息安全等級保護需要?？蓴U展性是指在未來的快速發(fā)展過程中，監(jiān)控系統(tǒng)具備獲得數(shù)量上的擴展和功能上的擴充潛力和發(fā)展空間。

2 廣播電視無線發(fā)射臺站遠程監(jiān)控系統(tǒng)架構設計

2.1 站內(nèi)監(jiān)控架構

站內(nèi)監(jiān)控架構主要應用分布式的扁平化監(jiān)控管理技術，進一步提高整個監(jiān)控站內(nèi)的自動化管理水平。設計的系統(tǒng)架構如圖1所示。為最大限度地避免遠程監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部不同設備之間邏輯結構過分集中于某一中控單元或總控單元，從而出現(xiàn)工控計算機出現(xiàn)故障而導致系統(tǒng)崩潰等問題，應將控制邏輯盡可能地下放至不同子控制單元。例如，將發(fā)射機的“1+1系統(tǒng)”或電力采集控制器系統(tǒng)等下放至不同模塊結構中，保證相互之間依賴性的降低。同時，在設計時可采取工業(yè)控制中常見的集散控制系統(tǒng)為處理器，網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的核心基礎采取控制模塊，秉持功能分散和操作集中顯示等諸多原則，在總控單元功能達成的基礎上，避免子控制單元功能的無限擴大[3]。此外，站內(nèi)監(jiān)控設計應確保底層不同的控制設備之間盡可能地直接與被控制的小單元相互聯(lián)系，而不經(jīng)過網(wǎng)絡結構體系的交換設備，避免網(wǎng)絡結構設備故障而造成整個監(jiān)控系統(tǒng)的故障。同時，在控制系統(tǒng)設計中，應配置某一計算機作為數(shù)據(jù)信息的前置采集設備，加工和處理整個監(jiān)控體系中不同設備的狀態(tài)甚至是預警信息等，最后整體上報至總監(jiān)控平臺，最大限度地降低網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)量，從而減輕總控平臺的數(shù)據(jù)處理壓力，為站內(nèi)運營維護提供遠程測試使用的冗余設備。

圖1 系統(tǒng)架構示意圖

2.2 站外網(wǎng)絡架構

目前，遠程監(jiān)控系統(tǒng)的站外網(wǎng)絡架構主要采取基于TCP和IP通信協(xié)議的網(wǎng)絡通信模式，其可靠性將直接影響整個網(wǎng)絡監(jiān)控體系的監(jiān)控效果和監(jiān)管安全。就可靠性來說，網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)的站外網(wǎng)絡架構模式可采取不同路徑的網(wǎng)絡傳輸機制，例如，利用專線私網(wǎng)或者自制數(shù)字微波網(wǎng)或公共網(wǎng)絡等主動模式，利用路由器優(yōu)先級別的高低篩選可利用的路面鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)，確保參數(shù)安全；系統(tǒng)設置可采取專線私網(wǎng)的方式，避免該監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸受到外界環(huán)境的不良影響，確保監(jiān)控數(shù)據(jù)和信息傳遞的可靠性和穩(wěn)定性。此外，站外網(wǎng)絡架構設計還應充分注意路由器使用規(guī)則和訪問機制的設置禁點，確保廣播電視無線發(fā)射臺站遠程監(jiān)控網(wǎng)絡體系的安全。站外網(wǎng)絡架構如圖2所示[4]。

圖2 站外網(wǎng)絡架構示意

2.3 總平臺硬件架構

總平臺硬件架構以云平臺為底層架構支撐進行頂層設計，該技術通過廣域網(wǎng)或局域網(wǎng)上硬件設施參數(shù)的虛擬化設置，將大體量的硬件設施抽象軟化為能被計算機系統(tǒng)快速識別的參數(shù)資源，從而將硬件、軟件或是其他網(wǎng)絡資源等統(tǒng)一結合，實現(xiàn)資源之間的高度共享和數(shù)據(jù)之間的大容量存儲與處理等的托管功能。該技術在總控平臺上的服務對象是監(jiān)控數(shù)據(jù)信息，因此，首先應確保監(jiān)控數(shù)據(jù)的安全傳輸、數(shù)據(jù)傳遞穩(wěn)定性和可靠性。因此，建立私有云體系，是確保遠程監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控功能和管理目標實現(xiàn)的不二選擇。建立私有云監(jiān)控平臺后，技術管理人員可通過融合，將整個監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部將使用到的資源存儲于網(wǎng)絡體系中，避免某一計算機受到外網(wǎng)攻擊時產(chǎn)生信息泄露，甚至可利用私有云監(jiān)控平臺，隨時隨地接收中心數(shù)據(jù)平臺的調(diào)查和控制等，由此提升網(wǎng)絡監(jiān)管體系的利用效率，且有效降低監(jiān)控系統(tǒng)的維護難度[5]。

2.4 軟件架構

廣播電視無線發(fā)射臺站遠程監(jiān)控系統(tǒng)的軟件架構設計，傳統(tǒng)模式下絕大部分采取客戶端/服務器（Client/Server，C/S）架構設計模式，主要利用該架構設計更加固定的用戶群設置功能，增強整個監(jiān)控系統(tǒng)對數(shù)據(jù)使用安全的控制能力，減少數(shù)據(jù)傳輸過程中的延時。但隨著近年來服務器、交換機等硬件設備通信能力的提升和軟件技術研發(fā)水平的快速增強，瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）架構體系在網(wǎng)絡平臺中的使用范圍逐步增大，其具有運營維護管理成本較低，且終端使用便捷性和安全性較高等諸多優(yōu)勢，使其在與C/S架構體系的競爭中獲勝。因此，瀏覽器/服務器（Browser/Server，B/S）架構體系成為當前廣播電視無線發(fā)射臺站遠程監(jiān)控系統(tǒng)的首選。

在軟件設計方面，應考慮移動客戶端內(nèi)置數(shù)量、設置位置和具體的連接方式。由于現(xiàn)階段智能手機的普及應用范圍遠遠高于其他電子設施，因此應充分利用智能手機監(jiān)控系統(tǒng)和移動設備，形成相互聯(lián)合的物聯(lián)網(wǎng)體系，打破現(xiàn)有廣播電視無線發(fā)射臺站監(jiān)控系統(tǒng)的運維管理模式，改變現(xiàn)階段的管理理念。技術人員可通過智能手機移動終端對監(jiān)管畫面中的數(shù)據(jù)進行抓取，了解站點內(nèi)置設備的運行參數(shù)、運行狀態(tài)和其他數(shù)據(jù)，并將收集到的數(shù)據(jù)與平臺內(nèi)的標準數(shù)據(jù)進行對比，數(shù)據(jù)差異過大時自動發(fā)出預警推送信息，做到整個監(jiān)管范圍內(nèi)“人人監(jiān)管、隨處監(jiān)管、糾偏對比”，降低總控平臺管理人員的監(jiān)控壓力，獲得監(jiān)管工作的主動權。此外，在系統(tǒng)設備的維護過程中，監(jiān)控人員還可進一步通過智能終端了解監(jiān)控體系中的故障信息，通過私有云平臺的專家系統(tǒng)給出的設備解決對策或解決方案，解決并維護故障設備，且將故障設備的維護檢修記錄上傳至私有云平臺，作為專家數(shù)據(jù)庫良性循環(huán)和反饋的數(shù)據(jù)來源，為積累后期經(jīng)驗添磚加瓦，從而提高廣播電視無線發(fā)射臺站遠程監(jiān)控系統(tǒng)所有技術人員的維護管理水平。

3 遠程監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能實現(xiàn)

3.1 運行綜合管理平臺

廣播電視無線發(fā)射臺站遠程監(jiān)控系統(tǒng)的綜合管理平臺運行，主要是對站點內(nèi)部不同的監(jiān)控模塊和整個監(jiān)控系統(tǒng)的運行處理過程的統(tǒng)一管理和監(jiān)控。不同模塊之間通過網(wǎng)絡交換設備連接到同一局域網(wǎng)中，核心業(yè)務的自動化管理模塊能夠通過不同模塊之間發(fā)生機制的自動控制，實現(xiàn)相關點之間的聯(lián)合行動，從而為監(jiān)控網(wǎng)絡體系中相關管理功能的實現(xiàn)提供技術支撐。

3.2 核心業(yè)務自動化

核心業(yè)務的自動化管理模塊主要包含信源的切換管理、系統(tǒng)發(fā)射機的自動化監(jiān)控體系、信號的自動監(jiān)測和管理的自動化控制等諸多部分。通過對信號監(jiān)測系統(tǒng)的分析可知，信號監(jiān)測網(wǎng)絡系統(tǒng)監(jiān)測前端主要采用嵌入式的混合結構模式，利用多通道、多任務甚至是多功能的刀片結構設置為其基礎，任意一刀片結構設置均采取嵌入式微處理器核心架構設計，通過對整個監(jiān)控網(wǎng)絡體系覆蓋范圍內(nèi)的射頻技術、模擬信號甚至是數(shù)字信號的綜合處理，實現(xiàn)對廣播電視無線發(fā)射臺站遠程監(jiān)控網(wǎng)絡體系中所有數(shù)據(jù)的管理。

4 實際應用

以筆者所在單位為例，介紹監(jiān)控系統(tǒng)的實際應用，部分監(jiān)控設備如圖3所示。監(jiān)控系統(tǒng)包括 50 kVA的柴油發(fā)電機、雙電源切換器、UPS自動電源配電柜，兩臺數(shù)字化300 W無線發(fā)射機和6臺多路電視衛(wèi)星接收器，分別接收中星6A和中星6B衛(wèi)星信號，并且接入編轉碼器、復用器、碼流切換器、碼流分配器等設備，再通過四臺300 W主備用發(fā)射機發(fā)送到50 m高的鐵塔上供縣城用戶接收24套數(shù)字電視節(jié)目，6套調(diào)頻廣播節(jié)目由8臺調(diào)頻發(fā)射機、14臺數(shù)字衛(wèi)星接收機擔任發(fā)射工作任務，總共有8路調(diào)頻信號從臺站發(fā)出。

圖3 部分監(jiān)控系統(tǒng)設備

5 結 語

廣播電視無線發(fā)射臺站遠程監(jiān)控系統(tǒng)在設置過程中應秉持可靠性、數(shù)字化管理以及智能化控制等諸多基本原則，確保系統(tǒng)架構設計的科學性與合理性，同時應加強對廣播電視無線發(fā)射臺站站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)、站外網(wǎng)絡架構、硬件架構以及軟件架構等的設計與優(yōu)化，不斷增強遠程監(jiān)控系統(tǒng)的管理功能和業(yè)務自動化處理功能，為廣播電視無線發(fā)射臺站遠程監(jiān)控管理水平的快速提升打下更扎實的技術基礎。