顧生萬

（作者單位：甘肅省廣播電視局六八七臺）

1 系統(tǒng)設計

甘肅省廣播電視局六八七臺安全播出自動化監(jiān)控系統(tǒng)的主要任務是監(jiān)控臺內10套調頻發(fā)射機及監(jiān)測2套電視音頻，主要包括信號源自動切換系統(tǒng)、音頻信號監(jiān)測系統(tǒng)、發(fā)射機自動控制系統(tǒng)、模擬電視多畫面監(jiān)測系統(tǒng)以及機房電力監(jiān)測系統(tǒng)等[1]。

發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)承擔著非常重要的監(jiān)控任務，不僅要保證其傳輸?shù)暮Ａ繑?shù)據(jù)的實時性和安全性，還要保證其可靠性和一致性，因而在對該系統(tǒng)執(zhí)行整體設計作業(yè)時，應嚴格貫徹以下原則：

1.1 可靠性

基于安全角度考慮，系統(tǒng)需要引入并運用相關設計技術，重點應對包括冗余、備份以及容錯在內的一系列問題，確保無論何種情形下均能有效避免數(shù)據(jù)丟失問題，并且在系統(tǒng)故障狀態(tài)下可以盡快采取有效的補救措施。

1.2 先進性

設計在保證通用的同時，還要兼顧實用性，深度發(fā)掘網絡本身的先進性，輔以處于業(yè)內前沿位置的各種測試裝置和技術，賦予系統(tǒng)足夠高的技術層次，從而更好勝任監(jiān)測工作。

1.3 高效性

對監(jiān)控網絡系統(tǒng)的質量進行評價時，響應時間是一個關鍵指標，倘若能實現(xiàn)對網絡通信容量的動態(tài)拓展，使之與業(yè)務量的實際增速保持同步，同時又不會增加網絡延遲的時間，確保系統(tǒng)擁有較理想的響應時間，就能給用戶帶來更為優(yōu)質的使用體驗。

1.4 開放性

系統(tǒng)要引入開放式網絡結構，同時應用瀏覽器/服務器模式（Browser/Server，B/S結構）等先進模式，提高資源的共享水平，在此基礎上提高系統(tǒng)的兩大特性，即互操作性和可移植性。

1.5 安全性

在架構系統(tǒng)的過程中，務必要保證其安全性，這是核心中的核心。發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)要能自發(fā)抵御病毒，對用戶身份進行查驗，防止“黑客”入侵；還應做好對合法用戶的管理工作，通過嚴謹?shù)臋嘞拊O置，防止其發(fā)生越權訪問行為。

1.6 前瞻性

隨著時間的推移，廣播電視發(fā)射臺會迎來新的監(jiān)控任務，為使系統(tǒng)能夠更好地適用這種情況，且能隨著高新技術的引入而愈發(fā)完善，在設計操作時一定要有前瞻性。

1.7 擴充性

在架構系統(tǒng)時引入并運用了模塊化結構，當監(jiān)控任務的數(shù)量增多時，可增設與之配套的系統(tǒng)模塊，因地制宜地擴展網絡規(guī)模，賦予各監(jiān)控臺更為優(yōu)質的實時監(jiān)控能力，為系統(tǒng)正常運轉提供有力支撐。

1.8 升級性

隨著網絡技術的不斷發(fā)展，功能更為強大的網絡設備頻頻投入使用，這就要求系統(tǒng)能夠對早期投資加以利用，在有效規(guī)避浪費的前提下，引入質效更強的新興網絡技術。

2 系統(tǒng)組成

2.1 發(fā)射機自動化監(jiān)測系統(tǒng)

分析發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)可知，其由若干智能化監(jiān)控裝置通過類似搭積木的方式架構成完整的監(jiān)控網路。該結構可賦予系統(tǒng)更多變動余地，就規(guī)模而言，可大可小，就功能來說，可繁可簡，不同監(jiān)控裝置之間彼此獨立，但又不妨礙數(shù)據(jù)互通。基于其工作職能可將發(fā)射臺劃分成若干子系統(tǒng)，如信源切換器監(jiān)控子系統(tǒng)、指紋管理系統(tǒng)以及短信報警子系統(tǒng)[2]。

發(fā)射臺自動化監(jiān)控系統(tǒng)引入了基于集散控制理論的以太網技術。集散控制系統(tǒng)（DCS）架構功能強大、反應靈敏，其核心理念主要包括兩點：一是集中管理，二是分散控制，能夠實現(xiàn)管理、控制之間的有機分離。上位機與下位機密切配合，各司其職，前者擁有集中監(jiān)管功能，后者指的是被投放到不同場所、地點的一線設備，兩相配合，能達到良好的分布式控制效果。上位機與下位機之間，分布于不同場地的下位機之間可以通過通訊總線建立聯(lián)系，為信息的實時傳輸、交換提供有力支撐。

工業(yè)以太網，即能夠為工業(yè)控制提供支撐的以太網技術，現(xiàn)階段已得到相當廣泛的應用，從技術層面看能夠與商用以太網進行理想兼容，然而在產品設計的具體操作中，考慮到工業(yè)現(xiàn)場的特殊性，需要使用專門材質，保證產品強度，使產品具有適用性、實時性以及可靠性等。但工業(yè)以太網和一般商業(yè)以太網在上述方面存在較大差異。發(fā)射臺站使用的是工業(yè)以太網技術，能出色滿足骨干網在技術層面上提出的諸多要求，妥善解決了網絡兼容問題。另外，由于對各工作環(huán)節(jié)做了合理的分化處理，系統(tǒng)風險被大幅削弱，這也在某種程度上降低了PC計算機的主導性。

2.2 電視視音頻監(jiān)測系統(tǒng)

電視視音頻監(jiān)測系統(tǒng)主要由三部分共同構成，除了原音頻工作站、轉碼存儲這兩款服務軟件外，還包括多畫面客戶端軟件。值得一提的是，只有在音頻編碼器16AD條件下，才需啟動原音頻工作站。

在架構局域網時，一般使用局域網方式；在架構云平臺時，則選擇云平臺方式。

2.2.1 方式一：局域網方式

用這種方式處理廣播音頻流和電視視音頻流時會采用差異化模式。對于廣播音頻流，先使音頻編碼器進入運行狀態(tài)并成功接入原音頻工作站，使電視的音頻流能夠被轉碼存儲服務軟件正常接收，然后進行包括轉碼輸出在內的各項操作。轉碼輸出操作指的是，從音頻工作站服務軟件處得到自適應差分脈沖編碼調制（ADPCM）碼，然后將之轉化成高級音頻編碼（Advanced Audio Coding，AAC）的傳輸流（Transport Stream，TS）后，提供給多畫面客戶端軟件并由其自行負責后續(xù)的顯示、播放等操作，還會以轉碼處理之后得到的音頻流數(shù)據(jù)為對象進行所謂的本地存儲操作。無論是音頻報警還是音頻比對，均可通過這一服務軟件得到實現(xiàn)。服務軟件提供了一個傳輸控制協(xié)議（TCP）端口，而多畫面客戶端軟件能夠和這一端口有效連接，并把全體通道音頻的有關參數(shù)（如實時電平值等）提供給客戶端軟件，對外展示，有異常時還會發(fā)出報警[3]。

電視視音頻流會先進入視音頻編碼器，相應處理之后再被提供給轉碼存儲服務軟件，由后者輸入不同的節(jié)目流，可以是單節(jié)目傳輸流（SPTS），也可以是多節(jié)目傳輸流（MPTS），并向多畫面客戶端軟件提供統(tǒng)一處理之后的單節(jié)目流，進而執(zhí)行包括音頻報警在內的多項動作。服務軟件提供了一個專用端口，即TCP端口，而多畫面客戶端軟件能夠和這一端口有效連接，并把全體通道音頻的有關參數(shù)（如實時電平值等）提供到客戶端軟件處，對外展示，有異常時還會發(fā)出報警；多畫面客戶端軟件擁有相當不俗的功能，能對外呈現(xiàn)全體通道音視頻所對應的各類畫面，同時支持執(zhí)行包括全屏播放、循環(huán)播放及歷史回看在內的多種操作。

2.2.2 方式二：云平臺方式

在該種方式下，需重點考慮數(shù)據(jù)流的吞吐量問題，有兩大方案可供選擇，一種是全碼流推送，另一種是建立在輪播這一基礎之上的單一節(jié)目流推送，使用時應遵循因時因地制宜原則。第一種方案運用了服務器直接轉碼這一處理方式，即以轉碼服務軟件為工具對全體音視頻流進行百分百轉碼處理，再將其提供給目標云服務器，而后一種方案的核心是則通過單向網閘裝置完成對數(shù)據(jù)的轉發(fā)。

2.3 多路音頻慢錄監(jiān)測系統(tǒng)

調頻監(jiān)聽系統(tǒng)責任重大，不僅要監(jiān)聽節(jié)目通過各種渠道取得的音頻信號，還需要關注音頻切換處理后計劃提供給發(fā)射機的那類信號和發(fā)射機提供的一系列射頻解調信號。在以射頻解調信號為對象執(zhí)行監(jiān)聽作業(yè)的具體操作中，需要使用循環(huán)監(jiān)聽控制器，依托其獨立解調功能，按預設間隔及通道循環(huán)播放目標節(jié)目所對應的解調信號。在有需要的情況下，工作人員可對該控制器執(zhí)行強制切換操作，然后通過指定通道專門監(jiān)聽目標節(jié)目。如此操作能妥善應對由于音頻處理服務器異常而誘發(fā)的無法正常監(jiān)聽的問題，是一種十分常用的備用監(jiān)聽方式[4]。

甘肅省廣播電視局六八七臺監(jiān)聽監(jiān)視的主要是三類信號，除每套節(jié)目包含的2路信源的音頻外，還包括切換操作之后提供給發(fā)射機的信號以及通過無線接收方式取得并解調處理后得到的音頻信號。在一套節(jié)目中，需要監(jiān)控的音頻信號不可少于4路，如果是十套節(jié)目，處于監(jiān)控之下的音頻信號則會達到40路以上，此時傳統(tǒng)監(jiān)控模式的弊端便會尤為明顯。首先是設備數(shù)量難以保證，其次是相互間必然涉及復雜的交叉連線，所以一定要引入基于數(shù)字式可視化原理的先進監(jiān)控模式，以2臺多路音頻編碼器為工具對目標音頻信號進行專門的編碼壓縮處理，然后經由局域網傳輸?shù)揭纛l處理服務器，利用此處的服務軟件包進行全面、嚴謹?shù)挠嬎悴僮?，量化各音頻信號，將其轉化成動態(tài)變化的、清晰可見的柱形圖，如此可實現(xiàn)對若干路音頻信號運行狀態(tài)的同時監(jiān)控?；谝纛l信號差動對比監(jiān)測原理，系統(tǒng)會分析提供給發(fā)射機的那些音頻信號，在此過程中會將之與射頻解調信號放到一起進行橫向對比，出現(xiàn)故障時能迅速確定問題所在位置。此外，還可基于實際需求對數(shù)字音頻信號進行相應的解壓解碼處理，進而方便音箱監(jiān)聽。服務軟件能根據(jù)合法用戶的合法指令以音頻柱形圖的方式呈現(xiàn)特定的監(jiān)視畫面，還配置有循環(huán)監(jiān)聽和固定頻率監(jiān)聽兩大監(jiān)聽功能。

音頻處理服務器提供了兩種監(jiān)控方式，一種是本地監(jiān)控，另一種是遠程監(jiān)控。其核心功能如下：

（1）監(jiān)聽監(jiān)測“有人值守”中波、調頻臺站全體節(jié)目所涉及的信源以及解調處理形成的音頻信號；（2）可接入多個單聲道音頻信號，上限是120路；也可接入多個立體聲音頻信號，上限是60路；（3）壓縮處理各路音頻編碼，得到對應的MP3格式，同時提供存儲和播放功能；（4）允許本地監(jiān)控，也允許網絡遠程監(jiān)控；（5）可根據(jù)實際需要以預設方式設置報警的具體時段及其門限，還能以輸入的所有音頻為對象實施動態(tài)監(jiān)控；（6）支持錄音，有兩種方式可供選擇，一種是基于故障點的錄音，另一種是實時錄音；（7）為上傳音頻動態(tài)幅度數(shù)據(jù)提供支撐；（8）對開機運行狀態(tài)下某個或某幾個時間區(qū)段預設相應的報警功能。

2.4 電視墻拼接系統(tǒng)

（1）以輸入信號為對象進行相應管理，通過自定義方式即時添加若干種常見信號源（如RGB、VGA及Video等），并支持包括調用、切換以及調整在內的一系列窗口管理操作。

（2）在不同控制場景模式之間進行流暢切換，支持對各場景的有關操作，常見的如命名、調整以及存儲等。對于設備輸入信號，支持所謂的預先擺放，可針對各場景執(zhí)行存儲操作，再形成目標場景，并根據(jù)現(xiàn)實需要進行調用。

（3）可實現(xiàn)對各廠家、各型號切換矩陣設備的聯(lián)動控制。

（4）可依托顯示信號窗口進行即時且精準的定位，可對信號窗口執(zhí)行包括位移、疊加以及縮放在內的一系列操作，也允許將之轉移至其他單元進行相關處理，通過不同模式對外呈現(xiàn)圖像。

（5）在窗口擺放方面，推出了預布局功能，此種條件下窗口操作不會干擾到大屏現(xiàn)狀，能有效避免誤操作。

（6）可通過遠程方式開機或關機，基本原理是預設相應控制指令，在自定義模式下成功載入開機或關機指令。

（7）提供包括開關機、場景轉換以及場景輪巡在內的多種定時功能，節(jié)省了大量人力，且不易出錯。

（8）軟件有相對全面的系統(tǒng)管理選項，給身份合法的用戶提供了適宜權限，為整個軟件的正常運轉提供了有力支撐，而調試窗口個性突出，采用大屏顯示系統(tǒng)，極大地方便了相關指令的傳輸和生效。

（9）預設了二次開發(fā)接口，同時還提供有中控裝置通訊協(xié)議，方便與第三方設備進行有機對接。

3 個性化改進

在項目實施過程中，根據(jù)甘肅省廣播電視局六八七臺的實際播出設備，調頻備份系統(tǒng)的組成以及信號源系統(tǒng)的組成，進行了符合臺站實際情況的個性化改進。

3.1 立體聲音頻處理器技術指標的提升

在對廣播發(fā)射系統(tǒng)進行調頻時，音頻信號電平的大小、質量的好壞直接影響播出質量和收聽效果。立體聲音頻處理器的作用就是處理各類不同變化的音頻信號，經過立體聲音頻處理器處理的音頻信號，其平均電平始終保持一致，確保不會出現(xiàn)因調制度過高或過低而造成聲音失真和收聽音量過小的問題。

在建設初期安裝調試階段，發(fā)現(xiàn)播出效果不好，經常出現(xiàn)聲音失真的情況，經過排查，發(fā)現(xiàn)是因為信號源電平不穩(wěn)定，超出了音頻處理器動態(tài)控制處理范圍，進行了硬限幅。

臺站決定讓設備生產廠家對音頻處理器進行硬件改進，重新設計調整處理電路，并進行嚴格的指標測試。改進后的立體聲音頻處理器處理范圍達52 dB，由以前的±15 dB擴展到±26 dB，技術指標滿足頻響30～15 000 Hz＜0.1 dB，諧波失真＜0.2%，信噪比＜-70 dB；第1、2路具有斷電直通功能，門限電平：-15～-30 dB可調，輸出電平：0～6 dB可調，完全滿足臺站使用需求。

3.2 增加聲光報警器模塊

為了確保出現(xiàn)設備故障及信號源故障造成停播事故時，能第一時間提醒值班人員，甘肅省廣播電視局六八七臺建議在系統(tǒng)建設中引入聲光報警器，當出現(xiàn)停播事故時，自動進行短信報警，同時啟動聲光報警器，提醒技術人員及時檢查處理[5]。

在功能方面，為了滿足遠程和本地觸發(fā)、解除的需求，可加入網頁監(jiān)控系統(tǒng)，也可以作為單獨報警系統(tǒng)使用，即可以通過外部的紅外報警或其他的開關量報警輸入觸發(fā)，還可以通過上位機發(fā)送指令進行聲光報警，報警的方式可分為當?shù)貓缶屯饨訄缶鞯仍O備報警。

3.3 引入語音報警功能，改進授時系統(tǒng)

原系統(tǒng)蜂鳴器報警聲音小，人員不易察覺對此做出改進。通過外接監(jiān)聽音箱能夠放大報警聲音，增加監(jiān)聽功率。

將原有GPS校時系統(tǒng)進行了改進，原有校時系統(tǒng)需要U盤拷錄校時軟件來進行校時，在這個過程容易危害系統(tǒng)安全，并且人員操作不便，在改進后只需要使用內置校時軟件（Xsho圖文編輯軟件）就可對本系統(tǒng)進行快速校時，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

甘肅省廣播電視局六八七臺建設的自臺監(jiān)控系統(tǒng)使用一年多來，運行穩(wěn)定可靠。該系統(tǒng)監(jiān)控范圍廣、監(jiān)控到位，不僅對臺站所有設備進行了監(jiān)控，同時也降低了值機人員的勞動強度，對設備出現(xiàn)的異常問題反應及時，減少了停播次數(shù)，對臺站確保安全播出起到了重要作用，使臺站工作效率大大提高，該系統(tǒng)在多節(jié)目多設備播出的發(fā)射臺站值得推廣。

4 結語

廣播電視安全播出是一項系統(tǒng)工程，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會影響到安全播出任務的完成，對播出設備的工作狀態(tài)、信號源質量、天饋系統(tǒng)溫度、設備配電系統(tǒng)是否正常及機房環(huán)境溫度、濕度、煙感情況進行跟蹤監(jiān)測監(jiān)控，將檢測的指標及時監(jiān)測給值機人員，讓值機人員在第一時間掌握所有設備的工作情況，提高了工作效率，減少了因值機人員人巡檢設備不到位引發(fā)的不必要停播。本項目在實施過程中遇到了該系統(tǒng)和發(fā)射設備出現(xiàn)的各類問題，臺站技術人員發(fā)揚團隊精神，集思廣益，制定解決方案，逐一排除了系統(tǒng)存在的隱患，確保了甘肅省廣播電視局六八七臺廣播電視節(jié)目的高質量播出。