于洪濤

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心奈曼734臺 內(nèi)蒙古 通遼市 028300

1 3D 虛擬技術(shù)在臺站的應(yīng)用場景

發(fā)射臺3D 虛擬呈現(xiàn)技術(shù)是基于臺站自動化系統(tǒng)平臺功能的深度拓展，主要服務(wù)于臺站自動化系統(tǒng)的信號流監(jiān)測、數(shù)據(jù)鏈監(jiān)測、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測、故障判斷、故障提示、運(yùn)維保障等。系統(tǒng)主要突出智能監(jiān)測、立體觀察、所見即所得的監(jiān)測效果，集合了信號切換、音頻監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、電力監(jiān)測、發(fā)射機(jī)監(jiān)控邏輯、天線倒換、天調(diào)狀態(tài)等立體化、脈絡(luò)化顯示功能，同時匯聚了物聯(lián)網(wǎng)功能，可有效對設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、參數(shù)變量進(jìn)行遠(yuǎn)程在線式監(jiān)測、設(shè)置與操控，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)的虛擬可視及沉浸式操控功能，如圖1 所示。

2 3D 虛擬技術(shù)的建設(shè)意義

發(fā)射臺3D 虛擬呈現(xiàn)技術(shù)的使用，使得用戶在發(fā)射臺的日常維護(hù)與監(jiān)測工作中，能夠進(jìn)一步了解業(yè)務(wù)的核心和重點(diǎn)，安全播出的保障能力得到強(qiáng)化，其在系統(tǒng)指導(dǎo)、業(yè)務(wù)培訓(xùn)、遠(yuǎn)程維護(hù)、3D 巡檢等方面都有著較大改善。

2.1 系統(tǒng)指導(dǎo)

將監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行3D 建模，全部設(shè)備設(shè)施都可進(jìn)行數(shù)字虛擬化，并將設(shè)備的信息疊加到虛擬設(shè)備中，方便用戶直觀地看到信號鏈路的走向和狀態(tài)，同時也有利于用戶掌握系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成單元，快速認(rèn)識、掌握并接管平臺系統(tǒng)。

2.2 業(yè)務(wù)培訓(xùn)

在技術(shù)培訓(xùn)方面，3D 虛擬呈現(xiàn)技術(shù)能夠更生動直觀地提供虛擬培訓(xùn)平臺和虛擬操作流程，幫助用戶快速掌握設(shè)備功能和系統(tǒng)操作方法，提高培訓(xùn)效率。

2.3 遠(yuǎn)程維護(hù)

3D 虛擬呈現(xiàn)技術(shù)遠(yuǎn)程維護(hù)協(xié)助平臺，能夠使工作人員通過網(wǎng)絡(luò)與異地專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行在線交流，縮短系統(tǒng)故障的排除時間，為用戶提供高效的技術(shù)指導(dǎo)，提高運(yùn)維效率。

2.4 3D 巡檢

3D 虛擬技術(shù)的應(yīng)用，可為巡檢人員提供更直觀的畫面，實(shí)現(xiàn)巡檢的便捷化。同時系統(tǒng)支持巡檢記錄追溯，規(guī)避巡檢過程中因違規(guī)操作帶來的風(fēng)險(xiǎn)，保證巡檢工作順利進(jìn)行。

3 3D 監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能

3.1 3D 監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

發(fā)射臺監(jiān)測系統(tǒng)的3D 虛擬技術(shù)以傾斜攝影技術(shù)和人工測繪技術(shù)等三維空間數(shù)據(jù)采集為核心，以臺站核心業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)為框架，目的是為臺站的安全播出保障工作服務(wù)。3D 監(jiān)測系統(tǒng)涵蓋了設(shè)備高精仿真還原、信號立體畫面顯示、數(shù)據(jù)統(tǒng)籌歸納、故障智能判斷、設(shè)備智慧管理、配套設(shè)施輔助等功能，使值班人員可以實(shí)現(xiàn)沉浸于模擬空間的監(jiān)測方式。

其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

在3D 監(jiān)測系統(tǒng)中，臺站所有業(yè)務(wù)活動、業(yè)務(wù)流程、空間結(jié)構(gòu)、設(shè)備布局、系統(tǒng)邏輯全部可由3D 界面直觀表現(xiàn)，將系統(tǒng)的多層維度進(jìn)行展現(xiàn)。構(gòu)成3D 監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵點(diǎn)在于搭建數(shù)據(jù)的孿生功能，即需將受測設(shè)備的真實(shí)情況與其數(shù)字仿真體之間進(jìn)行精確映射，如圖3 所示。各受測設(shè)備的數(shù)據(jù)采集需要通過不同功能的傳感器、采集器、控制器等布置于系統(tǒng)受測設(shè)備的前端，保證原始數(shù)據(jù)的真實(shí)性和即時性，確保3D 系統(tǒng)中仿真模型與實(shí)體間的數(shù)據(jù)孿生并切實(shí)有效。

圖3 硬件監(jiān)控結(jié)構(gòu)圖

此外，由于3D 監(jiān)測系統(tǒng)中的仿真設(shè)備與真實(shí)設(shè)備之間進(jìn)行了數(shù)據(jù)孿生映射，因此也為3D 軟件巡檢功能的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。當(dāng)需要對整體設(shè)備巡檢時，通過軟件的3D 建模，值班人員可以采用沉浸式巡機(jī)模式對設(shè)備進(jìn)行逐一巡檢和系統(tǒng)排查，某種程度上可以分擔(dān)值班員的巡機(jī)工作，具有巡檢直觀、鏈路清晰的特點(diǎn)。如遇到設(shè)備故障或發(fā)生異常狀態(tài)，可通過3D 軟件進(jìn)行仿真化定位和故障排查，激活實(shí)時警報(bào)，提醒用戶或值班人員進(jìn)行設(shè)備故障處理。

3.2 3D 監(jiān)測系統(tǒng)與子系統(tǒng)的映射結(jié)構(gòu)

實(shí)現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)的3D 化，需要不同功能、穩(wěn)定可靠的前端設(shè)備和強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理單元作為技術(shù)支撐。通常在整套的3D 監(jiān)測系統(tǒng)中，硬件構(gòu)造方面需要由信號監(jiān)測系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、環(huán)境動力等多個分系統(tǒng)支持，軟件方面需要有處理能力強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理平臺，兩者相互依存，共同作用才能實(shí)現(xiàn)3D系統(tǒng)中映射的全狀態(tài)功能。

3.2.1 硬件系統(tǒng)的可視化

物理層面上，機(jī)房3D 虛擬現(xiàn)實(shí)的呈現(xiàn)采用立體“沙盤化”仿真設(shè)計(jì)，對臺站真實(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)字化處理，可對應(yīng)機(jī)房真實(shí)的設(shè)備、機(jī)柜等情況，并納入到平臺中，使機(jī)房的建造結(jié)構(gòu)，設(shè)備布局與臺站的真實(shí)場景完全一致。在此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下，設(shè)備、機(jī)柜、攝像頭、每個溫濕度傳感器等，都會呈現(xiàn)真實(shí)的數(shù)據(jù)鏈路關(guān)系，將設(shè)備的數(shù)據(jù)信息衍射到顯示前端，借助清晰直觀的虛擬圖像實(shí)時監(jiān)控臺站設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題或故障時，可以快速確定問題發(fā)生位置。

3.2.2 軟件系統(tǒng)功能

軟件系統(tǒng)的數(shù)字化包含臺內(nèi)節(jié)傳發(fā)射設(shè)備及電力設(shè)備的廠家、型號、配置、維修、檢修、機(jī)房分布、機(jī)柜位置、工作原理圖、設(shè)備線路圖等信息，具體監(jiān)測內(nèi)容包括發(fā)射機(jī)的功率、駐波比等諸多指標(biāo)、同軸開關(guān)的狀態(tài)、電力設(shè)備數(shù)據(jù)、UPS 等臺站核心設(shè)備的數(shù)字信息。

（1）監(jiān)測功能：可以通過系統(tǒng)觀看節(jié)傳系統(tǒng)中的信源與解調(diào)等音頻信號顯示、發(fā)射機(jī)發(fā)射功率、反射功率、報(bào)警信息、室內(nèi)溫度、室內(nèi)濕度、機(jī)房煙感狀態(tài)、水浸狀態(tài)等監(jiān)測信息，由于設(shè)備的參數(shù)信息與仿真對象進(jìn)行了設(shè)備關(guān)聯(lián)，可以確保監(jiān)測的立體化、直觀性和監(jiān)測效果。

（2）控制功能：對節(jié)傳系統(tǒng)中的切換管理器、發(fā)射機(jī)、天線倒換閘等關(guān)鍵設(shè)備可實(shí)現(xiàn)動作動態(tài)可視化分步處理，比如信源信號切換、發(fā)射機(jī)開關(guān)機(jī)、主備發(fā)射機(jī)倒機(jī)、天線遙控倒換等動作，均可依靠可視化動畫處理來實(shí)現(xiàn)，用戶可通過控制提示或工作手冊執(zhí)行，同時便于值班員加深其動作的邏輯與背后知識的了解。

（3）報(bào)警及故障處理：當(dāng)平臺監(jiān)測到故障時，可根據(jù)故障的嚴(yán)重程度進(jìn)行不同級別的報(bào)警，報(bào)警方式包括文字提示、彈窗報(bào)警、聲光報(bào)警。此外，根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)專家?guī)斓某墒於?，系統(tǒng)還可提供相應(yīng)的處置預(yù)案建議，處置建議由臺站監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)過長期運(yùn)行得到的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。當(dāng)故障產(chǎn)生時，值班人員可根據(jù)處置建議進(jìn)行比對，并根據(jù)建議準(zhǔn)確地解決問題。

（4）安全性強(qiáng)化：在系統(tǒng)安全性方面，平臺建立了可靠的權(quán)限管理認(rèn)證門戶，對于訪問者（用戶）的確定采用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)募用苷J(rèn)證，保證系統(tǒng)的安全，防止非法用戶擅自訪問和入侵監(jiān)測系統(tǒng)。同時，系統(tǒng)的管理權(quán)限也采用權(quán)限發(fā)放的形式，最高權(quán)限賬號具有訪問、管理、監(jiān)測的功能。低權(quán)限的賬號僅賦予訪問功能，無法獲取操作管理權(quán)限，進(jìn)一步保證了系統(tǒng)的安全性。

（5）數(shù)據(jù)與知識庫管理：3D 軟件系統(tǒng)具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理與分析能力，交互界面可以通過數(shù)據(jù)曲線、音頻柱圖、百分比餅圖等多種形式，對正常數(shù)據(jù)和報(bào)警信息進(jìn)行形象化展示。同時，系統(tǒng)會對存儲于數(shù)據(jù)庫中的各類監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一化數(shù)據(jù)處理，引入搜索引擎功能，為用戶提供綜合性的數(shù)據(jù)搜索服務(wù)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的全平臺信息匯聚與分享，并增加專家?guī)旃δ堋?/p>

3.3 系統(tǒng)綜合特點(diǎn)

3.3.1 實(shí)現(xiàn)機(jī)房與設(shè)備的可視化

3D 可視化管理功能采用虛擬仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)房的可視化瀏覽和智能化虛擬仿真，包括臺站建筑和機(jī)房設(shè)備設(shè)施。系統(tǒng)根據(jù)樓層的實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)完成3D 建模，真實(shí)展示各機(jī)房的信息和設(shè)備擺放情況，通過動畫式路徑進(jìn)入各個機(jī)房進(jìn)行瀏覽查看，并瀏覽設(shè)備的詳細(xì)信息。

3.3.2 實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)管理的可視化

3D 可視化管理軟件采用管理數(shù)據(jù)與ERP 軟件聯(lián)鎖技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)對臺站的資產(chǎn)與配置信息的可視化管理，能夠與多種IT 資產(chǎn)配置管理數(shù)據(jù)庫集成，也可將ERP 或資產(chǎn)管理表直接導(dǎo)入，以可視化餅圖方式進(jìn)行瀏覽和管理，提升資產(chǎn)管理數(shù)據(jù)的真實(shí)性和管理效率。

3.3.3 實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理的歸一化

3D 可視化管理軟件以設(shè)備的原始數(shù)據(jù)為監(jiān)測對象，通過其數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)設(shè)備監(jiān)測管理的一致性，具有設(shè)備接入系統(tǒng)門檻低的特點(diǎn)，任何采用公共協(xié)議的設(shè)備都可接入3D 監(jiān)測管理系統(tǒng)，根據(jù)用戶需求任意調(diào)整，擴(kuò)展性極強(qiáng)。

結(jié)語

發(fā)射臺3D 虛擬監(jiān)測技術(shù)廣泛采用數(shù)據(jù)孿生技術(shù)，通過沉浸式臺站監(jiān)測方式，給臺站的日常監(jiān)測和安全播出工作帶來了全新的監(jiān)測視角和應(yīng)用體驗(yàn)，其在原有的臺站自動化監(jiān)測平臺的基礎(chǔ)上不僅對傳統(tǒng)的監(jiān)測方式進(jìn)行了繼承，同時解決了信號與數(shù)據(jù)同平臺監(jiān)測問題，對臺站業(yè)務(wù)水平的提高具有顯著的推動作用。