广播电视台站自动化监控系统应用研究

广播电视台站自动化监控系统应用研究
作者：刘芳
来源：《卫星电视与宽带多媒体》2022年第13期
【摘要】广播电视台站的正常运行是广播电视节目安全播出的前提，而当前许多台站仍然依赖于人工管理，费时费力，效率低下。

随着互联网、电力电子、通信网络、计算机等技术的进步，广播电视台站的自动化监控成为解决这一问题的主要思路。

本文介绍了我国广播发射台站的管理现状，提出采用自动化监控手段来提高台站的管理效率;分析了广播电视台站自动化监控系统平台的基本功能，对系统在关键节点 AES/EBU 信号的监视、音频切换器的监控、供电系统监控、环境系统监控、发射机状态监视等方面的具体应用进行了详细的研究。

应用表明，该系统集成度高、智能化程度高、安全性强、扩展性好、界面友好，大大提高了台站应对信源系统和发射系统突发情况的响应能力，实现了自动化监控。

【关键词】广播电视;发射台站;自动化;监控;系统应用
中图分类号：TN92 文献标识码：A DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.13.013
广播电视节目从采编到最后的安全优质播出需要经历十分复杂的过程，在此期间，任意环节出现问题都会影响最终的播出质量，甚至造成差错、停播、劣播等事故。

为了保证广播电视的安全播出，在以往的管理模式中往往需要大量的人力对各个环节进行频繁的检查。

随着技术的进步，虽然很多设备已经具备自我检测的功能，但各系统的检测数据又往往各自为政，不能得到统一高效的利用。

本文在学习国内先进台站的基础上，综合考虑以往监控模式的优缺点，采用信息化的手段，运用一体化监控平台实现广播电视台站的自动化监控。

本文的研究对国内发射台自动化监控系统建设具有一定的借鉴意义。

1. 广播发射台站管理现状分析
近年来，广播电视事业迅速发展，在宣传、娱乐等工作中发挥着巨大的作用。

尽管当前自媒体十分发达，但广播电视仍然是人们喜闻乐见的主流媒体。

但不得不说，随着互联网技术的进步，广播电视的主流媒体地位正在逐渐减弱，互联网经济必然蚕食广电行业的部分经济利益，例如受互联网媒体的影响，广播电视行业的广告收入已从急速发展转变为维持和保平。

在这样的大背景下，广播事业和技术系统的建设投资和管理投入必然会得到一定程度的压缩，如何低成本、高效率地保证当前的广播电视系统正常运行，是整个行业面临的一个重大课题。

根据我国当前大部分广播电视台站的运营管理模式，台站的人员主要由值机员和技术员组成，执行三班倒24小时播出值班体系。

正常情况下，台站一般仅由两名保安人员进行轮流值守，可以在专业技术人员的远程指挥下完成一些简单的形状及任务。

对于较复杂的建设、维护、保养、维修等工作，主要是依赖台站专业技术人员亲自前往现场完成。

可见，当前大部分
广播电视发射台站的日常运维管理主要是依赖人工来完成的，实现全自动化运维的还很少见。

因此，在广播电视台站中引入自动化监控系统具有重要的现实意义。

2. 自动监控的要求和目标
与一般的移动通信基站不同，广播电视台站的技术管理要求遵循大功率、不间断、高可靠、易运维等要求，因为我国的广播系统属于新闻宣传及舆论导向的范畴，其鲜明的政治属性容不得任何严重的技术差错。

从技术的角度上看，广播电视发射台站的发射总功率在几十千瓦的数量级，需要不同路由的高压接入，自备大功率发电机和大容量的UPS。

为了保证信源的可靠和稳定，通常采用三路不同来源的节目信号供切换选优，要求任何情况下始终保持最佳的信源输出。

由于技术的专业性，台站的管理要求技术人员具有过硬的理论知识和丰富的实践经验，这对于许多小规模台站是难以实现的。

为了能够及时、准确掌握台站从信号接收到发射以及电力、环境全过程和整个环节的运行状态，根据台站地理位置、管理模式、人员配备、技术要求等基本情况，结合调频信号传输子系统和发射子系统的情况，引进一套技术先进、功能齐全、高可靠性和易于维护的广播电视台站自动化监控系统是十分必要的。

3. 实现自动化监控的难点
广播电视设备的监控并不是一个新的概念，更不是一门新的技术。

实际上，在自动控制技术发展起来后，当前大部分广播电视台站设备都具备一定程度的自我诊断功能，在出现异常或故障时会以信号指示、日志等形式发出告警，只要安排专人对设备进行巡查即可。

然而，要实现广播电视台站设备的全自动化监控却是比较困难的，这是因为在当前的台站监控体系中，虽然已经具备信号监测、信号控制、发射机监控、同轴倒换、环境监测等能力，但这些功能之间往往是相互独立的，设备也是来自不同的廠商，数据共享十分困难。

在操作方面，不同的功能往往要打开不同的软件界面分别进行操作，使十分不便。

要想把这些设备集中起来进行监控管理，就必须先解决硬件连接和通用数据接口问题，使不同的硬件之间可以实现数据互通，所有数据可以进行集中管理，从而实现全自动化的监控。

另外，不同的设备其工作原理和故障类别也不尽相同，往往需要不同专业的技术人员才能进行故障判断，费时费力。

因此，如何将数据以简单的方式进行呈现，使非专业人员也能通过监控平台进行操作，也是一个不可忽略的难点。

4. 系统平台总体分析
在广播电视台站设备的自动化监控领域，目前还没有一个普适性的专业监控系统，因为不同的发射台站其设备的生产厂家、功能、接口类型和数据格式都不一样，很难通过一个简单的平台实现对所有设备的兼容。

因此，本文所分析的系统平台在结构上更多地考虑了通用性设计。

为了使广播电视台站设备可以进行集中的管理，首先要实现所有设备的物理互联，本系统平台的解决方案是采用IP网络将所有台站设备组成一个局域网，实现物物相连。

实际上，这是对台站的设备实现了物联网改造。

系统集成了全程信号状态的判断与信源自动切换、调频发
射机自动运行与倒换、播控系统异常状态的报警和录制、电力和环境数据的监测等功能。

通过协议转换、模数转换、二次开发等方式，将多个设备的监控集成起来，然后再通过软件界面的分类设计，将这些功能和信息进行可视化呈现，实现发射台各分项系统的综合自动化监控，不仅减少了监测终端数量，降低了设备成本，简化了操控程序，还有效提高了系统监控的效率和质量。

5. 系统的应用
5.1 关键节点信号监视
对系统的信号流程进行综合分析，选择出几个对广播电视系统影响最为明显的若干个关键节点，然后在每个关键节点中分别引出一路AES/EBU立体声信号。

引出的信号将被接入到台站的模块化AES/EBU转IP组播设备，各路组播信号通过硬件接口输出到自动化监控终端，终端软件会对信号进行软解码，将电信号转换为设备的各种状态信息，并显示在自动化监控系统的界面上。

另一方面，组播信号还会传输到监控大厅的大屏幕上，以可视化的方式显示出来，以便于值机人员观察监视。

以管理员身份登录软件系统，还可以通过软件配置界面设置多项告警信息，如音频中断、电平过高、电平过低等关键参数，一旦节目流的信号超出预设的范围，就会立即进行告警，并在屏幕中进行警告提醒。

5.2 音频切换监控
音频切换器是广播电视发射系统中的重要组成部分，它负担着节目音频信号的分发控制，是信号传输和控制的重要节点。

对音频切换器进行严密的监控，是广播电视台站自动化监控系统必备的基本功能之一。

实际上，在正常情况下，音频信号是不需要频繁切换的，只有在异常情况下，才需要对音频信号进行切换，保证安全播出。

在本系统中，
音频切换器采用了三选一带线控面板的专业切换器，该模块带有IM-NET管理模块，具备以太网接口，采用通用的Modbus协议进行数据传输，通过采集切换器的所有参数，并对参数的有效性和质量进行分析，可以判断出当前音频信号是否满足播出要求。

如果音频出现异常，可以对三路输入信号进行手动或自动选择，由于该切换器自带了断电直通、手动切换和自动切换等多项实用功能，因此线控面板可以直接安装在监控大厅主控台上，在需要时可以由值班人员进行人工切换操作，控制台上的线控面板具有最高操作优先权。

当无人值守时，也可以采用自动化切换模式，由信号切换装置自主控制信号进行自动切换。

在手动状态下，自动切换自动失效。

5.3 供配电系统监控
供电系统虽然不是广播电视台站的核心信号处理系统，但它为所有设备提供动力，因此是系统的基础组成部分。

如果供电系统出现故障，即使再先进的设备也无法正常运行。

在本系统
中，供电监测系统主要是对机房内的配電柜、稳压柜、UPS电源、ATS切换器、柴油发电机等电力设备的实时工作状态进行监控。

这些设备的数据输出接口通常都采用通过串行接口，因此可以对这些串口进行集中后统一接入到监控主机中。

主机的监控程序会对每一路信号进行分析，识别出该路信号属于哪个设备、采用什么协议、可获取到什么参数等等，然后再把解析好的状态值发送给大屏展示端进行呈现。

供电系统监控不仅仅是对外部市电的稳定性进行监控，而且还包括内部各设备的供电电压，在特殊情况下还包括对柴油发电机输出电力的质量进行监测。

5.4 运行环境监控
在环境监测系统中，可以实现对广播电视台站发射机房、配电间、值班间等重点区域的环境参数进行实时的监控，例如温度、湿度等等。

环境参数主要是通过环境监测传感器来完成数据采集的，本系统中采用的是温湿度一体化传感器进行温度和湿度参数的采集。

与供电系统的数据传输方式类似，环境监控数据也是通过串口传输给监控主机的，由主机的监控程序对每一路信号进行分析，其中不同的传感器是通过地址码来区分的，在布设传感器之前对每个传感器设定一个不同的地址码，然后再将这些传感器串联在一根总线上，由总线对所有传感器数据进行收集，从而识别出每个设备及各个区域的环境状态。

得到每个设备及各个区域的环境参数后，再通过台站内部的GIS地图在相应位置显示出来，使监控结果一目了然。

5.5 发射机状态监视
在广播电视台站中，最为核心的设备是发射机，发射机的功能和性能在很大程度上决定着台站的综合质量。

如果发射机出现故障，安全播出也就无从谈起了。

因此，广播电视台站自动化监控系统将发射机监控作为一个核心功能。

前已叙及，当前许多厂家生产的发射机在出厂时已具备私有的监控功能，即使没有台站监控系统，其本身也可以对一些故障和运行参数进行记录和诊断，在异常时会发出警告，用户可以通过SNMP网管软件和WEB访问两种模式对发射机进行访问控制。

一般来说，为了设备本身功能的完善性，厂家会在发射机原厂控制协议中包含大量参数信息，而这些信息绝大多数对于用户而言是没有意义的，因此在本系统的应用中实际上是对原厂协议进行了筛选，仅抽取了部分对状态监视有帮助的信息，包括平均电压、平均电流、开关机状态、驻波比、功放温度、播出功率、故障码等等。

以哈里斯FAX系列发射机为例，该设备内含SNMP和HTTP两种管理协议，通过解析协议可以获取发射机的开、关控制权限参数、激励器电流、功放电流、温度等指标，从而可以根据这些参数实时判断出发射机的播出状态。

如果监测中发现发射机状态异常，不能满足发射要求，此时自动化监控系统就会强制进行发射机自动倒换，采用备用发射机继续进行发射播出。

在有人干预的情况下，也可以通过系统平台的控制界面对发射机的状态进行实时调整，用户可灵活设置选择自动或手动播控模式操控发射机运行，预设自动播控运行计划。

手动状态下用户可以进行远程倒换机和开关机操控。

自动化监控系统的应用显著提高广播发射台站的安全播出能力，也大大提升了台站的技术管理水平，使得播控系统的稳定性进一步提升，是全面实现数字化监控的重要里程碑。

系统通过实时监测实现了信源自动告警、信源自动切换、发射机自动运行与倒换等功能，使系统的可靠性大大增加，减小了值班人员的劳动强度，提高了运维管理效率。

当前，本文介绍的广播电视台站自动化监控系统是基本当前技术设计和应用的，而这些技术是在不断更新的，因此广播电视台站的自动化监控系统和相关技术也必然会不断进行革新。

在未来，随着自动监控技术的发展，广播电视台站监控系统将实现更高的集成度、更高的智能化、更好的安全性和拓展性，从而进一步加强广播电视安全播出保障能力。

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