摘要：作为一个县级电视台，在开通无线数字化广播电视节目后，他的监控管理就面临严峻的人员和经费短缺的考验，随着科学技术的不断发展，及各设备网络接口IP化的普及发展，建设智能化监控管理平台已经成为了可能，我台斗篷山发射台的监管智能化建设，从整个发射台的工作职能上可分为数字视频安防、通讯监控、发射机自动控制、电力监控、机房环境监控、软件管理平台等子系统的建设，以后根据需要再添加入信源自动控制子系统、报警系统等。
广播电视节目无线数字化覆盖工程是国家广电总局从全国层面提出的一项民生工程、固本工程、战略工程，是信息化、网络化、数字化和智能化新形势下发展广播电视事业的必然步伐，体现了技术发展的必然趋势，该工程有利于实现中央、省、市、区四级广播电视节目地面无线数字覆盖，将大大促进本区地面数字电视的有序发展，2016年根据国家广电总局及省市广电部门的安排，乌当区结合本区实际情况展开了此项工程的建设工作，并与2018年年初完成此项工程。
乌当区广播电视发射台的发射机房建于1986年，当时通过无线发射的是本地模拟电视和调频广播节目各一套，随着广播电视技术的发展，无线模拟技术的劣势体现的越来越明显，有线电视技术得到了更快的发展，随着光纤技术的普及，有线广播电视迅速占领了市场的主导地位，大有取代无线广播电视的势头，也就是在这种形势下，乌当区广播电视发射台于1990年开通了有线发射传输系统，暂停了无线发射功能，这一停就是近三十年，这也给目前恢复无线发射带来了不小的麻烦，比如技术的断档、人员编制的缺口等等，给日后的播控、监管带来严重的影响。
乌当区广播电视发射台作为一个县级电视台，在决定建设无线数字广播电视发射台时，通过前期调研，如果恢复高山（斗篷山）发射台采用传统的值机人员值守，按照广电部门的相关规定必须二十四小时双人值守，那就需要配备6名值班人员（在职在编）三班轮换，每人按照目前市场行情大概一年10万元左右，在人员经费方面一年共计需要60多万元，这笔费用按照国家广电总局对资金管理要求，须由地方政府负担，国家广电总局补助的30多万元（两台1KW发射机）经费是运维费，不能用于此项开支。随着网络技术的发展，通过调研论证我们决定采用远程监控、监管的方式，一次性投入，所需经费不到采用人员值守一年的经费。
一、传输节目源链路建设
此次广播电视节目无线数字化覆盖工程使用两个频道发射12套中央电视节目，四套省市区电视节目，每套节目视频码率2.2Mbps，伴音码率128kbps。
其中一个频道播出CCTV-1等8套标准清晰度电视节目，工作模式为C=3780、PN945、交织长度720、FEC编码率0.8、16QAM调制，系统净荷为19.251Mbps。
另一个频道播出CCTV-7等4套电视节目及省市区四套电视节目，根据中央广播电视节目无线数字化覆盖工程总体技术方案，其工作模式为C=1、PN595、交织长度720、FEC编码率0.8、4QAM调制，系统净荷为10.396Mbps。考虑到当地广播电视受众对收看本地节目需求，拟利用该频道同时播出贵州省、贵阳市、台站所在市县各一套电视节目，相应调整该频道工作模式为C=3780、PN945、交织长度720、FEC编码率0.8、16QAM调制，系统净荷为19.251Mbps。
1、卫星信号源链路建设
中央广播电视节目无线数字化覆盖工程地面数字电视广播总体架构如图-1所示。
各发射台站使用总局统一配发的专用AVS+专业卫星综合接收解码器接收经中星6A卫星传送的两路包含单频网同步信息的节目复用流，并送入指定发射机进行发射。用于组成单频网的发射机需使用总局统一配发的GPS/北斗双模授时器所提供的频率及时间参考信息保持同步工作状态。
根据中央广播电视节目无线数字化覆盖工程总体技术方案，中央电视节目传输备份链路采用发射台站接收中星6B上MPEG-2编码方式的12套中央电视节目，本地AVS+转码复用的方式实现。考虑到省、州、市县电视节目播出需求，各台站均按16路AVS+转码、2路统计复用进行配置。
2、本地节目源链路建设
乌当区广播电视发射台的发射塔位于发射台原有播控机房后山上，海拔1331.9米，离播控机房的距离1000米，为山林地带，无公路通到山顶（通道山顶的公路需绕行5公里左右），由于受树林影响无法采用架空电缆的方式，最经济实用的传输方式就是采用地埋光纤，采用24芯地埋光纤通过地埋方式架设到发射塔机房，跳用其中两棵芯（一主一备）用于本地四套节目源的传输，原有播控机房采用光发射机将包含四套节目的信号通过架设的24芯光纤传输到发射塔机房，再通过光接收机接收后，用四台机顶盒解调出四套所需无线发射的节目源，如图-2所示。
链路构造 图-2
二、远程监控监测链路建设
无线数字化电视发射台自动化监控监测系统是以“无人值守”的理念作为建设宗旨，全系统采用以太网现场总线为基础，以嵌入式的监控设备作为系统的核心，彻底摒弃了以计算机为核心的传统监控模式，采用先进的转码技术将模拟参数，数字参数，模拟视音频信号，数字视音频信号统一转码为标准制式的数字信号，同平台监测，同平台处理。
发射台自动化监控系统采用“分布式”工业以太网技术（核心交换机速率1000M），该技术是源于集散控制理论，所谓集散控制系统（DCS）也称为分布式控制系统，其核心思想是集中管理、分散控制，即管理与控制相分离。上位机用于集中监视管理功能，下位机分散下放到现场的各个设备，实施分布式控制，上、下位机之间，下位机与下位机之间以高速通讯总线相互连接传递信息。功能相对专一智能化监控设备构成了发射台监控系统，他们以积木式的结构构建监控网络，系统据此可大可小，功能可繁可简，监控设备间既相互独立，又可以通过网络彼此交互信息。从整个发射台的工作职能上可分为数字视频安防子系统、通讯监控子系统、发射机自动控制子系统、电力监控子系统、机房环境监控子系统、软件管理平台系统等，以后根据需要再添加入信源自动控制子系统、报警系统等。
（一）、数字视频安防子系统建设
系统配置：采用 1台16路硬盘录像机、1 台高清网络云台摄像机和 15 台高清网络摄像机构成发射台全区域视频安防系统。
发射台机房地处高山之上，为了实时的监测到机房内视频情况，在机房内以及门口安装摄像头对发射机、配电房、机房周边进行实时图像采集，并将视频画面传到山下播控监测中心，在山下播控监测中心进行实时的画面监控，在发射台建设视频监控系统，存在且必须建的客观原因是发射台的电磁干扰强、占地面积大需要视频监测点多、通讯线路长等自身特点，因此传统的视频采集方式不管是采用模拟信号或将图像压缩编码通过以太网传输都很难解决信号干扰和衰减的问题。
由于发射台自身工作的特性对视频信号的干扰非常大，大多数技术方案无法完全解决图像网纹干扰的问题。在设备选型时采用高清网络摄像机，在安装时首先在电源端加装电源滤波装置，把电源中的谐波给予有效的过滤，其次，在电源输入端，加装避雷装置，避免雷电对设备的损害，针对高山发射台容易遭雷击的特性，在每个摄像头前端供电，增加避雷板装置，避免高电压、高电流对摄像头的破坏。
视频监控系统分为两部分，一部分负责发射机房设备的视频监视，摄像头对准机房发射设备，以便及时从外观上整体观测所有设备的状态，一是为遇到紧急意外情况时，给决策者提供直观的判断依据，不至于盲目下达处理指令，同时也给应急处理提供科学的参考视频画面。二是为遇到发生事故后提供事后追责的依据，整套监控系统的监控硬盘采用四块4T专业监控蓝盘，能循环存储6个月的视频素材，以便随时调看过往监控画面，提供准确科学的处理事故意见。三是对监控管理及技术保障人员起到监管作用，有了该监控系统也能杜绝不少的懒惰行为的发生，对事故的发生起到前置监督作用，从而减少事故的发生。另一部分负责发射机房外围环境的监视，摄像头布置在围墙大门口、发射机房门口、发射塔四周、围墙四周、关键点等部位，形成全方位无死角的视频监控，以便播控机房能实时监看到发射台整体区域的安全状况，整个视频系统采用防区移动侦测技术，任何外来入侵者都能及时被发现，然后产生报警信号通知值班人员，并开启视频录制工作，以便为事故处理保存证据。监控系统见图-3
发射台机房视频监控系统和山下播控监测机房链路的连接方式，我台采用的是24芯地埋光缆打通两个机房之间的光纤链路，形成相对独立的基于IP架构的视频监控网络系统。
监控系统 图-3
（二）、远程通讯监控系统建设
通讯监控系统分系统的建设也是我台根据实际情况规划设计的，当山下播控机房通过视频画面发现可疑人员有入侵监控区域时，首先通过这套系统进行远程预警时口头警告，失败的话就自动进入下部操作，报警的同时专业人员赶赴现场进行处理，同时山下播控机房人员进入“监控设备链路系统”界面待命，随时启动该系统应急处理（远程关闭所有应用系统）。
该系统主要由网络IP音柱、数字多媒体网络话筒等组成。其中网络IP音柱自带双口集线器（HUB）,可直接接入局域网（LAN）,可播放网络音频，可接受服务器及其它IP网络设备的访问与控制，具有强大的网络音频播放功能，可在网络中独立使用，可直接播放来自于IP网络音频矩阵、IP网络收音头或IP网络CD的网络音频信号，可接受主控室服务器的控制，分控点计算机的控制，而且它还可以脱离服务器直接接受网络消防矩阵、网络寻呼话筒等内部通讯对讲设备的直接控制，对寻呼对讲或消防等紧急任务反应更迅速，更可靠。数字多媒体网络话筒采用高亮LCD屏,人机操作使用键盘，人性化人机操作界面，通过液晶显示屏进行显示操作；可对各点、各区域及所有区域进行广播；能与各终端、IP寻呼话筒实现全双工双向对讲功能，输入ＩＰ终端机号即可实现全双工双向对讲；内置2W全频监听扬声器；具有电钟声提示和广播钟声话筒的功能；支持外接耳机、免提通话功能，同时具有接收广播功能；本地配置有高灵敏度拾音麦克风，具有一路本地线路输入，一路音频辅助输出接口，能外接有源音箱或外接功放设备；能将本地线路、话筒等音频信号，实时编码成高音质音频数据流，广播到指定的终端；当接收到多个寻呼终端对讲时，具有自动排队功能；能直接远程对各终端播放MP3音频文件；可匹配频道选择器，可在同时传送的多套音频频道音频节目中进行任意选择收听, 音频频道节目可来自服务器，也可来自IP网络音频矩阵或IP网络收音头和IP网络CD。它的主要用途是：1、利用IP网络远程寻呼对讲话筒，安装在网络中，对发射台机房及山下播控机房的任意一个寻呼话筒、IP终端进行两两全双工双向对讲；2、用于山下播控机房监控中心远程广播分控两地机房，起到两地机房及时互相沟通的作用。如图-4所示。
通讯监控系统 图-4
（三）、发射机自动控制、电力监控、机房环境监控子系统
1、发射机自动控制子系统
目前我台斗蓬山发射台发射机房共有2个数字电视频道采用单机发射，主备机自动切换。每台发射机配置 1 部采集控制器，共计采用2台发射机采集控制器建设发射机监控子系统。实现开关机的自动控制、远程遥控命令的执行等功能。发射机采集控制器采用的是省广电局统一招标的中标公司的CYK-8005TE ，该采集器是针对发射台传输发射系统的特点而研制开发的专业采集控制器，非常适合于发射台或前端机房多设备，多任务的监控环境，可针对发射机、激励器、卫星接收机、GPS 校时设备、适配器、微波设备、编码器、复用器等进行统一的采集控制。同时可根据具体要求级联其他的监控系统，从而完成发射台整体的监控任务。
CYK-8005TE 采集控制器采用嵌入式结构，其有独立的指令和数据存储器接口，允许处理器同时进行取指和读写数据。从而使 CYK-8005 采集控制器具备了内网与外网的隔离功能，从物理结构上保护了系统的正常运行。每部DTMB发射机或CDR发射机配备一个发射机采集控制器，完成该发射机的参数采集、自动控制等功能；具备对DTMB发射机的主、备激励器的数据监测与控制功能；具备对授时设备、主备卫星接收机的数据监测,采用嵌入式操作系统；支持多种发射机接口协议，包括串口、以太网TCP、UDP、HTTP、SNMP等常用通信接口协议。如图-5
监控系统框架 图-5
2、 电力监控子系统
目前我台发射机房共有1台稳压器。我们采用1台电力采集器建设电力监测子系统。
发射台的供电系统是发射台发射机工作的前提条件，因此一个全面的监控系统必须对电力系统进行实时监测。我们通过电力采集器对稳压器进行三相电压、电流、相关状态量进行采集，从而实时在软件监测界面监测发射台电力系统。实现停电、缺相、过压、低压、过流等报警功能，可以通过外接蜂鸣器进行报警。一旦有数据报警时将启动一连串的报警措施，如台内的警铃报警、短信报警、声光报警和联动报警。独立的电力采集控制设备，内置高速处理器、掉电存储系统、以及独立的时钟系统，可不依赖任何设备独立工作。对台站稳压器进行三相电压、电流、相关 状态量采集，实现停电、缺相、过压、低压、过流等报警功能，接受计算机系统的采集指令，将采集的模拟量值和开关量状态实时传送给计算机。具备同上级监测中心网络通讯功能，包括设备采集实时数据上传以及对设备的远程控制，接受计算机监控系统的参数下载命令，并将一系列的参数存储在 NandFlash 存储区，以备掉电保护，软件具备网页访问的动态实时数据显示功能，因将来监控平台关于发射机详细数据的展现将直接跳转至采集器本地网页来访问，底层通过 WEB 服务器与应用程序交互获取数据。（预留此需求，以便日后添加此功能），构架图如图-5所示。
3、机房环境监控子系统
目前我台发射机房内配置了 6个烟雾探测器、1 个温湿度、2 个浸水传感器，采用1个环境采集器构成了环境监测子系统。
发射机房内环境参数的监控是整个发射过程当中比较重要的一个环节，机房内的温度、湿度、烟感、浸水和发射机的工作状态有着密切的关系，由于发射机本身就是一个功率性发热设备，且天馈线的接口一旦接触电阻变大也容易发热起火，因此机房内烟雾的探测、温湿度的探测就变得尤为重要，在发射机房容易高温起火的地方，加装烟雾探测器，一但有烟雾产生，触发环境采集器，由上位机软件进行声光报警，第一时间提醒值班人员进行处理、防范，同时在机房内加装温湿度探测器，实时监测机房内温湿情况，当温湿度超过预设温湿度时，进行声光报警提示。构架图如图-5所示。
GPS架构 图-6
（四）、GPS、系统自动化管理平台子系统
发射台监控系统作为一个实时的控制系统，对于时间精度有很高的要求。根据需要必须配备1台 GPS 校时设备和网络校时软件1套，对整个系统的时钟进行实时校准。因为目前各种设备采用晶振都具有一定的误差，如果长时间不予校准将导致时间错误。因此采用 GPS 实时时钟对发射台内的所有监控设备进行统一校时，GPS 自动搜寻卫星时间对网络上的设备校时，从而大大提高系统的控制时间精度。其整体架构如图-6所示
B/S（Browser/Server）结构即浏览器和服务器结构。它是随着 Internet 技术的兴起，对 C/S 结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户工作界面是通过浏览器来实现，主要事务逻辑在服务器端（Server）实现。这样就大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量。此外 B/S 架构的应用为在不同操作系统间无障碍的进行数据浏览与共享奠定了基础。由于采用网页制作的方式构建监控平台界面，因此避免了 CS 架构程序修改繁琐工作量大的缺点。
管理中心、台站的管理局域网的带宽足以应付监控平台各类服务的要求，采用 BS 架构非常合适，每个工作站无需安装任何应用软件，只要启动 IE 浏览器访问服务器就可完成各项管理工作。管理中心与台站采用 CS（Client/Server）架构，即大家熟知的客户机和服务器结构。它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到 Client 端和 Server 端来实现，降低了系统的通讯开销。在通讯带宽有限的条件下，CS 架构更能发挥其优势。管理中心与台站采用相同功能服务软件包的方式，除了监控发射台的数额限制不同外其他功能完全相同。系统灵活应用多种架构，将数据与应用相分离，极大地提高整个系统的稳定性和系统效率。支持 GSM、CDMA 短信报警，支持 CMPP 协议专线报警方式数据库维护服务；提供对数据库的日常维护自动报表服务；支持定时报表生成，支持 EXCEL 格式生成报表
视频浏览服务；支持 MPGE4 解码功能，支持远端云台控制，远端景深控制，支持多客户端视频流共享功能，广播电视信号解码服务：对远端编码的音频流及视音频流进行解码，达到对远端发射台监听监看的目的，视频转发服务：数字视频浏览的管理。
结束语：通过这几套监控智能化子系统的建设，使得县级电视台无线数字化发射工作，在人财物方面的开销大为缩小，效率大为提高，效果是明显的，基本框架搭建成了，下一步根据实际需要不断完善和调整建设，使系统更加实用。
论文作者:王志勇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/11
标签：发射台论文; 发射机论文; 机房论文; 子系统论文; 监控系统论文; 系统论文; 网络论文; 《基层建设》2019年第3期论文;