广播电视发射台监控管理系统的构建

李建军

（山西广播电视监测中心，山西 太原 030001）

广播电视发射台监控管理系统的构建

李建军

（山西广播电视监测中心，山西 太原 030001）

在广播电视台发射台的搭建过程中，无论是从管理角度还是应用角度，构建一个综合发射台监控管理系统，为管理部门和播出单位提供服务至关重要。阐述了山西省广播电视发射台监控管理系统的总体架构，并对主要技术特点进行介绍。多级监控体系实现了管理和播出的有机结合，为发射台的安全播出提供了重要保障。

信源切换；自台监控；EM9260

山西省有县级以上广播电视发射台100多座，大部分地处高山，远离城市。从管理角度出发，作为省级广播电视部门，有必要掌握发射台站的播出情况、覆盖效果；从应用角度出发，作为发射台站，通过提高自动化控制水平，可以减轻值班强度，改善播出质量。因此构建一个综合发射台监控管理系统，为管理部门和播出单位服务，显得尤为必要。

2013年底开始，山西省新闻出版广电局在全省高山发射台中选出18个台站进行监控系统一期工程的实施，同时在省局监测中心进行监控管理系统的建设，以实现对省内地面广播电视的监管，初步形成多级监控管理体系架构。系统建成之后将提升发射台的安全播出管理水平，按照《广播电视安全播出管理规定实施细则》的要求，帮助台站达到符合一级、二级、三级保障要求的系统配置[1-3]。

1 系统架构

发射台监控管理系统采用统筹管理与本地管理相结合的模式，分为监控管理系统（监测中心）和自台监控系统（发射台）两部分，图1为监控管理系统的总体架构。

监控管理系统设在省局监测中心，对各发射台的播出情况进行管理，主要由报警处理、数据存储、报表统计、数据分析、远程控制、网络通信等部分组成。

图1 监控管理系统总体架构

自台监控系统设在发射台，主要由信源监控、发射机自动控制、异态报警、节目存储、电力监测、环境监测、网络通信等部分组成。

2 技术要点

2.1 播出信号监测

发射台站系统具备多信号实时监测功能，对多路电视节目、广播节目进行同平台显示和监测。该系统为每套电视发射节目提供4个视音频信号（主信源信号、备信源信号、去发射机信号、射频解调信号）作为监测对象，4个伴音信号以动态柱形式叠加在视频图像上；每套广播发射节目提供4个音频信号（主信源音频、备信源音频、去发射机音频、射频解调音频），以动态柱形式显示。当某信号发生异常时，系统自动语音提示故障环节，同时异常信号以红色状态显示，值班人员通过对比信源接入、处理和接收等环节信号迅速判断故障节点，采取措施第一时间恢复正常播出。

一级、二级发射台采用录音、录像、压缩等技术手段保存自台播出节目的信号源和发射信号，正常信号保存两周以上，异态信号作为资料保存一年以上。

2.2 信号源监控

1）视频信号切换原理

信源切换器工作过程中，分别对视频信号和音频信号进行检测，每路信源输入都有环出功能，预留以备信源输入信号的监测，对4路信源信号的视频部分进行同步头检测，同时经AD转换后，送入DSP处理，当有信号出现异常（如黑场）时，进行实时报警并对输出信号切换控制。输出的信号通过分配单元，具备3路输出，分别提供给主备发射机或主备激励器信号、切换器输出监测信号。信源1的信号具备断电直通功能，即切换器断电时，可直接通过输出1输出，为发射机提供信号，图2是视频信号切换工作原理图。

图2 视频切换工作原理图

2）音频信号切换原理

音频信号切换与视频信号切换原理类似，通过判别音频信号电平值以及低电平发生时间来确定信源是否正常。如果主路音频发生故障，将自动切换为备路音频。主路信源具备断电直通功能，图3为音频信号判断流程。

2.3 发射机监控系统

发射机采集控制是整个监控管理系统中的核心部分，系统采用了工业控制中常用的分布式控制结构，每部发射机安装一套采集控制设备，实现对发射机参数的采集和自动控制。

图3 音频信号切换流程

1）采集参数

采集参数包括输出功率、反射功率、调制度、驻波比、各级电压、电流等模拟量；通信状态、运行状态等开关量。

2）与发射机通信方式

本项目所实施的18个发射台中，大部分发射机均具备数字接口，可提供模拟量、开关量输出信号，因此系统的采集控制设备按照发射机生产厂家提供的通信协议，选用与发射机相同的物理接口进行通信。

3）采集控制设备基本结构

采集控制设备采用嵌入式结构设计，通过EM9260[4]工控主板及外围电路的工作实现对发射机的监控。EM9260硬件核心为工业级的ARM9芯片AT91SAM9260，EM9260标准接口资源较多，为采集控制设备提供了形式多样，数量丰富的接口。采集控制设备基本框图如图4所示，主要接口的作用如下。

图4 采集控制器基本框图

1）控制台串口（DEBUG）

调试串口，在Linux环境中，被设置为控制台（con⁃sole）接口，在应用程序开发时，该串口连接开发主机串口。若开发主机为Windows环境，可启动超级终端，串口参数设置：波特率为115 200 bit/s。通过控制台窗口（超级终端）可了解EM9260的基本启动信息，系统启动后，可执行Linux的各种命令。

2）异步串口（UART）

EM9260物理上有6个UART串口可供应用程序使用，分别对应的逻辑编号为 ttyS1-ttyS6，其中ttyS1-ttyS3为专用串口配置，ttyS4-ttyS6的信号与GPIO（EM9260所提供的通用数字IO）复用管脚，缺省配置为GPIO的数字输入，只有当应用程序打开串口后，相应端口才变成串口的收发信号。采集控制设备通过UART串口与发射机COM口连接，按照发射机厂家提供的通信协议，实现对发射机技术参数的采集，同时完成对发射机的控制。

3）精简ISA扩展总线接口

EM9260的精简ISA总线包括双向数据总线、地址总线、读写控制线、中断输入线等，采集控制器中EM9260的精简ISA总线主要作用是通过DM9000A电路实现以太网络接口的扩展；通过CPLD EPM1270电路实现LCD显示输出和发射机模拟量、开关量的输入（发射机未提供数字接口时）。

4）10/100M以太网接口

EM9260自身具备网络接口，系统设计时通过硬件扩展电路DM9000A实现双网络接口，从而使采集控制设备具备内网与外网的隔离功能，从物理结构上保护系统的正常运行。

5）SPI总线接口

EM9260的SPI总线接口为4线制标准SPI接口，信号电平为3.3 V的TTL电平（LVTTL），最高传输波特率为10 Mbit/s，缺省波特率1.25 Mbit/s。采集控制器SPI总线接口主要是通过X5043 EPROM模块，实现上电复位、低电压监视、看门狗定时器等功能。

2.4 防雷抗干扰

通过研究分析，高山发射台环境对监控系统造成的影响主要体现在两个方面，一是发射机房复杂的电磁环境所产生干扰，二是雷击对设备造成的损坏，针对这两个因素，在系统设计时采用对应的技术措施，具体措施如下：

1）电源防范措施

在监控系统电源接入处，配备UPS对电源进行滤波，抑制电网中的谐波干扰，同时也起防雷的作用。对于传输导线易受电磁波干扰的情况，在监测设备输入端安装电源滤波器，对杂波干扰进行过滤。

2）电路设计及器件选取

电路设计时，采用抗干扰性强的工业级贴片元件封装方式，并对重要的设备采用多层板设计技术，从结构上获得理想的屏蔽效果。做到数字信号与模拟信号分离，内部电路包括CPU、存储器等电路共接数字地，外部电路包括A/D、D/A等共接模拟地，在设计时将数据总线与供电系统分离，采用大面积附铜接地的印制板电路，从而保证良好的接地和屏蔽。

运用信号隔离技术进行模拟量数据的采集，对输入信号采取两次滤波方式，先进行低通滤波，滤掉高频成分，再进行数字滤波处理，确保对发射机采集控制操作的准确性。

3）信号线接口防雷

监测系统的局域网单独进行组网，与台站办公网、互联网等网络物理隔离，同时在重要设备及线路较长的网线两端加装网络信号防雷器；对开路接收发射机信号的馈线加装射频信号防雷器，避免受到雷击时，线路上感应的电流对系统造成的影响。

4）接地措施

除电路设计时的接地考虑之外，在实施过程中按照等电位进行连接，减小各设备间的电位差。监控机柜采用≥35 mm2的多股铜芯线以短、平、直的方式接入发射台最近接地网。安装在监控机柜的设备，均通过接线柱与机柜进行连接。

3 运行效果及需要完善之处

系统建设完成后，发射台通过对自台监控系统的使用，能够及时发现隐患并进行处理，大幅降低停播时长，杜绝了重大停播事故的发生。监测中心通过对监控管理系统的使用，一目了然掌握各个发射台的播出情况，并为广播电视职能部门提供监测数据作为管理和决策的参考。

自台监控系统中，除对信号源、发射机进行重点监控外，对台站环境系统、电力系统监控的技术手段还稍显薄弱，有待进一步加强。另外，个别发射台因位置偏远，尚不具备光缆或数字微波的通信手段，只能通过中国移动的3G上网方式与监测中心进行通信，稳定性较差，需要进行网络建设，实现宽带传输。

4 结束语

广播电视发射台监控管理体系的构建，实现了省局职能部门对发射台播出情况的监督管理，提高了发射台的自动化监控水平，确保覆盖区广大受众能够收看收听到高质量的广播电视节目。该项目的实施对我省继续进行发射台自台监控系统的建设具有借鉴意义。

[1]杨一曼.广播电视安全播出管理规定实施细则培训教材[M].北京：中国广播电视出版社，2012．

[2] 张春林.高山台智能化远程监控系统及应用[J].中国有线电视，2011（6）：751-754．

[3] 丁克俭.发射台自动化监控管理系统方案设计[J].电视技术，2010，34（5）：96-98．

[4] EM9260工控主板数据手册[EB/OL].[2014-05-25].http://wenku. baidu.com/link?url=ONxtkVaygJoZnE07j8rfP3izTuk_TEAK5a2Uy MJFmdbBg2VZs9K3Bo8PU4Oo0PP52h7CZdkGszZcllnd8FNspDU lEz9Jtan7FdH7XoyJMbG.

Construction of M onitoring and M anagement System of Radio and TV Transm itting Station

LI Jianjun
（Shanxi Monitoring Center of Radio and TV，Taiyuan 030001，China）

In this paper,the overall architecture of the monitoring and control system of Shanxi Radio and TV Transmitter Stations is elaborated,and its main technical characteristics is introduced.The multilevel monitoring system has achieved efficient combination of management and broadcasting，providing an impor is introduced tant guarantee for safety transmission.

source switching;self monitoring and control;EM9260

TN919.5

B

�� 雯

2014-07-28

【本文献信息】李建军.广播电视发射台监控管理系统的构建[J].电视技术，2014，38（24）.

李建军，本科，高级工程师，山西广播电视监测中心副主任，长期从事广播电视监测、安全播出管理等工作。