1、238THE NETWORK238网 络计算机技术在广播电视发射监控中的运用分析周文艺（作者单位：桐城市融媒体中心）摘要：当前社会逐步进入信息化时代，计算机技术已经被广泛应用于社会各行各业。广播电视发射监控系统中监控数据的采集、处理、分析、判断都是依靠计算机技术和网络来完成的。基于此，本文分析计算机技术在广播电视发射监控系统中的重要性，介绍自动监控系统要求及主要功能，阐述监控系统的设计与功能实现，以期有助于实现广播电视发射台“有人留守、无人值守”的标准化运行。关键词：计算机技术；广播电视；监控近些年，我国广播电视事业在信息化、数字化技术的推动之下获得了飞速发展，但一些地区受到较多干扰因素的影响
2、，存在着信号质量差、传输距离长、传输效率低、信号不稳定等问题。为有效解决这些问题，广播电视行业需要利用计算机技术对广播电视发射系统进行有效监控，提高无线发射设备稳定运行能力。广播电视监控系统运行主要依靠完善的信息化装置，对广播电视信号的发射、传输进行有效监控，以保证信息的安全性、完整性、精确性，以免广播电视信号在传输过程中出现“失真”。目前，基于计算机技术的监控系统已经应用在广播电视信号发射的各个环节中，为广播电视监控系统的安全运行提供了保障。1计算机技术在广播电视发射监控系统中的重要性在 20 世纪 90 年代，我国广播电视逐步推进数字化建设，地面数字化电视业务所面向的群体主要是有线网络覆盖
3、不到的城市郊区或者一些偏远的山区与村庄。截至 2021 年底，我国广播、电视节目综合人口覆盖率分别达到 99.5%和 99.7%1。国家广播电视总局通报，2020 年我国地面数字电视覆盖网已全面建成，年底无线模拟电视“关闭”，我国全面进入数字化电视时代。发射机是广播电视系统运行的关键设备与核心设备，基于计算机技术与网络技术的实时监控系统有效降低了发射机故障率，成为广播电视实现多级台站设备管理的有力保障2。2广播电视发射监控系统要求及其功能发射机能否安全稳定运行关系到广播电视信号的传输质量，因此需要利用可靠的监控技术做好实时监测。2.1广播电视发射监控系统要求一般广播电视节目需要 18 h 连续
4、不间断播出，还有些电视台要求 24 h 不间断播出，这种情况下发射台需要保持 24 h 不间断运行。广播电视发射台都设有专门的机房，每个机房内安装有多台发射机，为保证发射机能够正常运行，目前基本都是通过自动监控系统对每台发射机的运行状态进行实时监测，而且对于监控系统有着严格的要求3。第一，现在很多广播电视节目都采用直播的形式，广播电视信号具有实时性、稳定性的特征，因此要求监控系统必须具备超快的反应速度和高效的采集频率，如此才能满足对监控对象实时监测的需求。第二，当现有的发射机设备需要更新，此时自动监控系统的参数设定也应作出相应的修改。第三，保证发射机房内设备的安全运行，确保广播电视信号质量，实
5、时了解发射设备的运行状况，一旦发生故障会及时发送报警信号，将设备运行情况实时反馈到控制中心。第四，自动监控系统的操作界面要友好、简捷，功能要强大，操作难度要降低，以提高系统的运行效率。2.2广播电视发射监控系统功能通过自动监控系统的应用可实现广播电视发射台“有人留守、无人值守”的标准化运行模式，让发射台机房的一线工作人员从繁重的工作中解放出来，在保障安全播出的前提下提升工作效率。自动监控系统主要具备以下功能：2.2.1数据采集对发射机发射功率、反射功率进行实时监测。安装传感装置，实时感知机房内温度、湿度、烟气、水等环境信息，以及降温空调系统的运行参数，完成数据采集后通过网络发送到控制中心。2.
6、2.2自动报警机房内安装了大量监测设备，主要有温度传感器、239239湿度传感器、烟雾传感器、水浸检测传感器以及用于监测空调运行状况的高温报警装置等。自动监控系统按照设备运行要求设定参数，当采集到的信息超过预设的阈值时会自动报警，报警通过灯光闪烁、语音等形式完成。2.2.3远程控制控制中心管理人员可以借助各种终端设备及时获取发射台机房传回的设备运行数据，并可以实时浏览设备的运行信息，根据实际情况向发射机相关模块发送远程控制指令，实现对发射机、激励器、功率放大器、冷却系统等相关设备的远程控制，并可以随时调阅设备的历史运行信息。2.2.4数据存储为妥善保存这些海量数据信息，需要自动监控系统具备强大
7、的数据存储能力。目前常用的数据存储方式主要有 IP-SAN、CVR、NVR 三类，将数据存储在数据库中，便于以后查询和调阅。3广播电视发射监控系统设计3.1云平台设计随着云计算概念的提出，云平台的应用日渐成熟，在广播电视发射监控系统中提供计算、网络和存储功能，其高效、稳定、便捷的优势得到充分体现。云平台的架构可分为底层、中层、上层三部分，分别为基础设施即服务（Infrastructure as a Service,IaaS）、平台即服务（Platform as a Service,PaaS）、软件即服务（Software as a Service,SaaS）4。PaaS 是一种建立在计算机技术
8、上的云服务模式，他们向用户提供的是应用程序的运行与开发环境，在这种模式下应用程序的开发速度加快，并按照用户需求运行与管理。在不同的 PaaS 云平台下 Java、.NET、Ruby 等编程语言均可正常运用，并且有些 PaaS 还可以支持多种编程语言，丰富的服务为用户创建了一个友好的开发环境。计算机与网络连接之间是通过通信协议建立的，目前云平台常用的通信协议有增强设备协议（Enhanced Device Protocol,EDP）、消息队列遥测传输协议（Message Queuing Telemetry Transport,MQTT）、请求/应答协议（Mod Bus）、超文本传输协议（Hyper
9、 Text Transfer Protocol,HTTP）、JT/T800 和 TCP 透传，基本已经实现了图片、视频等大容量数据的快速传输，也可以满足广播电视发射监控系统长连接数据传输的需求，也能有效保证数据传输的安全性。3.2无线通信设计经过多年的发展与实践，蓝牙、Wi-Fi、紫蜂（Zig Bee）、罗拉（LoRa）等无线通信技术已经比较成熟，目前在很多领域中都有着广泛的应用，通过在内部建立无线局域网络可以提高通信效率、降低维护成本。不同无线通信技术在通信距离、功耗方面都有各自的优势（见表 1）。蓝牙技术主要适用于广播电视发射台设备间短距离数据信息的传输；Wi-Fi 技术主要适用于广播电视
10、办公场所中移动终端设备的网络服务，但由于存在组网能力不足、功耗大等缺点，数据传输量大的终端不宜使用；Zig Bee 技术传输速率低、成本高、抗干扰性能比较差，主要适合包含大量终端节点且对传输速率要求不高的无线局域网络；LoRa 的优点是抗干扰性能强、功耗低，适合远距离传输，在广播电视发射监控中可利用其组建星形网络5。表 1无线通信技术对比通信技术蓝牙 5.0Wi-FiZig BeeLoRa灵敏度-95 dBm-92 dBm-100 dBm-142 dBm链路预算104 dB112 dB108 dB162 dB通信范围约 300 m30150 m3075 m315 km传输速率上限 24 Mbp
11、s611 Mbps 20250 kbps0.237.5 kbps发送电流5.6 mA350 mA35 mA120 mA接收电流5.9 mA70 mA26 mA10 mA频段2.4 GHz2.4 GHz2.4 GHz 1 GHz3.3监控系统总体设计广播电视发射监控系统主要包括监测节点、中继器、集中器、上位机和设备云应用程序（Application,App）等几个重要部分。3.3.1监测节点在广播电视发射监控系统中，监测节点均处在底层，一是监测机房内环境因素，主要有烟雾监测、水浸监测、温度监测、湿度监测和降温空调监测；二是监测发射机的运行状态，机房内有多台发射机，需要布置多个监测节点。在微控制器
12、控制下各模块高效、稳定工作，电源模块负责为系统内部各电子元件供电，传感器模块负责监测发射机运行状态、空调压缩机的温度状态，以及温湿度、烟雾、水浸等环境因素监测，并完成数据采集，LoRa 模块负责数据信息的远程传输6。3.3.2中继器中继器的功能是解析数据帧并判断需要数据转发的目的地址和信道，开始运行时先确定 LoRa 串口是否接收到数据帧，如果接收到则需要解析其目的地址和信道，确定需要上传还是下发并完成传输。因监测节点与控制中心之间距离较长（一般会达到几千米），为了保证二者之间建立良好的网络连接，需要在监测节点与集中器之间安装中继器，起到双向转发网络信240THE NETWORK240网 络号
13、的作用。另外，安装中继器后也能有效降低 LoRa 通信系统能耗，降低发生丢包的概率。因为 LoRa 模块不能同时收发数据，因此需要使用中继器实现通信功能。在LoRa通信模式下中继器可以通过两种方式进行设计，一是中继器内置两个 LoRa 模块，通过不同的信道分别负责中继器与监测节点和集中器之间的通信；二是采用一个 LoRa 模块负责与监测节点和集中器之间的通信。3.3.3集中器主要由微控制器负责对 LoRa 模块、4G（5G）模块和 RS-485 硬件通信接口等模块的协调、管理与控制。LoRa 通信系统采用星形布置，而集中器设置在通信网络的核心区域，在智能终端与服务器之间搭建起通信桥梁。集中器是
14、一种多信道收发装置，一是接收来自中继器的各种监控数据并转发至基站，再按照EDP 协议对数据进行封包，然后再上报至云平台；二是通过 RS-485 总线网络与上位机之间建立联网通信。LoRa 模块的主要功能是与中继器进行远程数据传输，4G（5G）模块负责与基站之间建立通信连接并将数据传输到云服务平台，RS-485 接口负责与上位机之间建立通信连接。3.3.4上位机上位机是广播电视发射监控系统的核心，通过上位机软件对数据库进行操作，负责接收来自集中器设备的信息、发送控制指令等。其功能主要表现在以下几个方面：第一，通过显示器实时显示由集中器传输回来的各监测节点的数据信息；第二，利用处理软件将相关数据制
15、作成历史曲线，并且按照每小时数据变化和每天数据变化两种曲线形态展示；第三，具有历史数据信息打印功能；第四，可以对发射机房内发射机和其他相关设备发送远程控制指令；第五，可以对发射机房内相关设备、运行环境的参数进行设置，当监测到数据超出了设定阈值时就会发送报警信息7。为保证数据信息的安全存储，需要根据实际需求建立数据库。数据存储主要分为两大部分，一是负责记录机房环境、发射机运行过程中采集到的数据，二是为上位机软件访问、查询提供历史数据信息。相关工作人员在进入监控系统后，只要点击“监测数据”控制选项，即可调阅出数据库中存储的监测数据和历史数据，继续点击所需查询选项即可进一步查询。另外，上位机还具备打
16、印功能，工作人员可以根据设定日期时间查找到自己所要查询的内容并进行打印操作。3.3.5设备云 App广播电视发射台依靠云计算技术将采集到的监控数据上传到服务平台，可以使发射台设备管理人员随时登录移动终端 App 查看设备的运行状态和监测数据的变化情况。当监测节点监测到数据异常时可以通过绑定的邮件账号向控制中心发送报警信息。设备云 App 的接入可以通过通用分组无线服务（General Packet Radio Service,GPRS）、4G（5G）、Wi-Fi 和以太网接口等方式来实现，进入平台后先完成用户注册、设备信息创建等操作，通过网络与云服务平台建立连接后将监测数据打包上传。4结语在我国广播电视事业快速发展的背景下，广播电视发射监控的需求也在增长，为实现“有人留守、无人值守”的监控目标，自动监控系统得到了广泛应用。本文系统分析了我国广播电视发展现状及自动监控系统的重要作用，介绍了发射监控系统的系统要求与功能，重点研究了广播电视发射监控系统的设计。通过应用自动监控系统，能够及时感知发射机及相关设备的运行状况，及时排除系统故障，使广播电视信号播出的安全性与稳定性都得到提升。参考文献
