高山電視發(fā)射臺智能化遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)方案的設(shè)計與實施

1、高山電視發(fā)射臺智能化遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)方案的設(shè)計與實施作者：浙江省麗水電視臺 陳水生 李新會 李文道 譚光偉日臻成熟的大功率電視發(fā)射機(jī)固態(tài)化技術(shù)，為電視發(fā)射臺全面實現(xiàn)智能化測控奠定了堅實的基礎(chǔ)，使高山電視發(fā)射臺實現(xiàn)山上無人值機(jī)和遠(yuǎn)程遙控遙測成為現(xiàn)實。 麗水電視發(fā)射臺，位于麗水市區(qū)北面的陳寮山山項，離市中心直線距離約10Km，海拔1050米。發(fā)射臺現(xiàn)有1KW以上發(fā)射機(jī)4臺，負(fù)責(zé)向市轄9個縣市區(qū)及周邊地區(qū)，無線轉(zhuǎn)播浙江衛(wèi)視頻道和本臺新聞綜合頻道兩套節(jié)目。2003年初，我們在發(fā)射機(jī)固態(tài)化改造的基礎(chǔ)上，開始了發(fā)射機(jī)遠(yuǎn)程遙控遙測系統(tǒng)的自主設(shè)計和實踐。2004年8月系統(tǒng)正式投入運(yùn)行，直到發(fā)稿日止，系統(tǒng)運(yùn)行良好，

2、效果顯著。 一 系統(tǒng)構(gòu)成及其功能 系統(tǒng)由數(shù)據(jù)傳輸、發(fā)射機(jī)測控、應(yīng)急倒換、信號源切換、機(jī)房監(jiān)控、電子安防、無線局域網(wǎng)等七個子系統(tǒng)構(gòu)成見圖1。 1. 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是以數(shù)字無線的方式，為山下遙控中心和山上發(fā)射機(jī)房之間的信號交換，提供足夠通道及帶寬的視音頻信號和控制數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，是遙控中心和發(fā)射機(jī)房聯(lián)系的紐帶。 為了確保安全播出，在該數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，數(shù)字微波和H5-PCM基群復(fù)用設(shè)備為傳輸主用通道，原微波設(shè)備和數(shù)傳電臺為傳輸備用通道。 數(shù)字微波選用13GHz的Smart數(shù)字微波網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備。我們根據(jù)目前的實際需求，IDU暫時配置了4E1的數(shù)據(jù)接口，共約8M帶寬。其中3E1用于傳輸1路雙向

3、的MPEG-視音頻數(shù)據(jù)信號，分別用于播控機(jī)房電視轉(zhuǎn)播信號的上行和山上電視監(jiān)控信號的下行。剩下的1E1經(jīng)H5-PCM基群復(fù)用，專門用于傳輸其他遙控遙測數(shù)據(jù)，具體做法是： * 在兩個PCM端機(jī)各選配1塊10/100Base-T數(shù)據(jù)板，以構(gòu)建無線局域網(wǎng)，主要用于傳輸發(fā)射機(jī)的共享測控數(shù)據(jù)以及日后的功能擴(kuò)展； * 選配1對RS232和1對RS422異步數(shù)據(jù)小板（每塊異步數(shù)據(jù)小板能傳輸兩路異步數(shù)據(jù)），主要用于傳輸發(fā)射機(jī)的測控數(shù)據(jù)、電視信號源矩陣的切換指令、發(fā)射機(jī)應(yīng)急倒換信號、電視監(jiān)控控制數(shù)據(jù)等； * 選配1對話務(wù)板，用于內(nèi)部話務(wù)傳輸。 數(shù)傳電臺選用日本原裝的日精ND250A230MHZ專業(yè)設(shè)備，主要作用是

4、在數(shù)字微波或PCM端機(jī)發(fā)生故障時，該電臺可臨時作為數(shù)據(jù)傳輸通道使用，啟動應(yīng)急倒換系統(tǒng)和電視監(jiān)控系統(tǒng)，最大限度的確保發(fā)射臺的安全播出。值得指出的是，選用電臺時應(yīng)特別注意其收發(fā)頻段和頻率的確定，同時還要注意內(nèi)置調(diào)制解調(diào)器的類型選擇，否則會直接影響通訊的可靠性和穩(wěn)定性。本方案采用的是全透明傳輸格式，數(shù)據(jù)接口由內(nèi)部跳線設(shè)定為RS232。 2. 發(fā)射機(jī)測控系統(tǒng) 發(fā)射機(jī)的測控是本系統(tǒng)的核心技術(shù)，值班人員通過設(shè)在山下遙控中心的計算機(jī)，對山上發(fā)射機(jī)實施異地管理或調(diào)整控制，實時監(jiān)測發(fā)射機(jī)的工作狀態(tài)，自動完成監(jiān)測數(shù)據(jù)的電子抄表和存檔。 構(gòu)成該子系統(tǒng)主要有發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)處理接口板（由發(fā)射機(jī)廠家提供）、數(shù)字微波設(shè)備、PC

5、M基群復(fù)用器、控制計算機(jī)等設(shè)備。 控制計算機(jī)一定要選用穩(wěn)定可靠的品牌機(jī)。在Win2000操作系統(tǒng)下安裝合作開發(fā)的發(fā)射機(jī)控制和監(jiān)測專用軟件，通過顯示屏介面上的仿真開關(guān)切換，同時實現(xiàn)兩個頻道發(fā)射機(jī)的自動化控制、實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程管理、故障告警判斷等功能。發(fā)射機(jī)數(shù)據(jù)處理接口板由單片機(jī)、采集電路和控制電路等功能電路組成。采集電路對發(fā)射機(jī)的各種參數(shù)進(jìn)行采樣并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換，傳輸給計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。主要采樣點(diǎn)有：各級電源電壓、激勵器和各級功放模塊的工作點(diǎn)和監(jiān)測點(diǎn)、各級圖像伴音的入反射功率、圖像和伴音調(diào)制度等等。控制電路對控制數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼并經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換，輸出各種控制信號到發(fā)射機(jī)各受控點(diǎn)。最終實現(xiàn)計算機(jī)

6、對發(fā)射機(jī)的數(shù)據(jù)采集和工作狀態(tài)的控制。 3. 發(fā)射機(jī)應(yīng)急控制倒換系統(tǒng) 當(dāng)計算機(jī)或發(fā)射機(jī)的數(shù)據(jù)接口板出現(xiàn)故障而造成系統(tǒng)無法遠(yuǎn)程控制發(fā)射機(jī)時，可啟用該子系統(tǒng)，以繼續(xù)實現(xiàn)山下遙控中心對山上發(fā)射機(jī)的應(yīng)急手動控制。應(yīng)急控制的主要項目有：電源開閉、開關(guān)機(jī)、激勵控制、過荷復(fù)位、天線倒換、系統(tǒng)復(fù)位及照明燈光控制等功能。 該子系統(tǒng)構(gòu)成：編碼器（控制鍵盤）、兩個解碼器、驅(qū)動電路、數(shù)字微波、PCM基群復(fù)用設(shè)備等。 編碼器（控制鍵盤）由電視監(jiān)控用的云/鏡控制鍵盤改造而成，數(shù)據(jù)編碼采用精簡優(yōu)化格式，以8位地址碼和8位指令碼連續(xù)不斷發(fā)送的方式傳輸數(shù)據(jù)（不設(shè)起止位），在無線遙控和傳輸路徑較長時指令的識別處理比較可靠。解碼器由

7、云/鏡控制解碼器改造而成，每個解碼器解碼輸出6組自鎖式開關(guān)量、6組觸發(fā)式開關(guān)量和4組模擬量，多個解碼器之間用RS-485并接，共享一個接收設(shè)備。驅(qū)動電路為自行設(shè)計制作而成，把來自解碼器輸出的各路信號經(jīng)處理放大后驅(qū)動相應(yīng)控制點(diǎn)。 4. 電視信號源切換系統(tǒng) 電視信號源切換子系統(tǒng)對于應(yīng)對非法信號的入侵，處理異常信號，確保電視節(jié)目的安全播出至關(guān)重要。在本系統(tǒng)中，我們選用了168雙鍵盤（機(jī)上和外置）控制的視音頻矩陣，山下值機(jī)人員只要通過操作遙控中心的視音頻矩陣鍵盤，就可隨時對發(fā)射機(jī)的輸入信號進(jìn)行遠(yuǎn)程切換，并通過微波回傳通道，實時監(jiān)看矩陣預(yù)監(jiān)輸出的信號源畫面。 該子系統(tǒng)構(gòu)成：廣播級視音頻矩陣、RS232(

8、RS-485)數(shù)據(jù)接口外置切換鍵盤、數(shù)字微波、PCM基群復(fù)用設(shè)備等。 5. 遠(yuǎn)程電視監(jiān)控系統(tǒng) 電視監(jiān)控是一個機(jī)房管理系統(tǒng)。山上實現(xiàn)無人值機(jī)后，山下的值機(jī)員必須隨時掌握發(fā)射臺的基本情況，通過電視監(jiān)控系統(tǒng)傳回來的圖像和聲音，值機(jī)員可以直觀的了解山上機(jī)房及發(fā)射機(jī)的整體狀況，以有效增強(qiáng)安全保障能力和事故預(yù)防能力。 在本系統(tǒng)方案中，我們對供電系統(tǒng)、發(fā)射機(jī)、鐵塔以及發(fā)射臺周邊等重要對象進(jìn)行了電視監(jiān)控。值機(jī)員通過操作山下遙控中心的監(jiān)控主控鍵盤，就可以實現(xiàn)電視監(jiān)控信號的遠(yuǎn)程切換和監(jiān)控攝像頭的動作操控，回傳的電視監(jiān)控信號在供監(jiān)視同時，還由硬盤錄像機(jī)(DVR)進(jìn)行實時記錄，以備查詢。 主要設(shè)備：電視監(jiān)控矩陣主機(jī)、

9、監(jiān)控矩陣外置主控鍵盤、多畫面處理器、硬盤錄像機(jī)（DVR）、數(shù)字微波、MPEG-編解碼器、PCM基群復(fù)用設(shè)備、攝像頭、拾音頭、云臺及解碼器等。 根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量，電視監(jiān)控主機(jī)選用了AD2150D16-5經(jīng)濟(jì)型視頻切換系統(tǒng)。編碼器選用曼切斯特碼控制的AD1641M/S型和AD1641臺式型，它與AD矩陣主機(jī)的碼型直接匹配，不需要額外增加數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換設(shè)備。 攝像頭根據(jù)圖像清晰度和光照度進(jìn)行選擇，一般要求達(dá)到470線0.1ux即可，鏡頭焦距根據(jù)監(jiān)控場地確定，選擇2.68mm的自動光圈鏡頭為宜。另外，在發(fā)射機(jī)前面、控制室、主入口等重點(diǎn)部位，配置云臺和內(nèi)置高倍數(shù)控三可變鏡頭的一體化攝像機(jī)，通過云/鏡控制實現(xiàn)

10、全方位的監(jiān)控，這樣既可監(jiān)看發(fā)射臺全景和機(jī)房內(nèi)外的具體狀況，又可以直觀細(xì)致的查看發(fā)射機(jī)儀表讀數(shù)和各種指示狀態(tài)，必要時可進(jìn)行手工抄表。 回傳的綜合視頻監(jiān)控畫面，選用ISO/IEC13818標(biāo)準(zhǔn)的MPEG-編解碼器進(jìn)行處理，視頻編碼格式為MPEG-MPML，根據(jù)微波帶寬的使用分配，碼率設(shè)成6Mbps。 6. 電子安防系統(tǒng) 加強(qiáng)機(jī)房的安全防范，安裝電子安全防范系統(tǒng)，為山上留守人員及時提供機(jī)房的各種安全信息，如煙感探測、外人闖入告警等，對于這樣的發(fā)射臺來說尤為重要。 電子安防系統(tǒng)主要配置：多防區(qū)安防報警主機(jī)、煙霧探測器、微波/紅外線雙鑒探測器、緊急按鈕、聲光報警器、燈光聯(lián)動裝置、公用電話網(wǎng)絡(luò)等。安防報警

11、主機(jī)選用具有電話語音報警和電話網(wǎng)絡(luò)控制的機(jī)型，在編程時要注意防火區(qū)域的設(shè)置，一般應(yīng)設(shè)成24小時即時觸發(fā)，其他區(qū)域根據(jù)情況設(shè)成即時觸發(fā)或延時觸發(fā)等。用于自動電話報警的電話線，在接入前必須采取有效的避雷措施。 離子煙感探測器在安裝時，要特別注意是自動復(fù)位型還是斷電復(fù)位型，以確定由主機(jī)供電的電源端口是恒定輸出端還是電源開關(guān)復(fù)位輸出端。安裝防范非法入侵的微波/紅外線雙鑒探測器，要根據(jù)防范區(qū)域的大小，選擇適當(dāng)規(guī)格的探測器類型，以有效降低系統(tǒng)的誤報率。 燈光照明聯(lián)動裝置根據(jù)實際需要自行設(shè)計制作。防區(qū)被觸發(fā)后，系統(tǒng)可立即通過燈光照明聯(lián)動裝置自動開啟防區(qū)的燈光，以便于留守人員快速巡查發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)，并起到震懾非法入

12、侵者的作用，更有利于電視監(jiān)控系統(tǒng)清晰記錄事件現(xiàn)場的畫面。同時，在必要時可用山下遙控中心的應(yīng)急手動控制鍵盤，發(fā)出手動控制信號，打開照明燈光，以便在山下遙控中心隨時觀察山上機(jī)房的情況。聯(lián)動開關(guān)宜用固態(tài)繼電器，其容量應(yīng)根據(jù)燈光的功率來具體確定。 7. 無線局域網(wǎng)和Internet接入 設(shè)置無線局域網(wǎng)，目的是實現(xiàn)山下機(jī)房和山上機(jī)房計算機(jī)的互聯(lián)，方便數(shù)據(jù)傳輸和今后更多功能的開發(fā)擴(kuò)展。例如:開發(fā)更多的機(jī)房管理功能，實現(xiàn)發(fā)射機(jī)工作狀態(tài)的異地監(jiān)測，遠(yuǎn)程電視監(jiān)控，多功能數(shù)字地面電視廣播等等。 二 系統(tǒng)的防雷處理 為了確保本系統(tǒng)的安全運(yùn)行，防雷安全不可忽視。在安裝調(diào)試本系統(tǒng)過程中，我們在全面檢查原防雷系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還著重加強(qiáng)了以下防雷措施： * 維護(hù)并完善了原有的建筑外圍避雷接地網(wǎng)（法拉第籠）； * 更新了高壓電力進(jìn)線處的高壓避雷器和電力變壓器低壓端的避雷器； * 加強(qiáng)了微波和數(shù)傳電臺天饋線的避雷處理； * 把其他電纜線穿入鍍鋅鐵管后埋地進(jìn)入機(jī)房，并經(jīng)避雷器和高頻磁環(huán)后才與設(shè)備連接。 三 結(jié)束語 本系統(tǒng)自投入使用以來，運(yùn)行狀況良好，效益明顯。發(fā)射臺工作人員從原來的十幾名，減少到現(xiàn)在的1名安全保衛(wèi)留守