河南省广播电视发射台集中网管系统升级改造

王 冉 姚国强

（作者单位：河南广播电视发射台）

河南省广播电视发射台集中网管系统升级改造

王 冉 姚国强

（作者单位：河南广播电视发射台）

摘 要：为了满足广电系统的安全传输要求，河南省广播电视发射台电视米波机房为2CH、7CH、9CH三个频道增加了备用发射机，同时启动了电视机房集中网管系统升级改造项目，主要完成电视集中网管系统扩容及兼容的改造升级。本文就该项目的设计、实施及运行状况进行了详细阐述。

关键词：集中网管；串口服务器；交换机

2011年以来，河南省广播电视发射台在省广电局的大力支持下完成了两次大规模技术升级，第一次是以中原福塔（河南广播电视发射塔）正式投入使用为标志，电视机房集中网管系统的一期工程顺利完成并投入运行。第二次也就是本文所阐述的这次升级改造是以2CH、7CH、9CH三个频道备用发射机并入集中网管系统为特征的“河南省广播电视发射台集中网管系统升级改造”工程即二期工程。两次大规模技术升级，提高了电视发射机的可靠性和信源的播出质量。特别是第二次集中网管系统升级改造使电视机房实现24h不间断安全播出，具有科学的可控、可操作性，并且其自动控制和远程监控功能大大降低了播出事故的隐患。

1　设计背景

系统建设之初，由于塔上空间限制和资金的局限性，电视机房2CH、7CH、9CH三个频道一直是单机播出，直到近期电视机房才为2CH、7CH、9CH三个频道添置了成都凯腾四方公司生产的模拟电视发射机作为备机。由于三个频道主备发射机都不是同一品牌，虽然3台备用发射机都各自配套了远程的监控软件，并不能直接并入已建成的集中网管中，不能通过集中网管系统远程监控发射机的各项运行参数。机房技术人员积极配合发射机生产厂家和软件制作单位，经过三方通力合作，终于在安全播出期前解决了集中网管兼容备机的问题并通过了省局的验收，圆满完成了安全播出任务。

2　系统实施

2.1 电视集中网管系统软件升级改造

新发射塔机房占用塔楼六、七、八共3层，2CH、7CH、9CH三个频道备用发射机在8层，电视机房集中网管系统服务器等远程监控设备和信号转输在六层。此次升级改造实施时主要考虑3套节目备用发射机监控系统并入集中网管系统以及并入集中网管系统所需的设备。

电视机房集中网管系统由发射机监控系统、信号源智能监测系统、多媒体监测监听系统、电源监控系统、环境（温度、湿度、烟感）监测系统、安防（门禁、视频））监测系统及协同办公（OA）系统组成。各个层次间由以太网相连，网络上有工业控制计算机，数据库服务器、以太交换机和串口服务器。各个子系统在有本地数据库的同时，通过服务器进行信息的交换和分析。

2.1.1 电视集中网管系统软件概述

集中网管系统是北京通达视讯公司基于Forcecon（三维力控）监控组态软件而专门针对河南发射台情况量身打制的机房集中网管系统，它具有灵活的组态方式，可以根据设备的情况进行进一步升级，而不用在每一次升级时都要对整个系统进行进一步编程，为用户提供了简洁、容易上手的工程实现方式，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能。

2.1.2 备机并入电视集中网管软件系统

在一期工程设计时就为2CH、7CH、9CH三个频道增加备机预留了相应的软件模块，其目的就是便于集中网管系统的升级改造。

系统的硬件连接通过串口服务器将各个设备与负责数据采集的工控机连接，工控机与数据处理服务器通过网络交换机进行数据通信。在一期工程网管系统软件设计中就已经将各个不同发射机的底层通信协议完全封装，对其他模块提供完全统一的接口。因此，增加新发射机后，仅需要将增加发射机控制单元与串口服务器连接，并将新的通信协议追加到原有底层协议模块中。就可实现无缝融合，方便系统的扩展和兼容。

根据发射机提供接口的具体情况，主要监控内容如下。发射机整机参数：发射频率、发射功率、反射功率、不平衡功率、输出驻波比、工作温度、风机和电源。功率放大器整机参数：发射功率，不平衡功率、反射功率、工作温度和每个放大器模块的工作电压、工作电流以及过激励、过载和过热情况。激励器参数：发射频率、频偏、输出功率、反射功率、工作温度、输入信号和输出信号。还具有自动开关机、主备倒机、故障报警、值班及巡检记录、历史数据查询及统计报表功能。

2.2 电视集中网管系统硬件升级改造

集中网管此次硬件升级改造方案的特点是应用计算机技术及自动控制原理，对塔楼八层机房数据采集和塔楼六层值班监控进行系统网络升级改造，涉及串口服务器、交换机、KVM多电脑切换器3种网络传输设备和控制设备。

发射机要和集中网管服务器实现相互通信就是2个计算机系统之间的相互通

信，除了必要的硬件连接外，要通过一定的通信协议才能互联互通，对不同厂家的发射机设备和I/O设备进行分析时，就要参照ISO/OSI参考模型的分层结构。

2.2.1 发射机与数据接口转换设备（串口服务器）的通讯

备用发射机本机监控系统分为本地和远程2种。本机监控系统实时判断面板上的控制键，并根据“本控/远程”键决定将开关机控制权交本机监控系统还是远程控制系统，控制权确定后，再根据开关机指令或开机按键执行开关及过程。开机后，本机监控系统通过采样接口实时采集发射机的模拟量和状态量，经数据处理器光电隔离后送单片机80196运算，判断后存入数据表中。通过RS232通信接口读取激励器的参数和状态，通过RS485通信接口读取功放单元的参数和状态，并存入数据表中，在发射机中控单元液晶屏上显示。经控制接口完成对发射机的开关及控制、驻波比过大保护和过热保护，单片机80196还实时地经按键开关读取菜单操作键，完成菜单操作和液晶屏显示切换。单片机80196通过RS485通信接口接收工控机系统的指令，完成数据上传和发射机远程控制。

2.2.2 数据接口转换设备（串口服务器）与网管服务器的连接

如果是单独一台数据接口转换设备（串口服务器）与网管服务器的连接仅需要一根网线和两个RJ45接头，分别连接串口服务和网管服务器的以太网口，再使用上节所讲的串口调试助手，以及TCP/UPD测试工具对串口服务器和网管服务器的通讯进行调试即可。但是集中网管服务器背部至多有两个RJ45接口，显然不能满足众多发射机及其他设备的接入。这时就需要引入以太交换机作为这个局域网中的网桥。

以太网交换机是基于以太网传输数据的交换机，以太网采用共享总线型传输媒体方式的局域网。以太网交换机的结构是每个端口都直接与一个局域网或站点相连，并且一般都工作在全双工方式。交换机能同时连通许多对端口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无冲突的传输数据。

2.2.3 KVM多电脑切换器（ATEN CS78A 8）

5套节目发射机的监控通过各自的工控机实现，既可纳入集中网管发射机监控系统，又可在控制台上单独显示和控制，实现发射机监测系统的主备功能和控制独立功能。出于对电视机房空间的局限性和经费的考虑，不再为各个频道的工控机分别配备显示和控制设备，而采用KVM对5套节目的工控机进行集中式管理，可以增加IT设备正常运作的时间（因为可以减少访问及诊断的时间），节省可观的空间面积以及不必要的设备与人力，毋须考虑网络的效率就可以访问所有的设备。

KVM（多电脑切换器）是网络中的管理设备，它是Keyboard（键盘）、Video（显示器）和Mouse（鼠标）三个单词的第一个字母。即能够实现用一套键盘、显示器、鼠标来控制多台设备。正式的名称为多计算机切换器。

此次系统升级使用的多电脑切换器为ATEN CS78A 8生产的CS78A 8端口KVM多电脑切换器可通过单一控制端（Keyboard（键盘）、Video（显示器）、Mouse（鼠标））访问8台服务器。操作人员可以藉由CS78A前面板按键、热键组合与OSD，方便地选择与切换所连接的服务器。此外，CS78A的安装流程相当简便，仅需将线缆连接到相对应的连结端口上即可完成。

CS78A并具备强大的自动扫描功能，用户可以自行设定自动扫描的时间，以便随时监控CS78A所连接的工控机状态。

3　运行状况

3.1 运行安全可靠

此次系统升级改造在硬件上采用了独立的数据接口转换设备，数据接口具有独立工作的能力，集中网管服务器和远程控制发射机的工控机在运行过程中即使出现异常或死机等现象也不会改变发射机现有工作状态，同时保证了整个系统其他环节的稳定性；在软件上，考虑了各种异常情况的发生，并在发生异常时，能及时采取相应的策略，保证节目的正常接收和发送，实现系统的运行安全可靠。

3.2 抗干扰性强

整个系统的硬件部分采用了多种地勘干扰的技术手段：系统的服务器采用1+1的模式配备，模拟量和和开关量的电源及其通信之间互相隔离，防止信号干扰，对模拟量的采样使用光电隔离的手段，信号传输使用性能优良的屏蔽线，在输入端增设带通滤波装置有效阻挡无用的信号。对系统软件上可能会干扰正常播出信号的干扰部分提前进行处理，以保证系统不会根据干扰信号对发射机进行错误的报警或操作。

4　结论

此次集中网管系统的升级改造进一步完善了机房播控系统，提高了机房管理与安全播出水平，提升管理先进性理念与价值，又充分考虑未来数字信号及技术发展需求，为安全播出任务保驾护航。