刘奎富

摘 要：本文针对实际业务需求，设计与实现了一个远程遥控监测系统，在业务管理上对发射系统进行不同地点的高效实时监测，在发射台业务管理上进一步节省人力成本。本文采用了工控机处理器作为站点核心硬件，对软件体系进行设计实现，并引入语音评估及可视化数据分析技术，最后给出了一个遥控监测系统架构。经测试，该套系统安全稳定，有力地保障了节目播出安全。

关键词：遥控监测系统；处理器；语音评估；数据可视化

中图分类号：TN93 文献标识码：A

一、引言

近几年来，综合大型广播发射台迅速发展，监测要求的不断提高，监测任务较大的台站自台监测系统不稳定问题日益突出，特别是现有监测系统为单地点收测，收测误差大。不同地点收测越来越显重要。如何有效利用现有网络资源，实现异地开路收测，本地监听分析处理，减少自台监测误差有意义的研究课题。

二、自台监测系统的现状

原有自台监测系统使用的是机房开路监听和闭路监听，开路监听使用专业收音机，闭路监听使用质量保证系统，但是两个系统各有优点，也存在一些问题，是相互依存补充的两套关系。两套系统结构及功能其弱点在使用中也逐步暴露出来，比较集中和突出的问题有以下几方面：

1 闭路质量保证系统，取样探头安装在发射机输出端或天线交换闸至天线端，由于天线的互易性既有发射功能又有接收功能，有时接收存在误报问题。

2 开路收音机接收由于在一点接收往往由于发射台发射频率多，谐波多，各频率场强差异较大，相互串扰问题严重；再加上发射天线的定向性，造成针对某些方向发送的节目接收场强小，接收质量差，造成接收失败或接收质量降低，无法判断接收质量。

三、发射质量监测方案的设计目标

硬件方面，使用最新的微处理器架构，减少遥控监测系统的体积，为以后的硬件安装和维护提供便利；软件方面，遥控监测系统按照无人值班的形式进行总体设计和系统配置。

系统物理架构分为两部分，一部分为远程遥控采集终端，另一部分为本地控制管理软件系统，两个系统通过内部专网实现连接。系统拓扑图如图1所示。

该套发射质量监测方案具有以下特点：

1 引入基于录音文件的语音评估系统，对各频次语音数据进行自动评估，输出判断结果及置信度，提高系统智能化程度。

2 建立了集中的数据管理机制，将各站点分散的监测数据回传至采集服务器进行集中存储，通过宽带网络实现大数据的汇聚并进行综合分析，深入挖掘信号数据的特性，增强了整个系统的数据管理能力。

3 建立集管理、分析、显示功能于一体的综合软件平台，具有良好的易用性及可拓展性。

四、系统总体设计

1 系统硬件组成

采集终端的硬件组成如图2所示。基于改造成本等因素，采集终端沿用了台内已有的天馈线及接收机系统，同时采用了控制及测量工控机处理器。

整个方案通过宽带网络进行数据通讯，为分散、大量的监测数据汇聚分析提供物理支持。

2 系统软件组成

在软件方面，系统采用C/S和B/S混合架构，划分为两个部分：采集服务软件和用户操作软件。两者的服务器均部署在本地发射台点，系统响应更快，具有更好的用户体验。

2.1 采集服务软件实现

采集服务软件是基于C/S架构的业务处理应用软件，使用TCP、UDP协议通过专网与采集终端通信，可以控制多个采集终端，主要实现数据采集回传与任务管理。

采集服务软件的开发有两个关键点：

（1）采集服务软件与采集工控机的通讯机制、采集服务软件与用户操作软件的通信；采集服务软件与采集工控机主要是通过UDP，TCP协议来进行通讯的，UDP协议传输实时性数据如：音频码流，指标数据等。TCP协议主要用于遥控工控机设备进行远程操作。在采集工控机远程数据中，指标数据和操作数据是较短的，这类数据使用SOAP将其封装成HTTP服务，供用户操作软件调用。

（2）采集工控机的音频数据是大数据，基于SOAP的HTTP服务也不适合用于传输这类大数据量。因此，系统在每个采集服务软件端同时实现了音频服务器的功能。该音频服务器实现了优先级请求处理，在确认有连接需求时向用户客户端直接转发音频数据包。客户端采用Direct Show Filter技术实现了音频接收插件，该插件嵌入windows media player，通过COM注册的方式，易于集成到网页中。

（3）任务执行调度

在同一时间，不同的远程主机或任务有可能并发访问同一个采集终端，造成设备占用冲突。为解决该问题，我们引入了优先级队列循环执行调度机制，设计了一个主体任务框架来实现。其基本框架包含Task Main、Task Offset、Task Quality、Task Spectrum、Task Voice Record等，其中Task Main为任务总调度线程，负责启动并协调各任务线程。总线程可调度并执行可以同时进行的任务，并更新当前时段运行图，其余线程从总线程中得到任务参数后，执行各自任务并将结果入库。图3为采集服务软件的任务调度流程。

2.2 用户操作软件实现

软件系统B/S部分即用户操作软件，其系统架构如图4所示，采用Flex+Fluorine Fx+C#+Database框架的多层架构模型实现，共分为表示层、业务层及数据层。各层软件模块采用不同语言开发，通过标准化松耦合，系统可维护性大幅提高。

系统架构各层的主要内容如下：

（1）表示层

采用Flex作为前端表示层开发语言，提供采集终端状态显示、数据图形化统计和分析、在线监听及各类功能界面。Flex 提供了丰富的GUI 控件，能够创建高交互性富客户端，并显著提高Web 客户端的响应速度，同时具有平衡计算负载的能力。这种特点能够减轻界面绘制工作量，专注于功能实现。

（2）业务层

系统后端业务层采用C#语言开发。开源项目Fluorine Fx是专门针对.NET平台与Flex通信提供的AMF协议通信网关，它提供了一种在.NET框架下对Flex的远程数据服务和实时数据调用的技术。引入Fluorine Fx架构后，用户操作软件Web服务器前台能够以广播方式与多个客户端建立连接，同时发送多组并行数据，并将结果返回给客户端展示；后台能够与各节点采集服务软件建立通讯连接，实时接收回传数据。

语音评估服务器接受.NET服务器调度，响应基于Flex 客户端的请求并自动评估各频次录音文件，评估结果入库后返回给客户端。

（3）数据层

用于建立不同的存取机制实现对业务数据的存储和管理。

录音文件采用无压缩的PCM方式编码，存储为.wav文件，满足语音评估的要求。每个录音文件时长在1分钟左右，文件大小约1300kb，一个采集前端每天的录音存储约1.5Gb，默认保存30天。系统调用语音评估引擎为每个文件自动打分，并将评估结果写入数据库表中。

五、数据可视化分析

遥控监测系统中，所有监测业务数据全部集中在本地服务器，这些数据的实时获取为系统的智能化分析提供了前提。运用图形化技术，将数据绘制成高精度、高交互性的直观图表，并允许实时改变查询参数，对数据进行定性观察及定量分析，表1为数据分析的步骤说明。

监测业务数据大致分为3类：

一是监测网基础数据，如运行图及音频录音文件等；

二是信号指标数据，如信号电平、调幅度值等；

三是报警类数据，包括指标报警及设备报警。用户操作软件自动轮巡各采集前端，将监测业务数据汇总后，统一显示在主界面，包括设备状态显示、指标数据显示及异态报警指示灯等。

每个采集终端可进入数据分析页面，查询详细图表数据，包括总体情况统计、模拟接收机、指标数据查询曲线、语音评估分数情况圆图及报警数据查询柱状图，如图5所示。

经过压力测试，运行图刷新及在线监听等实时操作基本无延迟，响应及时；指标及报警数据查询能主动判断开始结束时间，并自动缩放显示时间轴，保证查询时滞小于1秒；语音评估结果3分以上合格率统计时滞小于1秒，用户体验良好。

结语

该系统使用当前流行的互联网开发语言Flex和中间件开源库Flourine Fx进行开发，解决了现有监测系统界面表现力差，实时监测响应速度慢等问题，通过引入智能语音评估系统，在信号指标判断的基础上进行综合评判，提高了在线远程监管能力，将监测提升到一个新的层次，同时系统预留了相关的接口及协议，具有高度的可扩展性，方便后续进行维护升级。该套系统已在台投入使用，目前该系统运行稳定，故障率低，可靠性高，为广播监测开展提供了有力的技术保障。

参考文献

[1]张全勇， 满达， 梁雅娟.广播发射台简易智能监控系统的设计与实现[J].内蒙古广播与电视技术，2013 （02）.