广电设备
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广电设备范文第1篇
关键词：嵌入式WEB技术；串口服务器；音视频切换器
中图分类号：TP872 文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)35-2349-02
Design of radio and Television Serial Device Server Room
ZHANG Hai-qiong
(Anhui Radio, Film and Television Institute, Hefei 230022,China)
Abstract: WEB-based embedded serial port server can be the engine room Radio, Film and Television serial device connected to the Internet to facilitate resource sharing, the author of this paper, the project development experience on how to use embedded technology WEB switch audio and video equipment such as radio and television rooms Serial server design.
Key words:Web embedded technology;the server serial port;audio and video switches
1 引言
广电机房设备是广电网络的重要组成部分，做好广电机房设备的监测与控制工作是实现广电机房“无人值班，有人留守”现代化管理模式的技术基础。随着互联网的日益普及，广电设备智能化、数字化的程度不断提高，基于Internet的广电机房设备远程监控系统逐渐成为发展趋势。
嵌入式系统与Internet技术相结合，采用B/S（浏览器/服务器）架构应用方式形成的嵌入式Web技术是近几年随着计算机网络的普及而发展起来的一项新兴技术。基于嵌入式Web技术的机房设备串口服务器是为广电机房RS-232终端设备到TCP/IP之间完成数据转换的通讯接口协议转换器，提供广电机房RS-232终端设备与TCP/IP网络的数据双向透明传输。在相应的硬件平台和软件系统的支持下将机房设备参数和机房环境量的数据发送至互联网上共享，为Internet或局域网用户提供基于Web 的图形化管理接口，从而省去了专用客户端管理软件，实现对接入到网络中各种设备的统一管理。
2 基于嵌入式WEB机房设备串口服务器的设计
基于嵌入式WEB机房设备串口服务器的核心是嵌入式Web服务器，嵌入式Web服务器由微处理器MCU和以太网接口控制器芯片组成的硬件平台和由数据采集程序、TCP/IP协议栈和HTTP服务器程序组成的软件系统相结合的体系来实现的。嵌入式Web服务器既是远程监控系统的中心节点，也是控制网络与数据网络进行互联的网关。
根据广电机房设备远程监控系统功能要求，我们把机房设备串口服务器的硬件部分分为几个模块设计，这就是Web服务器模块、串口协议编译码模块、以太网接口控制器模块和多串口扩展模块等几大模块来共同完成广电机房设备串口服务器的功能。系统硬件构成框图如图1所示。
其中，Web服务器模块采用Silicon Laboratories公司的高速单片机C8051F120作为中央处理单元，串口协议编译码模块采用带有CAN总线控制器的单片机C8051F040。C8051F系列单片机是集成的混合信号片上系统SOC（System on chip），具有与MCS-51内核及指令集完全兼容的微控制器，除了具有标准8051的数字外设部件之外，片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其它数字外设及功能部件。C8051F采用CIP-51内核大力提升CISC结构运行速度，创造了将8位MCU的性能提高到100MIPS的历史，这一性能甚至不少16位MCU都达不到。C8051F具有将I/O从固定方式到交叉开关配置、从系统时钟到时钟系统、从传统仿真调试到基于JTAG接口的在系统高度仿真调试、从引脚复位到多源复位，以及低功耗(采用3V而非5V供电)等特点。
以太网接口控制器模块采用CP2200单芯片以太网控制器，CP2200是集成了IEEE 802.3以太网媒体访问控制器（MAC）、10Base-T物理层（PHY）和8KB非易失性FLASH存储器的单芯片以太网控制器。片内FLASH存储器可用于存储用户常数、Web服务器内容或作为通用非易失性存储器。FLASH存储器的最后6个存储单元已在出厂前被预先写入了一个唯一的48位MAC地址。CP2200采用精巧的5 × 5毫米封装，能在-40℃到+85℃工业级温度范围内正常工作。
多串口扩展模块采用GM8125芯片。GM8125可以将一个全双工的标准串口扩展成5个标准串口。该芯片工作在多通道模式下时，子串口能主动响应从机发送的数据，并由母串口发送给主机，同时返回子串口地址。该模式使每个从机的发送要求都能被及时地响应，即使所有从机同时有发送要求，数据也不会丢失，基本实现了主控单元和外设通讯的实时性。该芯片的外部控制少，应用灵活，编程使用简单，适用于大多数有串口扩展需求的系统。
基于嵌入式Web技术的广电机房设备环境实时监控系统软件结构采用浏览器/服务器（B/S ）和客户端与服务器端（C/S）相结合的结构，客户端可使用Microsoft internet explorer浏览器，服务器采用TCP/IP协议栈实现HTTPWeb服务。远程测控功能通过CGI（通用网关接口）程序实现。即客户端通过HTTP协议发出请求，该请求到达Web服务器，服务器执行相应的CGI程序采集数据并将结果发回客户。图像、声音及动画等多媒体数据的处理是通过嵌入在页面中的Java Applet程序来实现交互功能。如图2所示：
图2 系统软件结构图
程序客户端采用Java Applet技术增强浏览器的功能，客户端的IE浏览器通过B/S 方式访问Web 服务器上的网页数据时，网页中Java Applet能够被传送到浏览器并且在浏览器所在的本地机上运行。系统通过Java Applet平衡了服务器端与浏览器端的负载状况，将一部分从前在服务器上工作分给了浏览器，降低了服务器的运行负荷。串口协议编译码模块程序需根据不同的广电设备通信协议进行设计。
3 VAS-8001音视频切换器串口服务器设计实例
VAS－8001视音频矩阵切换器具有对8路视音频输入信号进行选择，输出任意1路视音频信号的功能，每路视、音频信号均有二路分配输出。被广泛地应用于广播电视系统、图像通信系统、工业/保安监控系统、电教系统、卡拉OK系统的视音频信号切换。
VAS－8001视音频矩阵切换器通信协议串口设置为波特率：9600；无校验；8位数据位；1个停止位。其串口协议编译码模块程序流程图如图3所示。
根据机房监控对象的要求，本系统主要实现了以下几个方面的监控功能：
监测功能分为模拟量检测和开关量检测两个部分，其中模拟量检测包括室内温度、VAS-8001音视频切换器输出的音频和视频分量幅度的检测；开关量检测包括VAS-8001音视频切换器和室内门、窗开关状态等环境量的检测。
远程控制功能主要有VAS-8001音视频切换器以及其它机房设备管理等开关量输出控制。并用嵌入在网页中的Java Applet程序将上述各类物理量用声音及动画及时动态地显示出来；数据采集和报警刷新周期小于0.5s。VAS-8001音视频切换器远程监控系统监控界面如图4所示。
该系统研制成功后，首先投入到我院电视台试运行。实现了管理者处于不同办公场所均可在授权情况下的远程监控，实现了VAS-8001音视频切换器的音、视频信号检测、主、备播信号自动切换及机房环境量监测等功能。工作稳定，安全可靠。
4 结束语
针对广电机房设备与以太网间的通信互联，本文实现了基于嵌入式WEB的串口服务器在广电机房设备远程监控系统中一些具体的应用，它为我们管理、控制和监测广电机房设备提供了一个切实可行的方案，对机房设备网络化远程监控具有推广价值。
参考文献：
[1] 潘琢金,施国君.C8051FXXX高速SOC单片机原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.
[2] 许海燕,付炎.嵌入式系统技术与应用[M].北京:机械工业出版社,2002.
广电设备范文第2篇
雷电是空气对流层的一种放点现象，雷电易造成人员伤亡、建筑物和电气等损毁。雷电的危害无孔不入，在整个空间对电子设备的侵袭很难防范，尤其是广电系统的电气设备精密，且设备都安装在山顶，雷电对其侵袭更为突出，应采取切实措施防止雷电的侵袭。
一、电力杆线路的走向与防雷
电力杆线设置的路径与走向是防雷电侵袭的前提条件，选址要根据地形构造、地貌结构及地势高低来考虑。因为高山地形与雷云之间产生异性电荷与山的地貌结构、地势高低、气温冷热及空气湿度大小都有关系。为此，电力杆线设置方位、路径的取向，成为防范雷电侵袭的一项重要工作。
电力杆线路的路途远，距离雷云接触的异性电荷范围广，引入雷电的几率大，系统设备遭受雷击的故障最为突出，据统计约占90%以上。为此，在规划时要尊重现代防雷的原则，必须尊重科学，从实际出发，因地制宜，即重视防雷的原则规范，又要有一定的灵活性，尽可能的选取防避雷电侵袭的地势方位走向，务使系统设备供电的电力杆线路的走向，符合避雷要求，否则危患无穷，损失严重。
例如，我台无线调频发射机，电视发射机设立在城区西北边沿的千丈岩的山顶，海拔380余米，电力供电源变压器设置在山下城区西北边沿，电力杆线路沿着这座山的东南坡架空三相四线输送山顶（有放雷措施），电力干线沿着这座山的凹地布线占总线距三分之二，在距山顶的三分之一线距的电力杆线是设置在山脊凸陡山坡，在这三分之一的线距中，二十多年来经常遭受雷电侵入，致使高压电力变压击毁十余次。究其原因，这座山的供电电力杆线路径的地形方位，在下午3时后，太阳西下，在没有阳光后，城区中的热湿空气流向这座山的环形山窝内，沿着电力杆线路径的方位走向，进入喇叭型结构的地貌区域，热湿空气流沿着陡凸山坡的山顶方形上升，当雷雨云层来临时，随着气压的降低，带雨云层的电荷与电力干线及地面之间产生了异性的电荷，即带雨雷云与电力杆线及地面之间建立了雷电闪击性放电的通道，当条件成熟时雷云就产生了闪击放电，它以电压波的形式沿着导线两端流动，在220/380伏的电源线上就出现雷电电峰值浪涌放电电流，可达几十甚至几百千安，放电时间为50-100微秒，这种放电导致了电气设备的严重破坏。为防止和避免这种情况的发生，在工程的技术指导上必须坚持两条：
1、杆路走向应尽量避开高点地势，山地凹凸地形落雷几率大于峡谷。
2、杆线应尽量选择帝乡构造缓慢上升的平坦缓坡地势，以防带雨云层积累起电荷的雷云，达到一定程度时，发生迅猛的放电。
为改变千丈岩电力杆线布局这种易遭雷击的现实，2002年5月对现有防雷不和规范要求的防雷系统加以整改和调整。
1、对铁塔下避雷装置即接闪器（针、带、网、线）引下线和接地地网进行了整改。
2、供电杆原三相四线电源线改为避雷线使用（原固定不变），顶上平行4线组合连接引入地网，供电电源线改为4*16MM包集束架空绝缘电缆设置在供电杆的避雷线下方。
3、山顶上的顶头电杆半山抽水机房的电杆与山下变压器房的电杆分别加装避雷针和地网。
通过整改和加强措施后，基本上没有发生雷电强闪击事故。
二、高压供电变压器地址的选址与防雷
变压器地址的选址是防雷的关键。电力高压变压器设立在高山上是避雷最有效果的措施。
2003年8月我台决定建立3000瓦调频发射机（TF（S）-3000全固态3KW调频），1000瓦×3台调频发射机（宁波广播电台的3套节目），由于城区千丈岩机房的经验教训，在规划实施前，对各座高山的地形构造、地貌结构、地势高低、方位取向及高山顶的高低地势，构造形状进行了分析，经过周密调研，确定选择在海拔556米的五狮山山顶。五狮山的地理位置位于县内地理位置中心的区域。它的优势有110KV高压电源，地形构造和地貌状态符合防雷条件要求，又有部队驻防维护管理等方便条件。
规划确定后在山顶造了一问8平方米的变压器房和设备机房，它们之间的距离是100米，供电220/380伏，电源4×16MM铠包集束绝缘电缆经地理进入电源机房，深度达一米，铠包入户段金属外皮与接地装置相连接，在电缆与变压器加空连接处，并使电缆两端金属外皮与接地装置一起接地，保证了良好的接地状态，在机房输入线上四线都装置了氧化锌避雷器，在发射设备上加装了避雷器，有效地防范了雷电对设备的损害。
由于选址科学合理，有效地防止了雷击。设备安装于这样的位置，即使雷电进入高压线，但是变压器的变压（有高到低变）降低了雷电电压瞬间浪涌雷电流的上升幅度降低雷电流的强度，加上变压器的隔离作用，有效地降低了雷电对机器设备的损害，建台6年来还没有发生过因雷击而造成的设备故障。
三、发射机房的防雷设备
发射机房的防雷必须强调科学性，经济实用和耐久可靠，为此，务必做到引入线，保护线，接地线连接牢固，地网可靠，泄放畅通，把雷电电流安全引入地网。
第一、应切实做好防直接雷保护装置的工作
一是避雷针装置在高于发射天线数米，并做到按照标准保护角45度。桅杆与天线之间应有一定距离，一般的做法是避雷针成为天线塔杆的主柱。发射天线装在避雷针下主桅杆大于1.5米以下设置，避雷针接触雷电强度大，范围广，首先要确保它有良好的电流泄放通道。良好的接地体最好使用铜带，厚度尽可能厚些，地网内也一样。如果考虑经济原因，也可以用扁钢带，作为引下线到地网（热镀锌的）。我台经常使用4×4厘米长度1.2米或1米三角铁，垂直打入地沟，再用热镀锌扁铁与三角铁焊接，方法是鱼骨型地沟，地表下挖不出地沟，无优质的土壤结构，深度不够就从实际出发因地制宜，哪里好挖就向哪个方向施工，灵活运用也可到海边挖些海泥，充入地沟（实践证明效果很好）或者购买一些降阻泥充入地网沟。
二是机房地线应予充分考虑。地网在高山上往往难以做到沿着房屋四周封闭，所以对地网组成要灵活考虑，但机房建筑物保护地、铁塔防雷地、设备工作地三者应做到共同构成完整电气通路，这样才能有效地将雷电流泄入大地，即传导、分流、消雷，且要求铁塔与建筑物连接（含地下楼顶有困难时也要确保楼顶避雷带与铁塔之间多点地网联通，起码要引出二条扁铁带与机房重复焊接并埋入地下，一直连接到机房接地点）。
第二、机房设备应合理配方
一是机器设备之间的保护地必须等电位连接，用实心铜导线进行连接，保护地线的连接不能使用扁平编织线（细铜丝组成）或多股胶质线（细铜丝）。扁平编织线或多股胶质线，这类线在空气湿度较大的地区不到两年就被氧化腐蚀，特别是高山机房，雨季气候，被云雾笼罩，潮气湿度更大，更容易被氧化腐蚀。我台经过20多年的教训，目前已更换了这类线，使用实心铜芯导线，在雷雨季节来临时，雷电闪击而引起的故障下降了许多，且此类线电感较大，不利于泄放雷电浪涌电流，使用时尽可能大于3毫米的实心铜芯线，相同的铜质材料更好。
二是电源配电箱的电源以及各类设备使用的电源引入线必须安装相关避雷器。最好是使用氧化锌避雷器，这种避雷器效果好，其特点是动作迅速、流容量大、残压低、无续流、安装简便等。避雷器的接地线直流接地电阻不得大于4欧姆，否则影响效果。
广电设备范文第3篇
关键词 EOC；EPON；SNMP；拓扑显示；故障定位
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0143-01
随着科技的发展和社会的进步，用户希望广电网络不仅能够提供广播电视服务，还能够提供话音和数据服务，而目前的广电网络多采用单向HFC（Hybrid Fiber - Coaxial，混合光纤同轴电缆网）网络，难以满足这些需求，因此必须进行网络的数字化和双向化升级。EPON（Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络）[1]由于大容量、高性价比的特点成为宽带接入网热门技术之一。EOC（Ethernet over Coax，基于同轴电缆的以太网传输）[2]作为用户接入手段能够充分地使用现有广电网络中同轴电缆资源，有效地保护现有投资，因此两者的结合被认为是最适合广电网络升级的方案。EPON+EOC具有广阔的市场前景，通信企业纷纷开展了相关的研究并逐步加大投入[3]，而广电集团也在尝试利用EPON+EOC改造现有的单向HFC网络，广电集团的需求和通信企业的积极参与必将促使EPON+EOC技术走向成熟。
由于目前大部分EPON+EOC设备都是采用相对独立的网络管理方式，而随着越来越多的EOC端用户代替原有的EPON端用户，使ONU（Optical Network Unit，光网络单元）管理的对象发生了变化，这就需要网络管理系统作出必要的调整以适应网络的变化。而目前在EPON+EOC网络中，网络管理方式仍延续了以前的独立的网络管理，即有两套网络管理系统分别对EPON和EOC设备进行管理，这种网络管理方式虽然也能够做到对EPON+EOC的管理，但是随着EOC设备的增加，网络结构越来越复杂，当EPON+EOC网络出现故障时，需要大量的人员手动地对网络进行检查，难以及时准确地判断故障原因，定位故障点。为了解决上述问题，本文提出了一种EPON+EOC拓扑管理系统的方案。
1 拓扑管理系统的设计
1.1 架构设计
本文采用MVC（，模型-视图-控制器）模式来进行综合网络拓扑管理系统程序的开发。该模式包含三个模块：模型、控制器和视图。模型是程序的主体部分，其用于表示业务逻辑与业务数据。控制器接收用户的业务请求并调用模型进行业务处理，同时调用视图进行显示。视图是用户与程序进行交互的界面。
1.2 系统功能设计
系统功能划分为三个模块：自动拓扑发现模块、拓扑故障定位模块、网络拓扑分层和故障设备的显示模块。
1）自动拓扑发现模块的设计。在第一阶段，综合网络拓扑管理系统运行EPON自动拓扑发现算法扫描EPON网络，得到该网络中有哪些OLT和ONU设备以及设备间的连接关系，并把搜集到的信息存储在数据库中。在第二阶段，EOC局端通过EOC广播帧把自身的设备信息以及与之相连的ONU信息发送给OLT设备，OLT在收到该广播帧后，修改MIB库中该设备所对应的数据项，网络拓扑管理系统通过读取OLT中的MIB库，就能够得到与OLT相连的ONU各个端口所连接的EOC设备信息，并把这些信息存储到数据库中。通过上述两个阶段就能够得到整个EPON+EOC网路的拓扑。
2）拓扑故障定位模块。该模块采用基于历史关联关系的故障定位算法与事件驱动的基于关联推理的故障定位算法进行故障设备的定位。
3）网络拓扑分层和故障设备的显示模块。该模块能够用树和分层图形的形式把发现的网络拓扑星形进行图像化显示，同时能够显示故障模块定位出的故障设备和设备端口。
2 系统实现
本文利用Windows 7的操作系统下的开发工具MyEclipse、Web服务器Tomcat、拓扑图生成插件Twaver以及SNMP开发包SNMP4J等，对拓扑管理系统进行了实现。并利用杭州初灵公司所生产EPON与EOC设备搭建了测试网络，如图1所示。
图1 测试网络图
第一层网络的拓扑以及故障设备的显示。其所显示的网络拓扑与本文所搭建的测试网络的拓扑是一样的。而为了验证故障定位模块是否能够及时准确地定位故障点，以及故障显示部分是否能够正确地进行故障信息的显示，把一个EOC设备跟上联的ONU设备断开。如果我们想了解到底是ONU设备的哪个端口连接故障EOC设备，我们可以通过双击该ONU设备进入到第二层网络拓扑来查看。
3 结论
本文对广电网络中的EPON+EOC设备的拓扑管理进行了研究，并设计与实现了拓扑管理系统。测试表明，该系统的三个模块都达到了设计要求。
参考文献
[1]Kramer G， Pesavento G. Ethernet passive optical network （EPON）： building a next-generation optical access network [J].IEEE Communication Magazine， 2002，40（2）：66-73.
广电设备范文第4篇
【关键词】电视设备；维护管理
广播电视是教育鼓舞全党、全军、全国各族人民进行社会主义物质文明和精神文明建设的最强大的现代化工具，是，也是党和政府联系群众的最有效的工具之一。广播电视技术装备是完成广播电视所担负的上述任务不可缺少的载体，而规范的广电设备及运行维护管理工作和制度建设就是用好、管好广播电视技术设备。
随着国家财力的增强和技术的发展，从上世纪末至今的十几年就广电行业国家通过“村村通”、“户户通”、“西行工程”等手段对最基层的县市级广电部门设备新增和更新，到广大农牧民家庭，收视工具免费赠送，无不体现党和政府对各族人民群众关心爱护，真正使全体人民分享了改革开放带来的成果。为了保证“村村通、户户通”的长期通、高效通，这就要求我们这些使用，维护广电设备的基层广电技术人员在严格和规范的制度约束之下进行工作，所以笔者认为就县市一级广电部门除完善最基本的三大制度之外，还需根据各地的实际新增部分制度现介绍如下，以便同行商榷。
一、 三大制度的完善
三大制度指安全制度、检修制度和播出制度，这是新疆广电厅一九八六年后在全疆广电行业组织实施的基本制度，当时制定这一套制度是为全疆广播电视技术管理提供了统一的、科学的、具体的实用的条例，作为广播电视管理工作的依据和检查、统计、评比、考核的标准。上世纪九十年代末期特别是二十世纪以来，随着广播电视技术的快速发展，特别是制作和播出方式上发生了根本性的技术革命，即从原磁带录制播出到音频工作站的普遍使用和电子管被集成电路和场效应管取代。使得原来的一些管理方法和制度不能适应这些技术的发展所以各地广播电视部门必须根据本单位的具体运行程序在原三大制度的基础上予以更新和完善这三大根本运行制度，以适应新技术新要求，从而保证安全播出。此外还要根据新疆近一些年对反恐维稳的要求，对电台周边的安全以及电台的安保提出和完善安全制度。
二、 设计和新增以下制度：
1、技术例会制度
每周召开一次技术例会，由总工办或技术科组织，汇总整理一周各部门技术设备的运行使用情况，以及存在的问题，对存在的问题进行研讨，并制定相应的解决措施，且安排到具体的责任人，对各类设备的故障损坏情况及事故予以界定，提出解决和处理、处罚决定，安排好下周工作。
2、技术档案管理制度
由于“村村通”、“户户通”、“西行工程”的逐年完善和分步实施各地各级广电部门新增或更新设备的投入使用，就要从基建设计、调试、竣工验收所移交的全部技术图纸，说明书等其它资料，根据技术特点及时进行整理，加工、分类、登记、编号、保管、归档，并设立确实可行的借阅制度，以保证技术资料完整和不损坏不遗失。
3、设备使用管理制度
加强和完善全局摄、录、编、播及电源设备的科学化、制度化、规范化管理，增强工作人员爱护设备和安全合理使用设备的意识，提高设备的使用效率，充分发挥其作用，从而确保重大活动，重要播出及日常节目生产所用设备的完好率，明确设备保管责任部门和责任人，对原有设备和新购进设备全部纳入国有资产管理，建立设备明细帐，统一编号、登记造册、做到帐物相符，对于流动使用的设备要有主管部门签发的设备领取单和设备管理流程卡，领取使用要按规定时间使用，并及时交还设备。对在使用中造成的故障要及时修复，保证设备的完好率，从而保证播出节目的效率及质量。
4、演播室及制作部管理制度
对广播电视成节目制作的新闻演播室、虚拟演播室、小型综合演播室，以及广播节目的制作室，要有专门的部门负责管理，并由专人负责，对技术保障工作，对技术部人员分工由相关人员具体负责。对每次制作过程应提前做到演播前的技术保障，认真检查、调试灯光和设备，重要演播和制作过程要有主、备二份预案，减少故障及差错率，以确保播出活动的顺利和完整。
5、广播电视直播工作流程制度
广播电视直播是一种具有特殊宣传效果的宣传的手段。由于涉及部门多、环节多，所以风险也大，一定由主管宣传的领导协调各部门制定完整的直播方案，且还要有预案。它所涉及的部门有总编室、技术部、播控中心、机房等。制定缜密的信号流程，从现场信号的采集和现场主持播音切换，信号传输方式，播控中心信号的接收分配，机房的播出。环环相扣，每个环节所涉部门要有规范的工作流程，才能保证直播的顺利完成，上述全过程均要有制度约束，才能做到各负其责，责任明确，全盘不乱。
广电设备范文第5篇
关键词:远程监控;嵌入式WEB;音视频切换器
中图分类号:TP872文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2009)25-7274-02
TV Room Equipment Environment Remote Monitoring System Design
QIAN Feng
(Anhui Broadcasting Movie And Television College,Hefei 230022,China)
Abstract: This paper combines the author's project development experience, on how to make use of embedded technology for remote monitoring and control room equipment, environmental design, and the system hardware structure diagram, flowchart and control procedures for monitoring and control system interface diagram.
Key words: remote monitoring; embedded WEB; switch audio and video
安广院电视台是安徽广播影视职业技术学院为培养学生广播电视节目制作和播出的实践能力、技术运用能力的重点实训基地。及时对其机房设备及环境进行远程监测和控制,成为学校安全防护工作的重点。为了有效地对学院电视台机房进行管理,保障机房设备安全稳定运行,我们进行了《安广院电视台机房设备环境远程监控系统》项目的研制。
机房设备环境监控系统,实质是远程数据采集控制系统在行业的狭义应用。计算机网络技术的发展,使得B/S(浏览器/服务器)的应用方式成为一种潮流,安广院电视台机房设备环境远程监控系统是一个全数字化、全网络化,融合了嵌入式技术、无线传输技术、网络传输技术、数据采集及现场控制技术的基于嵌入式Web的机房环境实时监控系统。采用了分布式、网络化、智能化的以每个监控对象为基础的系统结构,方便地实现了安全防范、远程控制等功能。
1 系统组成及工作原理
安广院电视台机房设备环境远程监控系统主要由嵌入式设备数据测控模块、嵌入式Web服务器和以太网接口控制器组成的硬件平台与由数据采集程序、TCP/IP协议栈和HTTP服务器程序组成的软件系统相结合的体系来实现的。其系统硬件结构如图1所示。
1.1 音视频切换器
音、视频矩阵切换器是广播电视播出机房的重要设备,本系统设计采用北京京岛田电子技术有限公司生产的VAS-8001视音频矩阵切换器。
该产品采用了单片机控制,实现了逆程状态下进行切换,大大缩小了切换时的抖动现象,既可以通过仪器面板上的按键开关进行单独控制,又可以通过RS―232口在计算机上进行远程控制。用户还可按照自己的设置进行同时插播、界面锁定、时钟、日期等。具有对8路视音频输入信号进行选择,输出任意1路视音频信号的功能,每路视、音频信号均有二路分配输出。实现了双向传输功能,计算机可以监视和控制切换器的工作状态。切换器控制面板也可以监视和控制计算机的工作状态。被广泛地应用于广播电视系统、图像通信系统、工业/保安监控系统、电教系统、卡拉OK系统的视音频信号切换。
1.2 嵌入式设备数据测控模块
嵌入式设备数据测控模块采用带有CAN总线控制器的单片机C8051F040,它是VAS-8001视音频矩阵切换器到嵌入式Web服务器之间完成数据转换的通讯接口协议转换器。
VAS-8001视音频矩阵切换器通信协议串口设置为波特率:9600;无校验;8位数据位;1个停止位。其程序流程图如图2所示。
1.3 嵌入式Web服务器模块
嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,以微处理器或微控制器为核心的专用计算机系统。嵌入式系统与Internet技术相结合,采用B/S(浏览器/服务器)架构应用方式形成的嵌入式Web技术是近几年随着计算机网络的普及而发展起来的一项新兴技术。
基于嵌入式Web技术的机房设备环境实时监控系统是指将嵌入式Web 服务器嵌入到机房设备和机房环境监控装置中,在相应的硬件平台和软件系统的支持下将机房设备参数和机房环境量的数据发送至互联网上共享,为Internet或局域网用户提供基于Web 的图形化管理接口,从而省去了专用客户端管理软件,实现对接入到网络中各种设备的统一管理。
本系统嵌入式Web服务器模块采用美国Cygnal公司出品的高速单片机C8051F120作为中央处理单元,C8051F系列单片机是集成的混合信号片上系统SOC(System on chip),具有与MCS-51内核及指令集完全兼容的微控制器,除了具有标准8051的数字外设部件之外,片内还集成了数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其它数字外设及功能部件。C8051F采用CIP-51内核大力提升CISC结构运行速度,创造了将8位MCU的性能提高到100MIPS的历史,这一性能甚至不少16位MCU都达不到。C8051F具有将I/O从固定方式到交叉开关配置、从系统时钟到时钟系统、从传统仿真调试到基于JTAG接口的在系统高度仿真调试、从引脚复位到多源复位,以及低功耗(采用3V而非5V供电)等特点。
1.4 以太网接口控制器模块
以太网接口控制器模块采用采用Silicon公司推出的目前体积最小、效能最高的CP2200单芯片以太网控制器,CP2200是集成了IEEE 802.3以太网媒体访问控制器(MAC)、10Base-T物理层(PHY)和8KB非易失性FLASH存储器的单芯片以太网控制器。片内FLASH存储器可用于存储用户常数、Web服务器内容或作为通用非易失性存储器。FLASH存储器的最后6个存储单元已在出厂前被预先写入了一个唯一的48位MAC地址。CP2200采用精巧的5×5毫米封装,能在-40℃到+85℃工业级温度范围内正常工作。
1.5 系统软件结构
安广院电视台机房设备环境远程监控系统软件结构采用浏览器/服务器(B/S )和客户端与服务器端(C/S)相结合的结构,客户端可使用Microsoft internet explorer浏览器,服务器采用TCP/IP协议栈实现HTTPWeb服务。远程测控功能通过CGI(通用网关接口)程序实现。即客户端通过HTTP协议发出请求,该请求到达Web服务器,服务器执行相应的CGI程序采集数据并将结果发回客户。图像、声音及动画等多媒体数据的处理是通过嵌入在页面中的Java Applet程序来实现交互功能。如图3所示。
客户端程序采用Java Applet技术增强浏览器的功能,实现动态数据的实时浏览。客户端的IE浏览器通过B/S 方式访问Web 服务器上的网页数据时,网页中Java Applet能够被传送到浏览器并且在浏览器所在的本地机上运行。事实上,在Java applet 中的socket通信是一个典型的C/S访问方式。系统通过Java Applet平衡了服务器端与浏览器端的负载状况,将一部分从前在服务器上工作分给了浏览器,降低了服务器的运行负荷。
2 系统实现功能
根据机房监控对象的要求,本系统主要实现了以下几个方面的监控功能:
监测功能分为模拟量检测和开关量检测两个部分,其中模拟量检测包括室内温度、VAS-8001音视频切换器输出的音频和视频分量幅度的检测;
开关量检测包括VAS-8001音视频切换器和室内门、窗开关状态等环境量的检测。
远程控制功能主要有VAS-8001音视频切换器以及其它机房设备管理等开关量输出控制。
并用嵌入在网页中的Java Applet程序将上述各类物理量用声音及动画及时动态地显示出来;数据采集和报警刷新周期小于0.5s。
基于系统安全性考虑,身份验证是必不可少的。用户进入系统主登录界面后,并不能直接对系统进行监控,必须要经过两层系统身份验证,采用的方法是通过窗体验证监测密码和控制密码来实现对不同用户的授权管理。
安广院电视台机房设备环境远程监控系统界面如图4所示。
3 结束语
该系统研制成功后,首先投入到我院电视台试运行,工作稳定,安全可靠。实现了管理者处于不同办公场所均可在授权情况下的远程监控,实现了VAS-8001音视频切换器的音、视频信号检测、主、备播信号自动切换及机房环境量监测等功能。它为我们管理、控制和监测各种各样广电机房设备提供了一个切实可行的途径,为实现广电机房“无人值班,有人留守”的现代化管理模式提供了技术保证。
参考文献:
[1] 潘琢金,施国君.C8051FXXX高速SOC单片机原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.
