基于B/S架构的远程智能发射机切换系统的设计
韩靖海 蔡磊
摘要：东芝发射机与SPINNER同軸切换装置组合，可利用硬件状态采样、软件逻辑描述实现发射机系统切换。在功能上，系统在满足远程监测、自动切换的同时采用多级控制方式，用户可根据实际情况选择采用远程一键切换、手动分步切换、本地手动切换，系统亦可根据预设故障条件停止操作切换命令等个性化功能。整个系统采用B/S架构，方便系统的后期维护及多机房综合监控、降低系统运维成本。
关键词：分布式架构 主备机切换 联锁保护
上海东方明珠发射台针对东芝发射机1+1系统主备机自动切换的升级改造，采用了安全、成熟的网络通讯技术，选择了合适的网络构架，开发出可实现多地集中管理、远程监控、安全可靠的发射机主备切换综合平台。这为多地机房集中管理提供便利，也为发射台的设备集中管理寻求一种新的尝试。
系统设计思路
一、明确硬件设备之间的分工。服务器内植核心控制程序负责整个平台的可靠运行，平台内所有发射机系统均可同时调用核心程序中的切换控制程序子模块实现应急时的切换。
二、建立综合监测平台实现多机房、多发射机集中监控，整个监控平台采用B/S架构分布式系统（如图1）。B/S（Browser/Server）架构的优点是客户端计算机只需利用网络浏览器即可访问平台控制页面，所有的控制功能程序模块都在服务器内，客户端无需安装其他软件。以后系统升级只需在网页上对服务器进行操作即可。平台控制又是分布式的，每个机房、每个频率发射机切换系统是独立的，而平台所有控制和信息可实现无缝共享。
三、采集发射机开关机状态、同轴开关位置状态送本地服务器，使服务器根据实际状态发出控制切换的命令。
四、根据SPINNER快装式同轴开关工作特点设计安全可靠的机械联锁系统，保证主备发射机切换时主备机的联锁处于开路状态，同轴到位后，主备发射机均可获得必要的联锁。
五、考虑平台的安全性。
系统实现方案
一、各种状态的获取。为了进行智能切换，我们首先要检测出发射机开关状态数据、发射机运行参数和同轴开关状态数据。这些数据获取方式如下：
发射机开关状态的获取。通过一个主接触器为发射机功放提供电源是东芝数字电视发射机的共同点。主接触器在发射机开机时处于闭合状态，在关机时处于分断状态。东芝系列的发射机运行分为正常控制模式和应急模式。在应急模式状态下，发射机不再受发射机控制器的控制，开关机只通过应急开关来实现。经过研究论证，应急开机属于设备非正常情况下人为操作范畴，不涉及自动控制，接触器状态与正常模式相同。
发射机参数的获取。发射机控制器通过RS232接口为用户提供了丰富的发射机运行参数。对于主备切换系统的设计，发射机输出功率是关键参数。该指标可与其他建立平台所需的设备参数一起被打包送入系统服务器。
同轴开关状态的获取。同轴开关选用的是SPIINNER BN553567C0100型同轴开关套件。套件包括同轴装置安装面板、电动同轴开关以及手动U-Link射频连接器。同轴开关提供了两组联锁开关和六组状态切换辅助节点。使用同轴开关时利用其中一组节点的开关状态即可获得同轴位置信息；使用U-Link时，同轴套件会根据用户连接情况自动输出位置状态，无需另外调整。
二、切换逻辑描述。为了提高切换系统的可靠性和可操作性，除了自动切换外，系统还设计了一键切换和纯手动切换功能。
自动切换是当监控平台监测到某频率主机故障导致功率下降到预设门限后，自动向主发射机发送关机命令，并确认发射机处于关机状态后，向同轴控制器发送同轴转动命令，待服务器接收到同轴转动到位状态后，向备机发送开机命令，并将备机标签改成主机，故障机改成备机。
一键倒机方式需要用户手动在远程平台上操作。只要用户在播出中发现播出质量下降，在确认是发射机故障的情况下点击该频率切换系统的“一键倒机”按钮。此时切换程序直接向主备发射机发送关机命令，确认收到双机的关机状态后，直接向同轴控制器发出切换命令，切换完成后，自动开出备机。
当平台服务器死机或者控制程序运行不正常时，用户可以在同轴控制器上将平台控制命令关闭，选择本地控制模式。此时若要切换备机必须先关主机，在同轴控制器上切换同轴位置，再开备机，整个过程都需要用户手动操作分步完成。
各种切换手段有着不同应用场合。按照应急等级从高到低应该是手动切换、平台上一键切换，最后才是自动切换（见图2）。如上所述，当使用手动切换时，平台服务器的命令已被切断，一键切换和自动切换过程都是通过平台服务器发出的控制命令来完成的。所以选择手动切换方式时，一键切换和自动切换方式将失效。一键切换本质上也属于自动切换的范畴，只是这种方式需要在平台上手动操作，处理切换的过程与自动切换相比减少了输出功率判断环节，因此，一键切换时间比自动切换要短。
三、联锁保护设计。系统采用机械联锁保护方式（如图3）。机械联锁保护必须基于指定型号同轴开关进行有针对性的设计。如前文所述，SPINNER公司的这款同轴套件有两种工作模式，分别是同轴开关模式和U-Link工作模式，而且SPINNER这款同轴套件只能保证天线端发射机可获得联锁。这两种模式在实现相同联锁路径设计上也不相同，而设计的最终目的是保证无论使用哪种模式，主备机的联锁关系必须保持一致。在设计时必须找到两种模式中公共点作为发射机端联锁接口输出，保证上天线端发射机获得联锁，所以选择正确的辅助节点是关键。
四、系统安全性。
（一）机房间的数据交互必须使用广电内部的局域网，禁止使用互联网以防止外来黑客入侵。
（二）平台维护和升级维护采用专门可移动存储设备，并由专人保管。
（三）设置平台登录权限，平台关键参数的修改和设置必须由专人完成。
（四）当网络故障或者设备之间通信中断，所有相关频点的发射机系统均被自动设成“异常”状态。在“异常”状态下，发射机切换系统必须手动完成操作。
结论
结合互联网技术可方便实现多机房、多设备之间数据交互，建立一个功能完备、安全可靠的监控平台。同时，不同型号的发射机与当今先进的同轴切换装置之间的匹配为提高同轴开关环节可靠性提供了全新的思路，也为广播电视设备升级提供了一个有参照性的灵活的解决方案。（作者单位：上海东方明珠传输有限公司）
参考文献：
1.韩靖海，宋晓波，刘 超，《东芝3700发射机“1+1”远程手动同轴切换控制系统的设计》， 2017（1）。
2.SPINNER GROUP， 《BN553567C0100 Patch Panel Product Document》2016。
摘要：东芝发射机与SPINNER同軸切换装置组合，可利用硬件状态采样、软件逻辑描述实现发射机系统切换。在功能上，系统在满足远程监测、自动切换的同时采用多级控制方式，用户可根据实际情况选择采用远程一键切换、手动分步切换、本地手动切换，系统亦可根据预设故障条件停止操作切换命令等个性化功能。整个系统采用B/S架构，方便系统的后期维护及多机房综合监控、降低系统运维成本。
关键词：分布式架构 主备机切换 联锁保护
上海东方明珠发射台针对东芝发射机1+1系统主备机自动切换的升级改造，采用了安全、成熟的网络通讯技术，选择了合适的网络构架，开发出可实现多地集中管理、远程监控、安全可靠的发射机主备切换综合平台。这为多地机房集中管理提供便利，也为发射台的设备集中管理寻求一种新的尝试。
系统设计思路
一、明确硬件设备之间的分工。服务器内植核心控制程序负责整个平台的可靠运行，平台内所有发射机系统均可同时调用核心程序中的切换控制程序子模块实现应急时的切换。
二、建立综合监测平台实现多机房、多发射机集中监控，整个监控平台采用B/S架构分布式系统（如图1）。B/S（Browser/Server）架构的优点是客户端计算机只需利用网络浏览器即可访问平台控制页面，所有的控制功能程序模块都在服务器内，客户端无需安装其他软件。以后系统升级只需在网页上对服务器进行操作即可。平台控制又是分布式的，每个机房、每个频率发射机切换系统是独立的，而平台所有控制和信息可实现无缝共享。
三、采集发射机开关机状态、同轴开关位置状态送本地服务器，使服务器根据实际状态发出控制切换的命令。
四、根据SPINNER快装式同轴开关工作特点设计安全可靠的机械联锁系统，保证主备发射机切换时主备机的联锁处于开路状态，同轴到位后，主备发射机均可获得必要的联锁。
五、考虑平台的安全性。
系统实现方案
一、各种状态的获取。为了进行智能切换，我们首先要检测出发射机开关状态数据、发射机运行参数和同轴开关状态数据。这些数据获取方式如下：
发射机开关状态的获取。通过一个主接触器为发射机功放提供电源是东芝数字电视发射机的共同点。主接触器在发射机开机时处于闭合状态，在关机时处于分断状态。东芝系列的发射机运行分为正常控制模式和应急模式。在应急模式状态下，发射机不再受发射机控制器的控制，开关机只通过应急开关来实现。经过研究论证，应急开机属于设备非正常情况下人为操作范畴，不涉及自动控制，接触器状态与正常模式相同。
发射机参数的获取。发射机控制器通过RS232接口为用户提供了丰富的发射机运行参数。对于主备切换系统的设计，发射机输出功率是关键参数。该指标可与其他建立平台所需的设备参数一起被打包送入系统服务器。
同轴开关状态的获取。同轴开关选用的是SPIINNER BN553567C0100型同轴开关套件。套件包括同轴装置安装面板、电动同轴开关以及手动U-Link射频连接器。同轴开关提供了两组联锁开关和六组状态切换辅助节点。使用同轴开关时利用其中一组节点的开关状态即可获得同轴位置信息；使用U-Link时，同轴套件会根据用户连接情况自动输出位置状态，无需另外调整。
二、切换逻辑描述。为了提高切换系统的可靠性和可操作性，除了自动切换外，系统还设计了一键切换和纯手动切换功能。
自动切换是当监控平台监测到某频率主机故障导致功率下降到预设门限后，自动向主发射机发送关机命令，并确认发射机处于关机状态后，向同轴控制器发送同轴转动命令，待服务器接收到同轴转动到位状态后，向备机发送开机命令，并将备机标签改成主机，故障机改成备机。
一键倒机方式需要用户手动在远程平台上操作。只要用户在播出中发现播出质量下降，在确认是发射机故障的情况下点击该频率切换系统的“一键倒机”按钮。此时切换程序直接向主备发射机发送关机命令，确认收到双机的关机状态后，直接向同轴控制器发出切换命令，切换完成后，自动开出备机。
当平台服务器死机或者控制程序运行不正常时，用户可以在同轴控制器上将平台控制命令关闭，选择本地控制模式。此时若要切换备机必须先关主机，在同轴控制器上切换同轴位置，再开备机，整个过程都需要用户手动操作分步完成。
各种切换手段有着不同应用场合。按照应急等级从高到低应该是手动切换、平台上一键切换，最后才是自动切换（见图2）。如上所述，当使用手动切换时，平台服务器的命令已被切断，一键切换和自动切换过程都是通过平台服务器发出的控制命令来完成的。所以选择手动切换方式时，一键切换和自动切换方式将失效。一键切换本质上也属于自动切换的范畴，只是这种方式需要在平台上手动操作，处理切换的过程与自动切换相比减少了输出功率判断环节，因此，一键切换时间比自动切换要短。
三、联锁保护设计。系统采用机械联锁保护方式（如图3）。机械联锁保护必须基于指定型号同轴开关进行有针对性的设计。如前文所述，SPINNER公司的这款同轴套件有两种工作模式，分别是同轴开关模式和U-Link工作模式，而且SPINNER这款同轴套件只能保证天线端发射机可获得联锁。这两种模式在实现相同联锁路径设计上也不相同，而设计的最终目的是保证无论使用哪种模式，主备机的联锁关系必须保持一致。在设计时必须找到两种模式中公共点作为发射机端联锁接口输出，保证上天线端发射机获得联锁，所以选择正确的辅助节点是关键。
四、系统安全性。
（一）机房间的数据交互必须使用广电内部的局域网，禁止使用互联网以防止外来黑客入侵。
（二）平台维护和升级维护采用专门可移动存储设备，并由专人保管。
（三）设置平台登录权限，平台关键参数的修改和设置必须由专人完成。
（四）当网络故障或者设备之间通信中断，所有相关频点的发射机系统均被自动设成“异常”状态。在“异常”状态下，发射机切换系统必须手动完成操作。
结论
结合互联网技术可方便实现多机房、多设备之间数据交互，建立一个功能完备、安全可靠的监控平台。同时，不同型号的发射机与当今先进的同轴切换装置之间的匹配为提高同轴开关环节可靠性提供了全新的思路，也为广播电视设备升级提供了一个有参照性的灵活的解决方案。（作者单位：上海东方明珠传输有限公司）
参考文献：
1.韩靖海，宋晓波，刘 超，《东芝3700发射机“1+1”远程手动同轴切换控制系统的设计》， 2017（1）。
2.SPINNER GROUP， 《BN553567C0100 Patch Panel Product Document》2016。
