前 言
在广播中心的播控整体系统中，总控子系统是是广播节目播出、传送、监控和运行操作的综合技术平台，它起着音频信号调度、最终节目质量监测和备份应急处理的作用。广播中心总控子系统的设计与实施是广播电视工程技术领域的重要课题。它涉及对电台广播事业发展规模的定位、用户对广播节目制作、播出、传送各环节的业务需求和工作关系的充分满足，涉及对广播播控系统的信号流程、运作功能和技术操作的整体实现，涉及对广播播控系统由传统音频流方式向网络化数字化转变进程中的探索和创新、以及对新技术的开发、应用。其最终目的是要在播控系统方面建设一个满足需求、技术先进、系统优越、稳定可靠、功能齐全、操作方便的广播电台信号调度与监测核心。
在总控系统的设计与实施中，如何对各类音频信号进行监测、如何采取手动或自动的各类措施来进行应急备份处理，一直是各电台用户所考虑的系统设计关键点。宁夏电台在2002年进行了总控系统的整体系统更新，本文作者全程参与了系统方案设计和实施应用，今年以来，作者再次对总控系统中的备份及替代方案进行了一些思考，本文试图将系统方案设计中关于监测要素及备份手段的思考、及原系统实施完成后的使用经验作一总结，以供同业参考。
一. 总控系统信号监测及备份替代播出的技术发展
1.总控系统的基本监测及应急替代流程
自从总控系统在电台工作流程中成为独立功能模块、起到电台播控系统的信号流程枢钮的作用以来，信号监测与应急替代播出就一直是其重要职责。最初的总控系统模型中，仅是以开路信号的接收和监听来作为信号监测手段。在此之后监测手段便很快扩展到“彩条显示”和总控输出监听，使总控操作人员可以从图像、声音两方面对电台音频信号的状态有较全面的了解，在这一阶段，应急替代播出基本是由操作人员人工启动卡座、CD等补乐音源，通过手动跳线来完成播出信号的应急替代功能：
实际上，这一基本的监测与替代流程已经具备了所有总控系统功能要求的要素，但是，对于操作人员来说，仅仅只能以极有限的彩条监视、选择监听来进行信号质量判断，所能获得的信息非常不全面；而使用手动跳线等方式进行应急替代播出处理，也使操作人员的工作量及工作压力加大。
2.数字化、网络化总控系统的监测及应急替代流程
随着数字化系统及设备的推广使用和网络技术的应用，总控系统的功能也随之扩展，数字音频矩阵在总控系统中作为音频调度核心设备后，总控系统的音频多向调度能力和使用功能大大扩展、灵活性也得到极大的加强。但是，与此同时，总控系统中的设备数量、类型、以及系统的结构复杂性也大大增加。这也体现在总控的监测及应急替代流程中进行信号监测以及适时报警、并做出相应适当的应急替代播出处理的操作难度也同时增大。
例如下图的典型总控系统结构示意，即使不考虑直播/总控一体化网络系统，仅仅在总控子系统中，信号的调度和应用就分为若干个不同部分，如播出切换调度、返送信号调度、外来转播信号调度等等。而整个系统设计中最重要的，则是下图框中，节目播出信号的监测和应急替代解决方案。在这样复杂的系统结构下，仅对节目输出信号进行彩条显示、和选择监听，已经不能够满足使用要求了。
在网络技术广泛应用于专业音频领域的今天，利用网络技术分布式、易定制、自动化程度高的特点，针对以上问题已经有了许多种解决方案，其基本原则都是：在总控系统的整体流程中，增加网络化的信号监测及应急切换系统，使得播控系统故障或设备错误情况发生时，可以由网络化信号监测系统来帮助技术人员进行故障定位、并进行一定程度上的自动化的应急代播处理。这也是我们应用新技术、新概念进行系统设计时所采用的基本设计思想：
同时，目前应用较为广泛的网络化监测系统基本都具备应急代播信号提供、和音频矩阵的功能，在完成网络监测、报警、代播动作的同时，也可以作为备份音频矩阵以及多级应急 代播信号的提供者。
二. 总控系统信号监测及替代播出技术初次应用方案及经验总结
宁夏电台2002年进行播控系统更新(以下简称为初次更新)时，已经前瞻性地选择了网络化的监测及代播系统，并实际使用至今。由于当时的技术水平限制，以及电台技术人员第一次接触和参与网络化音频设备的原因，在这些年的实践中，我们实际体会到了数字化、网络化带来的便捷性，同时也总结了一些使用经验及系统应完善的部分功能。
宁夏电台初次更新的总控系统示意如下：
在这一系统中，我们采用了STUDER公司的ROUTER 56数字矩阵作为总控核心，联汇科技公司的CAS网络监测系统进行设备与信号的监测。所有直播间(包括数字直播间与模拟直播间)与转播信号、外来信号全部经由有源音分分为两路，其中一路送往数字矩阵调度使用，另一路送往网络化监测系统进行信号监测。由于当时节目信号发射端全部为模拟音频接口的设备，所以在数字矩阵全部采用DA转换后的模拟音频接口输出，送往后端STUDER公司的模拟二选一及音频分配放大器，作为主节目播出信号使用。另一方面，直播间同时送出一路模拟节目信号，不经过总控系统的前端设备，直通到二选一播出音分，作为主通路故障时的主要应急切换信号。同时，CAS监测系统可以对矩阵返送直播间信号、总控内音分、数字矩阵的电源状态进行监测，并在异常时进行声光报警。
在这一系统中，监测与应急切换的功能逻辑是：网络监测系统实时检测送入数字矩阵、以及播出音分后的节目音频信号，如果播出音分后的信号消失定制时长(报警)，则CAS系统自动找寻目前数字矩阵切换至播出音分的音频前端信号进行判断，如果后者没有处于报警状态，则说明故障位于数字矩阵通路中，自动切换后级音分至直播间直通信号；如果前端信号同样处于报警状态，则说明故障位于数字矩阵前，不切换后级音分，以便人工操作数字矩阵进行播出信号替换。同时，从CAS网络监测系统送出的代播音源同时接入数字矩阵和跳线盘，在直播间信号不可用时，以人工方式切换数字矩阵或者跳线连接代播音源到节目输出，作为最终应急解决方案。
在实际应用实践中，本系统实现了大多数情况下的自动应急处理—通常，节目信号消失是由于直播间内设备操作的异常而导致的，部分情况下是由于数字矩阵的任务计划切换与实际所需要的信号调度不符，针对这两种情况，本系统设计都可以很好地做出判断，并自动进行二选一分配器的切换。同时，对数字矩阵、音分等主要设备的电源状态检测也起到了很好的预警作用，可以让操作人员在造成实际停播之前就发现设备问题并着手解决。
但是，在这些年的系统实际使用中，我们也发现了一些系统功能方面的缺憾，主要存在于以下几个方面：
1.监测系统的监测取点不足
实际系统中与直播通路相关的监测取点仅限于数字矩阵前和播出音分后，因此监测系统所能做出的判断和定位只能是数字矩阵及播出音分部分、或前级音分之前(包括直播间)两部分，对于实际故障设备点，如直播间调音台、延时器问题无法准确定位。
2.监测信息量有限
CAS监测系统所能取得的监测信息是音频信号的电平、相位，以及矩阵和音分的电源状态。因此，监测系统只能针对音频信号的电平低于、或高于设定值进行报警。但由于仅反映电平高低，很多系统潜在问题，如数字设备失锁、信号变为噪声等等都无法进行有效预报，只能在这些潜在问题影响实际播出的节目信号后才能发现和处理。
3.监测取点方式有缺陷
为将音频信号送入CAS监测系统(即监测取点)，我们必须使用数字或模拟音频分配放大器，将音频信号一分为二后使用其中一路。而有源音分的加入，除系统投入造价问题外，实际上使音频主通路上又增加了一个故障点，如果音分故障不但会造成监测取点的不成功，同时也会造成原有音频主通路的中断，因此，不能在系统中增加过多的音分取点。这也是在系统中只对数字矩阵前和播出音分后取点监测的原因。
4.应急切换、代播以及自动处理的手段有限
在这一总控系统中，监测系统在处理方面起到的主要作用即上文所述的，后端模拟二选一音分的切换操作，可选择的解决方案较少，很多情况下需要人工判断、并操作干预来解决问题。
5.总控系统的冗余备份通路设计不足
在这一总控系统设计方案中，监测系统单纯起到音频信号监测和部分设备状态监测的作用，总控内数字矩阵则负责节目信号调度及返送直播间信号调度。从系统设计通路来看，数字矩阵与监测系统各自为独立逻辑功能模块，相互没有功能重复覆盖区域，不能起到功能备份替代作用。例如，监测系统故障或停机时，所有监测手段基本全部失效，对系统的正常稳定运行影响较大。
三. 总控系统信号监测及替代播出方案设计中的注意点
综合以上所述的一些实际使用经验，我们认为，在进行整体播控系统更新方案设计时，应该试图保留目前实用性优势、对不足进行改进。在设计中主要应重点考虑以下几点要素：
1.总控系统中的基本应急替代解决方案架构
在这些年的实际使用中，我们发现，直播间直通信号与数字矩阵调度后的信号在功能和性质上具有非常好的互补性，作为应急替代方案设计，这两者必须作为选择切换的两个主要选项。此外，我们也考虑了网络代播信号、和固态播放器作为应急替代的其它两个可选项。
2.改进监测系统的取点方式、扩展监测系统取得的信息
目前已经有越来越多的监测系统厂家推出改进过取点方式的设备，可采用音频信号直通、无源分配等方式进行音频信号取点，这些方式很好地解决了使用有源音分取点会造成的系统故障点增加、系统造价提升等问题。采用改进的取点方式还可以大大扩展音频取点的数量，如直播间内、发射台端都可以进入总控监测的系统网络内。当然，实际监测点的选取与各电台自身工作流程设计及各部门责任划分有密切关系，需要按需配置。
另一方面，监测系统所能够获取的信息也不应局限于音频信号的电平和相位。在数字化系统广泛应用的今天，如AES数字信号字校验、数字音频采样率、音频频谱等参数都应该并可以成为音频监测及报警的组成部分。此外，监测系统应可对所有具备状态输出接口的设备进行监测控制，如音分板卡状态、调音台推子状态、延时器状态等都应纳入监测范围，才可以使监测系统准确智能定位故障及进行预警。
3.在总控系统中考虑系统的冗余备份通路设计
要保证总控系统的应急替代方案的完整有效，最直接的相关因素就是总控系统设计中可用于替代解决方案的通路的数量，因此，系统中除直播间直通信号外，还应具备多种冗余通路的完善考虑，例如，对于数字矩阵、后级多选一设备、后级音分等，都应当有适当的并行通路设计。对于总控系统来说，经济性最佳的考虑应当是，开发数字矩阵的监测功能作为监测系统的补充和备份、而使用监测系统的网络化矩阵功能作为数字矩阵的功能备份。
四. 结语
本文试图仅针对播控系统中的总控子系统信号监测及应急方案部分进行一些探讨，近年来网络化监测系统的技术进步很大，日渐摆脱IT行业的影子，与专业音频的行业标准、业务流程更加一致，也开发出越来越多有利于广播电台安全稳定播出的软硬件设备。希望我们的经验总结可以为探讨类似系统、具有相同需要的技术工作者提供一些参考和借鉴。