【摘要】 本文对海峡台播出站主备自动切换功能模块工作原理进行了分析，针对系统设计中存在的不足进行了探索性改造，增加一套可编程音频切换器，并编程实现切换器的自动切换功能。改造后的系统克服了原系统在播出中可能出现混播的缺点。
【关键词】 播出站 心跳脉冲 AS-840
一. 海峡台播出站系统结构与工作原理
海峡台每个频道播出站组采用两台播出工作站主备热备份方式同步播出，主备播出站声卡输出同时连接到播出调音台的两路输入口，主、备播出站通过串行口连接，主播出站播出系统工作正常时，同时通过串口发出“心跳脉冲”，备播出站串行口侦测程序侦听并检测接收到的脉冲，以判定主播出站工作是否工作正常。在主播出站工作正常情况下，备播出站系统音量处于静音状态，一旦主播出站系统或者硬件故障导致无“心跳脉冲”或脉冲频率异常，备播出站脉冲侦测程序取消系统音量静音转为正常音频输出状态，也就是由备播出站输出节目信号。设备连接如图1。
二. 原主备播出站故障自动切换功能存在的不足
原播出站系统在工作中，可能出现一种情况：主播出站存在一种影响正常播出的状态，那就是主播出站有时会因系统忙而出现假死，这时操作系统和播出软件都不能正常工作，自然“心跳脉冲”不能正常由串行口送出，备播出站检测到这个“异态”后，打开本系统音频输出至调台继续播音。出现的问题是主播出站经过一个时间后，系统又自动恢复为可用状态，在系统恢复可用后，主播出站将从系统挂起时的状态继续播音。由图1可知，主备两播出站音频输出是同时输出至播出调音台的两个输入通道的，此时两路通道音频会经混合同时输出到传输系统电缆，会造成两路不同步的节目信号同时被播出，也就是“混播”。“混播”是属于劣播范畴，是广播安全播出制度所不允许的。因此，这一功能模块是不完善的，需要改进。
“心跳检测”方法相比“哑音检测”不会出现误切换现象，同时可以在故障出现的瞬间切换到备播出站播出。对于主播出站系统挂起后又恢复正常这一特殊的情况下，一种理想状态是：主播出站出现故障后，备播出站自动接管继续播音，当主播出站恢复正常后仍能倒回主播出站播音，同时备播站回到静音和监测状态。问题是主播出站系统挂起后音频播出进度就暂停了，一旦主播出站系统恢复正常播出软件将从挂起刻继续播音，这种情况下主备播出站播音信号时域上是不同步的，在无人干预的情况下，恢复主播出站播音将造成播出信号在时域上重复。因为这一套自动播出系统是在无人值守的情况下工作的，所以这一从备播出站重新切换回主播出站播出的思路不可行。
主播出站故障切换到备播出站播出后，在无人值守的前提下，应该继续用备播出站播音。但是要解决“混播”这个问题，就应该在备播接管继续播音后采取措施禁止主播出站输出，由于主播出站系统故障或硬件故障处于不可用状态，所以就不能通过串口或其他通信方式对其实施控制，而只能采用第3方设备切断主播出站的音频通道。这就形成如图2连接模型：主备播出站两路节目信号输出至一可编程控制多切一音频切换器，切换器输出通道连接到播出调音台，主备播出站通过串行口相连接，备播出站同时通过另一串口连接到可编程音频切换器，备播出站上重新设计一个可监测主播出站状态同时还可以控制可编程音频切换器的应用程序，检测程序实时监测主播出站状态，当主播出站出现异态时对切换器进行操作，允许备播出站通道信号经切换输出，同时切断主播出站输出信号，在切换的同时报警提醒值班员处理故障。
根据以上设计思路和模型，主备播出站同步播音，两路信号同时输出到可编程音频切换器，备播出站监测主播出站系统“心跳脉冲”状态，当主播出站“心跳脉冲”异常时，备播出站程序检测到这种变化后对音频切换器进行操作，切换其输出由备播出站输出音频信号。主备播出站处于同一以太网内，备播出站本可以通过网络连接监测主播出站，考虑到系统设计实现时，播出站为本地播出，即播出时播出站不受网络状态影响，提高了系统的安全性，监于此设计思想，仍应该考虑到网络故障时本地播出过程中本功能模块有效，所以实现本功能模块时，采用串口电缆连接主备播出站。
由于要通过编程自动切换音频信号，必须有可编程的专业音频切换器，选择音频切换器必须考虑3个方面：音频接口标准通是否符合现行系统采用的AES/EBU标准；通道电声指标S/N、频率响应、信道隔离度、通道串话是否符合国家广电规定指标。经过比较AS-840专业音频切换器支持串口连接和编程控制，并且作为专业级广播音频切换器其通道各项音频指标符合规定标准。各项参数如表1：
AS-840音频信号切换器可通过面板控制或RS232串口编程控制实现路由硬切换，AS-840音频信号切换器器支持8组双声道平衡输入和4组双声道平衡输出,4组独立可编程或面板切换。AS-840音频信号切换器的串行通信口设置:2400bps\8bit数据\1位停止位，数据长度：4字节，命令释义见表2：
三. 编程实现模块功能
由于现行主播出站已具备应用程序状态检测及“心跳脉冲”的发送功能，所以只要在备播出站中增加一个应用程序，完成串行口数据接收、主播出站状态判定和AS-840控制功能，用C++ builder 编程实现以上功能。
图3为所设计功能模块的顶层数据流图，运行于备播出站的监测线程监测主播出站发出的脉冲信息，根据采集的信息进行判定并与AS-840音频切换器进行通信，在规定周期内接收到设定的脉冲数则属于正常状态，监测线程进入下一个监测循环，当在规定时间内未接收到设定的脉冲数，此情况则属于主播出站系统异常，控制线程向AS-840发出切换命令，控制AS-840对主、备播出站的音频输出通道进行切换。
图4为功能模块的一层数据流图，整个故障自动切换功能分成两个模块：监测线程模块、系统管理模块。其中“监测线程”负责检测主播出站的脉冲信息，当规定时间内未收到脉冲时，通过消息通知“系统管理”主线程，“系统管理”线程中的消息处理函数根据消息的类型对AS-840四路继电器进行相应操作。“系统管理”能启动/停止“监测线程。”另外“系统管理”还负责与AS-840通信，并对其进行控制，同时实现界面中AS-840中继电器状态的显示，及强行切换等。
根据以上的流程可有如图5编程流程图。
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