【摘要】 本文對海峽臺播出站主備自動切換功能模塊工作原理進行了分析，針對系統設計中存在的不足進行了探索性改造，增加一套可編程音頻切換器，并編程實現切換器的自動切換功能。改造后的系統克服了原系統在播出中可能出現混播的缺點。
【關鍵詞】 播出站 心跳脈沖 AS-840
一. 海峽臺播出站系統結構與工作原理
海峽臺每個頻道播出站組采用兩臺播出工作站主備熱備份方式同步播出，主備播出站聲卡輸出同時連接到播出調音臺的兩路輸入口，主、備播出站通過串行口連接，主播出站播出系統工作正常時，同時通過串口發出“心跳脈沖”，備播出站串行口偵測程序偵聽并檢測接收到的脈沖，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況下，備播出站系統音量處于靜音狀態，一旦主播出站系統或者硬件故障導致無“心跳脈沖”或脈沖頻率異常，備播出站脈沖偵測程序取消系統音量靜音轉為正常音頻輸出狀態，也就是由備播出站輸出節目信號。設備連接如圖1。
二. 原主備播出站故障自動切換功能存在的不足
原播出站系統在工作中，可能出現一種情況：主播出站存在一種影響正常播出的狀態，那就是主播出站有時會因系統忙而出現假死，這時操作系統和播出軟件都不能正常工作，自然“心跳脈沖”不能正常由串行口送出，備播出站檢測到這個“異態”后，打開本系統音頻輸出至調臺繼續播音。出現的問題是主播出站經過一個時間后，系統又自動恢復為可用狀態，在系統恢復可用后，主播出站將從系統掛起時的狀態繼續播音。由圖1可知，主備兩播出站音頻輸出是同時輸出至播出調音臺的兩個輸入通道的，此時兩路通道音頻會經混合同時輸出到傳輸系統電纜，會造成兩路不同步的節目信號同時被播出，也就是“混播”。“混播”是屬于劣播范疇，是廣播安全播出制度所不允許的。因此，這一功能模塊是不完善的，需要改進。
“心跳檢測”方法相比“啞音檢測”不會出現誤切換現象，同時可以在故障出現的瞬間切換到備播出站播出。對于主播出站系統掛起后又恢復正常這一特殊的情況下，一種理想狀態是：主播出站出現故障后，備播出站自動接管繼續播音，當主播出站恢復正常后仍能倒回主播出站播音，同時備播站回到靜音和監測狀態。問題是主播出站系統掛起后音頻播出進度就暫停了，一旦主播出站系統恢復正常播出軟件將從掛起刻繼續播音，這種情況下主備播出站播音信號時域上是不同步的，在無人干預的情況下，恢復主播出站播音將造成播出信號在時域上重復。因為這一套自動播出系統是在無人值守的情況下工作的，所以這一從備播出站重新切換回主播出站播出的思路不可行。
主播出站故障切換到備播出站播出后，在無人值守的前提下，應該繼續用備播出站播音。但是要解決“混播”這個問題，就應該在備播接管繼續播音后采取措施禁止主播出站輸出，由于主播出站系統故障或硬件故障處于不可用狀態，所以就不能通過串口或其他通信方式對其實施控制，而只能采用第3方設備切斷主播出站的音頻通道。這就形成如圖2連接模型：主備播出站兩路節目信號輸出至一可編程控制多切一音頻切換器，切換器輸出通道連接到播出調音臺，主備播出站通過串行口相連接，備播出站同時通過另一串口連接到可編程音頻切換器，備播出站上重新設計一個可監測主播出站狀態同時還可以控制可編程音頻切換器的應用程序，檢測程序實時監測主播出站狀態，當主播出站出現異態時對切換器進行操作，允許備播出站通道信號經切換輸出，同時切斷主播出站輸出信號，在切換的同時報警提醒值班員處理故障。
根據以上設計思路和模型，主備播出站同步播音，兩路信號同時輸出到可編程音頻切換器，備播出站監測主播出站系統“心跳脈沖”狀態，當主播出站“心跳脈沖”異常時，備播出站程序檢測到這種變化后對音頻切換器進行操作，切換其輸出由備播出站輸出音頻信號。主備播出站處于同一以太網內，備播出站本可以通過網絡連接監測主播出站，考慮到系統設計實現時，播出站為本地播出，即播出時播出站不受網絡狀態影響，提高了系統的安全性，監于此設計思想，仍應該考慮到網絡故障時本地播出過程中本功能模塊有效，所以實現本功能模塊時，采用串口電纜連接主備播出站。
由于要通過編程自動切換音頻信號，必須有可編程的專業音頻切換器，選擇音頻切換器必須考慮3個方面：音頻接口標準通是否符合現行系統采用的AES/EBU標準；通道電聲指標S/N、頻率響應、信道隔離度、通道串話是否符合國家廣電規定指標。經過比較AS-840專業音頻切換器支持串口連接和編程控制，并且作為專業級廣播音頻切換器其通道各項音頻指標符合規定標準。各項參數如表1：
AS-840音頻信號切換器可通過面板控制或RS232串口編程控制實現路由硬切換，AS-840音頻信號切換器器支持8組雙聲道平衡輸入和4組雙聲道平衡輸出,4組獨立可編程或面板切換。AS-840音頻信號切換器的串行通信口設置:2400bps\8bit數據\1位停止位，數據長度：4字節，命令釋義見表2：
三. 編程實現模塊功能
由于現行主播出站已具備應用程序狀態檢測及“心跳脈沖”的發送功能，所以只要在備播出站中增加一個應用程序，完成串行口數據接收、主播出站狀態判定和AS-840控制功能，用C++ builder 編程實現以上功能。
圖3為所設計功能模塊的頂層數據流圖，運行于備播出站的監測線程監測主播出站發出的脈沖信息，根據采集的信息進行判定并與AS-840音頻切換器進行通信，在規定周期內接收到設定的脈沖數則屬于正常狀態，監測線程進入下一個監測循環，當在規定時間內未接收到設定的脈沖數，此情況則屬于主播出站系統異常，控制線程向AS-840發出切換命令，控制AS-840對主、備播出站的音頻輸出通道進行切換。
圖4為功能模塊的一層數據流圖，整個故障自動切換功能分成兩個模塊：監測線程模塊、系統管理模塊。其中“監測線程”負責檢測主播出站的脈沖信息，當規定時間內未收到脈沖時，通過消息通知“系統管理”主線程，“系統管理”線程中的消息處理函數根據消息的類型對AS-840四路繼電器進行相應操作。“系統管理”能啟動/停止“監測線程。”另外“系統管理”還負責與AS-840通信，并對其進行控制，同時實現界面中AS-840中繼電器狀態的顯示，及強行切換等。
根據以上的流程可有如圖5編程流程圖。
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