中央广播电视节目无线数字化覆盖工程在青海省的实践应用
【慧聪广电网】本文从青海省中央广播电视节目无线数字化覆盖工程的背景、实施的主要内容及成果、工程主要技术创新点、总结的经验做法、推广应用及社会效益等几个方面,详细介绍了中央广播电视节目无线数字化覆盖工程在青海省的实践应用情况，为行业内其他单位实施类似工程项目时提供了参考。
【关键词】
中央节目，无线数字化覆盖，一体化乡镇发射台站，地面传输网络，推广应用
零、工程背景
为推进无线广播电视数字化转换工作，加快构建技术先进、传输快捷、覆盖广泛的无线数字广播电视公共服务体系，保障全囯城乡居民更妤地收听收看广播电视节目，囯家新闻出版广电总局、财政部下发文件“国家新闻出版广电总局财政部文件新广电发〔2014〕311号《国家新闻出版广电总局财政部关于实施中央广播电视节目无线数字化覆盖工程的通知》”，决定实施中央广播电视节目无线数字化覆盖工程，由中央财政安排专项资金予以支持。
青海省中央广播电视节目无线数字化覆盖工程涉及419座发射台站，按照功率等级可分为大功率发射台和小功率发射台两种类型，其中大功率发射台111座，小功率发射台308座;按照发射任务来可分为电视发射台和广播发射台两种类型，其中电视发射台417座，调频广播发射台18座，其中广播电视同址发射台16座。
壹、工程实施的主要内容及成果
本系统从项目开始到工程建设应用历时三年，项目开始时间为2014年12月，完成时间为2017年12月，历经了实施前准备、实施和试运行验收三个阶段。截止2017年底，青海省中央广播电视节目无线化覆盖工程已在全省417座无线发射台站播出了中央12套、青海省4套电视节目，在全省18个台站播出了3套中央广播节目。成功实现了16个市级单频网、3个县级单频网组网开通运行，数字化人口覆盖率超过80%。通过自动化控制系统，可以实现省、市、县三级监控，满足无人值守台站运行维护需求。
1.1工程实施的主要内容
1.在此次实施中央电视节目无线数字化覆盖工程的DTMB发射台站中，各新增两部数字电视发射机;CDR试点台站中各新增一部数字广播发射机，并更新改造节目源、天馈线、塔桅、防雷接地、新风空调、供配电等配套系统;
2.解决基于卫星传输的单频网码流同步地面接收;
3.组建通达全省各台站的地面传输网络，解决地面单频网码流分配和监控指令数据双向传输的难题;
4.组建基于卫星传输的地面数字电视单频网和基于地面传输的地面数字电视单频网，并对单频网进行干扰分析和网络优化，实现中央广播电视节目和青海省本地节目的优质高效覆盖;
5.创新设计并建设广播电视一体化乡镇发射台站，解决快速且低成本建站难题;
6.针对青海恶劣地质条件，提出恶劣地质情况下的铁塔基础特殊处理办法，保证铁塔安全;
7.建设省、市、县、台站4级贯通的台站自动化系统，实现对发射台站播出信号的监测、设备运行的监控、动力环境的监测、机房安全的防范等。
1.2成果
1.工程建设成果
建成了8个州市的节目集成前端，对12套中央电视节目和4套青海本地节目进行了集成分发。
建成了1套省级自动化管理系统，8套州市级自动化管理系统，40套县级自动化管理系统40套，400套发射台自台监控系统。
安装部署数字电视50W发射机616部，300W发射机114部，1kW发射机104部，四层四面天线109副，一层三面天线308副。数字音频广播100W发射机2部，300W发射机13部，1kW发射机2部，10kW发射机1部，二层双偶极子天线17副，四层四面双偶极子天线1副。
建设了基于卫星传输的地面数字电视跨市级单频网2个，基于地面传输的州(市)级单频网12个，县级单频网4个。
在骨干发射台中改扩建40m铁塔16座，改扩建60m铁塔17座，改扩建100m铁塔2座，塔箱3座，光伏塔箱1座，在乡镇发射台站中新建25m一体化铁塔284座，25m自立塔1座，60m铁塔1座，塔箱236座，光伏塔箱47座。
对111个骨干发射台扩容改造外电线路、变压器、低压配电柜，UPS等，果洛和玉树州47个乡镇发射台新增光伏供电系统。
2覆盖效果
中央广播电视节目和青海本地节目数字化覆盖人口约500万人，覆盖国土面积约40万平方公里，数字化人口覆盖率超过80%。
贰、工程主要技术创新点
该工程从项目开始到工程建设应用历时3年，涉及全省419座发射台站，工程总投资达到了4.18个亿。工程建设克服了时间紧、范围广、规模大，难度高等困难，圆满竣工。工程既经济又快速地建成了多达308座的乡镇发射台站，解决了高原恶劣地质情况下铁塔基础的施工难题，组建了一张通达全省所有台站的地面传输网络。
该工程多项关键技术经查新属国内提出和实施，达到了国内先进水平，得到了广泛的应用。工程实施中采取的主要技术创新点如下：
1.广播电视一体化乡镇发射台站
本工程涉及到了大量的乡镇发射台站，但大多数的乡镇没有现成的台站资源可以利旧或者改扩建使用，且工程建设内容中也不允许进行台站土建，加之工程建设工期较短。这些建设要求都需要采取创新的思路和理念来设计和实施建设乡镇发射台站。一体化乡镇发射台站是一种快速集成装置，由机房、塔桅、供配电、卫星接收天线等附属设施组成。可快速地搭建起满足传输发射的基础设施环境。一体化乡镇发射台站如图1所示。
1)机房
机房为地上一层，按建筑面积分为20m2、28m2两种，远远大于通信行业一体化机房面积10〜12m2，钢结构外框架特别是底部框架的杆件尺寸较大、荷载较重。为降低底部框架的运输难度并兼顾其安全性，底部框架设计为部分整体部分拼装的安装方式，同时将大尺寸杆件设计成可由小尺寸杆件拼接而成。因而机房下部的框架可分为8部分，可在工厂加工后运输到现场快速拼接。机房整体采用轻钢结构框架，小块彩钢夹芯板材组装而成，防火门为甲级防火防盗门。墙体为单层压型钢板复合保温墙体，采用1.0厚压型钢板外侧墙板;防水透气层;100厚岩棉卷毡;隔汽层;冷弯型钢墙梁。屋顶为单层压型钢板复合保温屋面，采用1.0厚压型钢板;100厚岩棉卷毡;隔汽层;热镀锌或不锈钢丝网;冷弯型钢檩条。地面为塑胶地面，采用4.0厚塑胶地板，胶粘剂粘铺(胶粘剂与地板配套生产);18厚细木工板;100厚岩棉填充;4.0厚花纹钢板。
2)塔桅
塔桅结构包括塔体、框架、支撑及预制配重基础。塔体高度为25m，采用钢管、圆钢组合形式，兼顾天线荷载及预留空间。结合青海当地风压和各台站离地高度将风荷载分为三个等级，设计了三种塔型，在保证塔桅结构安全的同时简化工厂加工和放样难度。其中A型适合小风压地区或者地势平坦地区，主柱为钢管，斜杆和横杆为圆钢，杆件之间连接方式为焊接，铁塔在工厂加工成4个塔段后在工地现场法兰连接。B型适合地势高地区，为了便于二次搬运，铁塔各杆件之间用螺栓现场连接。C塔型为整体加工型塔。框架采用钢结构，上部框架设置卫星接收天线连接板。在框架侧面设计天线安装螺孔如图2所示，确保卫星接收天线可以360度调试亦不影响结构安全。
为在青海干燥，昼夜温差大的气象条件下延长钢结构机房的使用寿命，在机房顶上采用遮阳彩钢棚。预制配重基础采用若干个钢筋混凝土条，以方便运输及快速安装。一体化乡镇发射台站的结构计算采用sap2000有限元软件计算，采用gap单元模拟底部预制配重基础，准确计算基础的脱开和抗倾覆，严格遵守《高耸结构设计规范》保证结构安全。
3)供配电
一体化乡镇发射台站外引220V外电，机房内配置一台配电箱为发射机、照明、插座、空调、节传机柜等设备供电。配置一台稳压器为两台发射机供电。节传机柜内设置机架式3kVA单相UPS，电池后备时间30分钟。机房内照明和消防报警随集装箱式机房配套。照度为300lx。
4)暖通空调
一体化乡镇发射台站配置1台机房专用空调用于夏季降温，预留电暖气插座用于冬季采暖。
5)防雷接地
防雷接地、保护接地、工作接地共用接地装置，基础钢筋与机房外壳可靠焊接，接地电阻小于4Ω。并将建筑物外圈的金属门窗等与防雷装置连接防侧击雷。防雷击电磁脉冲的等级为B级。为防止电磁脉冲造成的破坏，弱电采用过电保护，在防雷区界面处做等电位联结。设置第二级防雷浪涌保护器，标称放电电流不小于40kA。低压配电柜电源进线处设第一级防雷浪涌保护器，标称放电电流值不小于60kA。
2.恶劣地质情况下的铁塔基础特殊处理
青海省地处青藏高原东北部，青海的地形大势是盆地、高山和河谷相间分布的高原，地形复杂，地貌多样。在工程铁塔基础的地质勘察过程中碰到了湿陷性黄土、盐涨性、严重液化等特殊的场地，而铁塔选址又不能避开上述不适宜建塔的场地，这就需要在设计和施工时进行创新的特殊处理。在上述特殊地质条件下的塔塔基础设计和施工时，根据地质勘察报告因地制宜进行处理，如湿陷性黄土场地采用换填或灰土挤密桩，严重液化场地采用钻孔灌注桩，强盐涨性和严重液化场地采用振冲碎石桩(桩径D=800mm，桩长L=9m，桩长达到第四层粉土层，桩间距S=2m，数量143根，处理后复合地基承载力特征值大于180kPa)等设计方法和施工做法保证了铁塔基础的可实施性和安全性。
3.组建了通达全省各台站的地面传输网络
青海省地形地貌较为复杂，发射台大多位于郊区或山顶，远离广播电视中心，大量骨干发射台和乡镇发射台不具备主备两路专用传输链路，短时间内又无法投入大量资金进行传输链路建设，因而只能租用网络运营商的方式组建地面传输网络。须通过传输网络将单频网码流、远程监控指令等信息传输到各组网台站，同时需将台站的监控数据回传到各级监控管理平台，对传输网络的通达率、安全性、可靠性和有效性要求较高。青海省目前还没有一家网络运营商的网络能覆盖全省所有台站，只能采用中国移动、中国电信和广电网络的传输资源混合组网，要求面传输网络具备兼容性。在地面传输网络组建之前，设计院和青海省广电局首先对传输网络的需求进行了整理分析，然后对各级台站、各个网络运营商的传输资源进行了调研，提出了传输网络的技术要求。根据技术要求设计了网络拓扑架构，规划了IP地址，编制了涉及到的区域、业务、台站、设备等的编码表，制定了网络管理措施(如组播区域划分、端口隔离、业务行为审计、防火墙措施)，制定了传输设备的时间和码流同步策略，规范了传输设备的接口协议。通过上述的开创性工作，解决了跨运营商传输网络带来的数据拥塞和网络风暴，并保证了传输时延满足单频网组网要求，整个传输网络安全有效。
叁、工程实施的经验做法
该工程从项目开始到工程建设应用历时三年，项目开始时间为2014年12月，完成时间为2017年12月，历经了实施前准备、实施和试运行验收三个阶段。我们主要采取以下几个方面的做法：
1.积极组织技术培训，提高一线人员业务素质，做好工程实施准备工作
为准确把握工程技术要求，稳妥推进工程建设，提高各市、州、县广电局相关技术人员对本工程所涉及的技术及原理的认识和掌握，确保工程如期顺利完成。青海局先后举办了三期技术培训班。秉承“请进来，走出去”的理念，邀请来自总局设计院、规划院、广科院以及中标企业的专家授课。同时，选派相关技术人员赴厂家参加实地培训并进行了现场交流学习，让他们亲自动手操作，观摩设备生产调试流程，取得了预期培训效果。
2.合署办公，加强施工中的精细管理
本项目投资多、技术复杂、工程量大，中标单位多达三十余家，实施地点遍及全省6州2市417个台站，施工内容相互交叉，工序相互制约，中标单位与设计单位、监理单位、建设单位、使用单位之间的协调任务非常艰巨。为使工程能得以顺利实施，避免协调不畅造成窝工、误工，青海省广电局委托监理公司成立了联合指挥中心进行合署办公，规定参与工程实施的中标单位及监理公司人员，每周一、周二必须到指定办公室进行统一办公，定期汇报工程进度，统一施工步调，协调施工内容，提高施工效率，确保按期完工。
3.健全工程档案，规范流程
本项目规模巨大，档案资料名目庞杂。在项目实施初期，项目管理组注重建档立案，力求做到有条不紊、有卷可查，专门整理一间办公室用于档案存放管理。要求所有设计、变动、往来文件都有依据，所有决策事项都有案可查。在施工过程中，注重做到规范在先，要求各台站必须建立健全施工日志，严格按青海省广电局下发的管理办法操作，严格把控工程质量关。青海省广电局先后下发了《青海省中央广播电视节目无线数字化覆盖工程总体建设方案》、《青海省中央广播电视节目无线数字化覆盖工程实施方案》、《青海省中央广播电视节目无线数字化覆盖工程资金管理办法》及《青海省中央广播电视节目无线数字化覆盖工程验收办法》等规范性文件，让各台站负责人和技术人员在施工过程中有章可循。
4.联合调试
本项目中标单位多达30余家，施工范围多有交叉，工作界面不可避免会出现衔接不到位现象，会出现三不管地带，给工程管理造成不必要的麻烦。根据以往工作经验，青海省广电局通过公开招标委托了联合调试运转单位承担联合调试工作，对工程涉及的所有IP地址、线号、线径进行统一规划，协调各施工单位工作界面和工程进度，组织联合调试运转工作，把一整套合格的发射系统交付用户使用。
5.验收
对通过联合调试进入试运行的系统和设备，青海省广电局特意委托具备检测资质的第三方机构参与验收。在发射机、信源编解码设备、天线系统、稳压电源、塔桅等主要设备出厂前，按照招标时封存的样机组织进行出厂验收，委托第三方检测机构对设备技术指标进行抽样检测，抽样比例不少于10%。以此来保证企业所生产的设备与投标文件完全一致，力争把问题在出厂前得以全面解决，避免个别企业以次充好、偷梁换柱、偷工减料的现象发生。工程竣工时，我们还委托国家铁塔工程安全质量监督检验中心对所有新建、改建铁塔、一体化塔箱系统逐一进行检测，确保铁塔能够经得起考验，做到安全可靠、万无一失。委托国家新闻出版广电总局广播电视规划院对所有实施台站进行覆盖效果测试，确保工程运行效益。鉴于以往招标采购合同中，“售后服务及承诺”这一条款往往过于宽泛而不具有可执行性，很难在以后的设备运行与维护过程中对供应商可能出现的一些不履约行为作出相应的约束。因此，我们就“售后服务与承诺”这一条款中对相应内容及应承担的违约责任逐一进行量化并单独作为一个补充协议列出，使其更加具有可执行性和效力性。通过这种切实可行且与厂家利益息息相关的措施，来尽可能避免设备在售后出现问题时企业不及时响应的尴尬境地，确保设备长期安全稳定工作。
6.完善广播电视公共文化服务体系
青海省广播电视局加快推进广播电视公共服务体系建设，着力完善广播电视公共文化服务体系，强化我省公共服务功能，成立了公共服务技术指导中心，做好全省广播电视公共服务设施的日常运行维护工作，依法加强全省广播电视设施管理，提升广播电视公共服务的水平和质量。
肆、推广应用情况及社会效益
4.1推广应用
截至2017年底，青海省中央广播电视节目无线化覆盖工程已在全省417座无线发射台站播出了中央12套、青海省4套电视节目，在全省18个台站播出了3套中央广播节目。成功实现了16个市级单频网、3个县级单频网组网开通运行，人口覆盖率超过了80%，得到了广大农牧民群众的称赞。
2016年、2017年项目建设期间，广播电视系统内的云南省新闻出版广电局、甘肃省新闻出版广电局、江西省新闻出版广电局等兄弟单位赴青海省对广播电视一体化乡镇发射台站进行了实地调研和学习。广播电视系统外的中国铁塔青海分公司、中国移动通信集团青海分公司等通信运营单位以及铁塔生产施工企业也到现场对广播电视一体化乡镇发射台站进行了观摩学习。一体化乡镇发射台站项目中标施工单位青岛中天斯壮科技有限公司、北京北广科技有限公司在工厂塔建了相同规格的广播电视一体化乡镇发射台站，对外进行宣传和展示，反响热烈。广播电视一体化乡镇发射台的成品和施工安装经验在甘肃、广西、湖北等省份的同类工程项目中得到了应用。
在CCBN2017、BIRTV2017、CCBN2018、BIRTV2018展会中，中广电广播电影电视设计研究院展台对青海省中央广播电视节目无线数字化覆盖工程进行了推介，重点推介了广播电视一体化乡镇发射台站的设计和建设。
在亚太广播联盟举办的第55届年会技术委员会会议上，中广电广播电影电视设计研究院获得了亚广联绿色广播工程奖，对青海省中央广播电视节目无线数字化覆盖工程及其广播电视一体化乡镇发射台站进行了推介，得到了国际广电同行的热烈反响。
4.2社会效益
1.显著改善了广播电视发射台的工作运行环境，提升了系统的可靠性和稳定性，锻炼了台站技术维护人员，提升了安全播出保障能力。
2.本工程实施后可解决全省近40万户农牧民群众高质量地收听收看到多套中央和青海省本地的广播电视节目，人口覆盖率达到80%〜85%。
3.本工程的实施大大加快青海省无线数字化整体转换步伐，全面促进青海省无线传输覆盖领域技术、内容、业务运营、组织管理和体制机制等方面的改革创新。
伍、结束语
中央广播电视节目无线数字化覆盖工程是我国广播电视领域自主知识产权新技术的大规模应用案例，采用基于卫星、地面混合传输的单频网进行大规模组网运行。随着用户对网络覆盖面积和质量的需求不断增加，需进一步增强单频网组网的兼容性和稳定性，采取多种措施和测试方法优化网络，有效降低单频网的干扰，对单频网组网设备进一步制定统一的信号处理流程和接口标准，实现各个厂商设备的互联互通，进一步优化地面传输网络的路由和带宽，努力降低延时和网络拥塞，同时引入信息安全等保措施，保证网络安全运行。
除了采取技术措施保证传输覆盖网络的安全、可靠、稳定运行外，一支技术过硬、责任心强的运行维护团队必不可少。为此，青海省广电局还成立了专门的广播电视公共服务技术指导中心，进一步建立健全长效机制，切实做到建得好、管得住，优质通、全覆盖，加大对维护技术人员的培训和考核力度，同时创新管理机制和手段，以适应快速发展的广播电视发展需要。为持续推进全省经济社会发展提供强大的精神动力和文化支撑。
