德陽市廣播電視臺播出信號監(jiān)測監(jiān)錄系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

黃英克

德陽市廣播電視臺擁有新聞頻道﹑公共頻道2套高標(biāo)清同播電視節(jié)目和2個頻率的電臺節(jié)目。而負責(zé)播出值機的人員僅有6名，分3班，每班1～2人進行24小時值機。這對人的精力和身體狀態(tài)要求很高。大部分人很難保證一直處于身體健康和精力充沛的狀態(tài)。因此，傳統(tǒng)的僅僅依靠技術(shù)人員值機的方式，誤報漏報的情況時有發(fā)生，存在較大的播出安全隱患?；诖朔N情況，德陽市廣播電視臺急需建設(shè)一套播出信號監(jiān)測監(jiān)錄報警系統(tǒng)，實時監(jiān)測播出鏈路中30多個關(guān)鍵節(jié)點的HD/SD-SDI信號，實時監(jiān)錄電視頻道播出前﹑后的信號，避免誤報漏報，增強廣播電視節(jié)目播出的安全性。

1　設(shè)計原則

建設(shè)播出信號監(jiān)測監(jiān)錄系統(tǒng)的總體目標(biāo)是實現(xiàn)對德陽市廣播電視臺2套電視節(jié)目內(nèi)容進行24小時不間斷監(jiān)播和錄制，其整體設(shè)計應(yīng)遵循以下原則。

監(jiān)測指標(biāo)：利用廣播級專業(yè)HD/SDSDI信號監(jiān)測卡，對廣播電視節(jié)目播出信號進行實時監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)電視信號出現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時提供報警信息；各項監(jiān)測技術(shù)指標(biāo)的默認(rèn)閾值須符合國家廣電總局頒布的高（標(biāo)）清晰度電視演播室標(biāo)準(zhǔn)。

實時報警：系統(tǒng)實時報警的準(zhǔn)確率須達到100%，以滿足德陽市廣播電視臺電視節(jié)目內(nèi)容安全播出的需求。

系統(tǒng)安全性：系統(tǒng)應(yīng)具備完善的冗余備份及快速恢復(fù)的能力，確保無單一崩潰點，保障端到端的安全。

監(jiān)錄可靠∶可7×24小時不間斷可靠錄制，具備冗余備份容錯﹑故障恢復(fù)等能力，以保證所記錄數(shù)據(jù)的安全。

先進性：在實用和安全的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)設(shè)計要有一定的前瞻性，必須考慮因技術(shù)的進步而產(chǎn)生的新應(yīng)用和需求，確保系統(tǒng)具備可持續(xù)發(fā)展的能力。

擴展性：采用模塊化結(jié)構(gòu)，當(dāng)監(jiān)測任務(wù)增加時，可以通過增加HD/SD-SDI信號監(jiān)測卡及采集卡來擴大系統(tǒng)的規(guī)模，滿足未來電視事業(yè)發(fā)展的需求。

開放性：為實現(xiàn)與全臺網(wǎng)的互聯(lián)互通，系統(tǒng)應(yīng)采用開放式軟﹑硬件設(shè)計，所有接口須符合行業(yè)開放性標(biāo)準(zhǔn)，使得符合標(biāo)準(zhǔn)的不同廠家的設(shè)備之間能夠互聯(lián)互通。

2　系統(tǒng)需求

根據(jù)德陽市廣播電視臺播出系統(tǒng)的特點和運行模式，播出信號監(jiān)測監(jiān)錄系統(tǒng)須滿足以下需求：

（1）應(yīng)用平臺：系統(tǒng)采用微軟開發(fā)平臺進行開發(fā)，確保系統(tǒng)運行穩(wěn)定﹑安全﹑高效及操作界面的友好。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用分布式數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)SQL Server 2003，而平臺操作系統(tǒng)應(yīng)采用Windows7。

（2）信號監(jiān)測：當(dāng)監(jiān)測到播出鏈路中關(guān)鍵節(jié)點的視音頻信號出現(xiàn)黑場﹑中斷﹑靜幀﹑彩場﹑彩條﹑靜音﹑聲音中斷﹑聲音過高過低等異常情況時，迅速發(fā)出聲光警報。

（3）監(jiān)錄存儲：根據(jù)H264視頻壓縮算法，利用監(jiān)錄設(shè)備將電視頻道播出前﹑后的電視節(jié)目內(nèi)容編碼壓縮為1.5 Mbps碼流的流媒體數(shù)據(jù)，并保存到本地硬盤；存儲容量須滿足7×24小時不間斷的錄制需求；自動實現(xiàn)素材的歸屬，自動刪除過期的收錄素材。

（4）報警方式：監(jiān)測到播出信號異常時，提供聲光報警方式；可自行設(shè)定報警信息，可修改故障臨界值。

（5）檢索回放：可隨時檢索回放監(jiān)測監(jiān)錄系統(tǒng)所錄制頻道的節(jié)目內(nèi)容，精確定位到造成劣播﹑停播和誤播的故障點，做到播出故障事后有據(jù)可循；提供視頻鏈接顯示功能，當(dāng)某個頻道某段時間出現(xiàn)靜幀﹑黑場﹑音頻丟失等異常信號故障時，雙擊該條故障信息，就能播放顯示該故障點對應(yīng)的視頻內(nèi)容，以便技術(shù)人員快速定位，確保報警信息的真實性。

（6）日志查詢：根據(jù)信號監(jiān)測要求，日志查詢應(yīng)包含工作日志﹑報警日志﹑路由日志等查詢功能，實現(xiàn)按日志記錄人﹑日志類型﹑記錄時間﹑報警消息內(nèi)容﹑報警類型﹑故障處理人﹑報警級別﹑報警時間﹑信號等條件及參數(shù)等多種條件來查詢報警記錄。

（7）管理方便：可對設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)進行實時監(jiān)測和控制，自行設(shè)定信號的監(jiān)測精度﹑技術(shù)指標(biāo)閾值及錄制時段；可方便快捷地查詢用戶信息和系統(tǒng)信息。

3　系統(tǒng)的構(gòu)成

德陽市廣播電視臺播出信號監(jiān)測監(jiān)錄系統(tǒng)采用北京格非視頻科技發(fā)展有限公司提供的MagiCon智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)解決方案，主要由2臺HD/SD-SDI信號監(jiān)錄設(shè)備﹑2臺雙路HD/SD-SDI信號監(jiān)測設(shè)備﹑2臺48口千兆以太網(wǎng)交換機﹑2臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器﹑2臺系統(tǒng)監(jiān)控服務(wù)器﹑1臺集中存儲器和5臺客戶端等主要設(shè)備組成。整個系統(tǒng)主要通過千兆以太網(wǎng)交換機進行連接，保證數(shù)據(jù)實時高速地交換。公共頻道和新聞頻道播出末端的高清及標(biāo)清共4路PGM信號接入HD/SDSDI信號監(jiān)錄設(shè)備。同時，我們還使用了4個機頂盒，用于接收德陽市廣播電視臺在廣播電視網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男盘?，?jīng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為4路SDI信號后接入信號監(jiān)錄設(shè)備。8路監(jiān)錄信號從HD/SD-SDI信號監(jiān)錄設(shè)備環(huán)出，與節(jié)目源﹑切換器﹑視分器﹑二選一和鍵控器等播出鏈路中關(guān)鍵節(jié)點的20余路信號一同接入HD/SDSDI信號監(jiān)測設(shè)備。HD/SD-SDI信號監(jiān)錄設(shè)備和HD/SD-SDI信號監(jiān)測設(shè)備通過交換機與播出監(jiān)控系統(tǒng)相連，對播出前﹑后及播出鏈路中關(guān)鍵節(jié)點的SDI信號質(zhì)量進行實時監(jiān)測，并結(jié)合語音燈光報警方式，及時提醒值機人員注意處理信號發(fā)生黑場﹑中斷﹑靜幀﹑靜音等異常事件。

3.1　系統(tǒng)關(guān)鍵硬件設(shè)備

3.1.1　HD/SD-SDI信號監(jiān)測設(shè)備

HD/SD-SDI信號監(jiān)測設(shè)備主要由機箱﹑網(wǎng)絡(luò)接口卡和XIO9050HSM數(shù)字信號監(jiān)測卡組成。信號監(jiān)測主要通過XI09050HSM數(shù)字信號監(jiān)測卡完成。XI09050HSM數(shù)字信號監(jiān)測卡基于模塊化結(jié)構(gòu)，采用最新DSP技術(shù)，每塊板卡支持2路HD/SD-SDI信號自適應(yīng)輸入和主備兩路同步信號輸入，能監(jiān)測20多種播出通道中關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，監(jiān)測質(zhì)量為國家廣電甲級指標(biāo)。同時，XIO 9050HSM數(shù)字信號監(jiān)測卡，內(nèi)建Web Server，可通過遠程計算機利用IE瀏覽器直接訪問控制；支持SNMP，可通過格非MagiCon綜合監(jiān)控軟件或第三方軟件進行設(shè)置，能接受“Trap”報警，并能實時以圖形化顯示。

3.1.2　HD/SD-SDI信號監(jiān)錄設(shè)備

HD/SD-SDI信號監(jiān)錄設(shè)備配置了8塊HD/SD自適應(yīng)信號采集卡，完成對4路高清和4路標(biāo)清播出前﹑后信號的視音頻質(zhì)量進行實時監(jiān)測﹑報警及錄制存儲任務(wù)。HD/SD-SDI監(jiān)錄設(shè)備將實時采集到的數(shù)字視頻編碼壓縮WMV格式文件，音頻數(shù)據(jù)實時編碼壓縮成WMA格式，同時對接入的視音頻信號進行實時監(jiān)測。監(jiān)測內(nèi)容主要包括信號狀態(tài)﹑信號制式﹑EDH﹑信號是否存在靜幀及黑場﹑音頻狀態(tài)及聲道分布等。當(dāng)監(jiān)測到信號發(fā)生異常時，結(jié)合語音燈光報警方式，及時提醒值班人員注意處理。

HD/SD-SDI監(jiān)錄設(shè)備可分段錄制，具備完善的報警查詢能力；支持Web功能，用戶可以遠程登入實時查詢和瀏覽素材；同時，還支持根據(jù)預(yù)設(shè)的時間和容量門限自動刪除過期的錄制內(nèi)容，釋放存儲空間。

3.1.3　監(jiān)控終端

監(jiān)控終端由5臺工業(yè)級PC機組成，其中3臺設(shè)置在播出機房，1臺設(shè)置在技術(shù)中心辦公室，1臺設(shè)置在值班人員休息室。監(jiān)控終端主要用于瀏覽﹑收集﹑備份各監(jiān)測卡的數(shù)據(jù)，對整個監(jiān)測監(jiān)錄系統(tǒng)實行管理和控制。管理人員通過監(jiān)控終端，完成系統(tǒng)﹑設(shè)備和信號等參數(shù)設(shè)置，如報警門限值﹑設(shè)備名稱﹑網(wǎng)絡(luò)地址等，使播出信號監(jiān)測監(jiān)錄系統(tǒng)可靠穩(wěn)定地運行。

3.2　系統(tǒng)軟件

MagiCon智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)對信號層﹑設(shè)備層進行監(jiān)測，并對采集的作息進行實時分析，分級分類提醒。該系統(tǒng)軟件主要由信號監(jiān)測﹑監(jiān)控終端操作﹑信號編碼錄制及數(shù)據(jù)庫信息存儲等子模塊組成。監(jiān)控終端操作模塊主要功能包括實時監(jiān)控﹑配置管理﹑統(tǒng)計報表﹑設(shè)備資產(chǎn)﹑日志查看和其他狀態(tài)監(jiān)測等。配置管理主要完成系統(tǒng)﹑設(shè)備﹑信號等參數(shù)設(shè)置；實時監(jiān)控可在播出鏈路拓撲圖或設(shè)備名稱上實時顯示監(jiān)測節(jié)點信號的狀態(tài)，并提供警告事件的詳細信息。監(jiān)錄模塊操作界面上實時顯示所監(jiān)錄信號的圖像﹑伴音通道及電平，同時實時監(jiān)測所監(jiān)錄信號的制式﹑EDH﹑靜幀﹑黑場﹑狀態(tài)﹑音頻狀態(tài)及聲道分布等信息，并將常用技術(shù)指標(biāo)的監(jiān)測結(jié)果顯示出來。界面上的綠燈表示信號指標(biāo)正常且在設(shè)定閾值內(nèi)，黃燈表示信號指標(biāo)超出設(shè)定閾值，灰燈則表示信號丟失或功能受限。

4　系統(tǒng)的功能特點

（1）信號實時監(jiān)測報警功能。通過與XIO9050HSM數(shù)字信號監(jiān)測卡配合使用，可以實時對播出鏈路關(guān)鍵點信號進行量化監(jiān)測，對視音頻信號出現(xiàn)的畫面丟失﹑靜幀﹑彩條﹑彩底﹑黑場﹑音頻幅度過高過低或丟失等異常情況進行實時報警并記錄備查，及時提醒值班人員注意處理播出事故。

（2）圖像伴音實時顯示功能。監(jiān)錄終端實時顯示所監(jiān)錄的SDI信號的視頻圖像﹑伴音電平﹑當(dāng)前采集狀態(tài)和信號的狀態(tài)。

（3）硬盤自動錄制功能。監(jiān)錄軟件將信號采集卡接收到的HD/SD-SDI信號以WMV流媒體格式編碼成媒體數(shù)據(jù)保存到本地硬盤，并按錄制頻道名稱﹑當(dāng)前日期和時間自動生成文件，每個文件的錄制時長為一個小時。

（4）檢索回放功能?？梢噪S時檢索和調(diào)用存儲在硬盤中的錄制內(nèi)容。以便對異常信號進行分析﹑判斷。

（5）軟件后臺管理功能。系統(tǒng)有完備的保存機制。如數(shù)據(jù)編碼格式﹑數(shù)據(jù)保存時間﹑數(shù)據(jù)保存地址及配置文件等。此外。監(jiān)錄軟件可自動清理過期的錄制素材。智能管理硬盤空間。

（6）操作便捷界面友好。具備可定制的圖形化監(jiān)控界面，可從VISIO﹑CAD等施工圖直接關(guān)聯(lián)至各類設(shè)備；通過自帶畫圖軟件，可將抽象關(guān)鍵節(jié)點輕松形成系統(tǒng)鏈路拓撲圖，并在界面上顯示。

（7）系統(tǒng)擴展功能。系統(tǒng)具有開放的控制協(xié)議和對外接口，允許第三方與監(jiān)測監(jiān)錄系統(tǒng)進行對接，為未來全臺監(jiān)控平臺的統(tǒng)一建設(shè)留下充足的技術(shù)空間。

5　結(jié)語

德陽市廣播電視臺播出信號監(jiān)測監(jiān)錄系統(tǒng)自投運以來，運行穩(wěn)定可靠，報警準(zhǔn)確及時，大大減輕了值班人員的工作強度和工作壓力。此外，播出信號監(jiān)測監(jiān)錄系統(tǒng)可對已保存的節(jié)目進行快速檢索回放﹑定位及統(tǒng)計分析，實現(xiàn)了數(shù)字化管理，提高了工作效率。