演播廳集群統(tǒng)一監(jiān)測系統(tǒng)之構(gòu)建

王誠 胡啟興

[摘要]介紹浙江廣電集團(tuán)國際影視中心根據(jù)演播廳集群統(tǒng)一監(jiān)測的應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)并實(shí)施了監(jiān)測系統(tǒng)方案，可實(shí)現(xiàn)舞臺機(jī)械、電力、環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測。

[關(guān)鍵詞]浙江廣電集團(tuán);演播廳集群;舞臺機(jī)械監(jiān)測;電力監(jiān)測;環(huán)境監(jiān)測;統(tǒng)一監(jiān)測

文章編號：10.3969/j.issn.1674-8239.2019.07.013

浙江廣播電視集團(tuán)（以下簡稱“浙江廣電集團(tuán)”）國際影視中心是國內(nèi)屈指可數(shù)的大型演播廳集群之一，演播廳集群總建筑面積約為90000m²，由8個大小不一的演播廳組成，分別是2500m²演播廳、1200m。演播廳、2個600m²演播廳和4個280m²演播廳。該影視中心曾為大量知名的綜藝節(jié)目提供錄制平臺，如浙江衛(wèi)視的《王牌對王牌》《中國新歌聲》《我就是演員》、騰訊視頻的《創(chuàng)造101》等。演播廳完備的功能性和適用性，以及綠色、健康、舒適的環(huán)境、配套齊全的周邊設(shè)施是眾多重量級綜藝節(jié)目選擇在此錄制的重要原因。

基于對市場化運(yùn)營的考量，浙江廣電集團(tuán)提出綠色、安全、高效的節(jié)目錄制宗旨，確保人員安全、演出安全，借助互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)提升節(jié)目錄制效率。對于一個體量如此龐大的演播廳集群來說，一個統(tǒng)一安全的監(jiān)測系統(tǒng)是確保整體安全高效運(yùn)行的必備條件。

1應(yīng)用需求分析

浙江廣電集團(tuán)國際影視中心是一個綜合影視后期制作基地，在演播廳的設(shè)計(jì)建設(shè)過程中，每個演播廳的機(jī)械系統(tǒng)和電力系統(tǒng)都配備了相應(yīng)的監(jiān)測系統(tǒng)，分別放置在各個演播廳的機(jī)房中。其中，2500m²演播廳的燈光吊掛系統(tǒng)由136套單點(diǎn)吊機(jī)、52套水平吊桿和85套上收纜裝置組成;1200m²演播廳的燈光吊掛系統(tǒng)由49套旋轉(zhuǎn)吊桿和52套水平吊桿組成;600m²B演播廳的燈光吊掛系統(tǒng)由60套水平吊桿和“日”字吊桿組成。這三個演播廳分別由三家不同的公司設(shè)計(jì)、施工完成;每個演播廳都具備對各自演播廳的機(jī)械狀態(tài)，負(fù)重載荷，供、配電力系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)測，同時(shí)這三個演播廳也是本次演播廳集群統(tǒng)一監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用的目標(biāo)對象。

在演播廳投入使用的過程中，發(fā)現(xiàn)以下幾個問題影響著演播廳的管理效率。

（1）每個演播廳的監(jiān)測和操作都是獨(dú)立的，規(guī)范不一，無法進(jìn)行集中管控和統(tǒng)一調(diào)度，管理分散。

（2）在各演播廳對應(yīng)的導(dǎo)控室內(nèi)只能監(jiān)測燈光系統(tǒng)，機(jī)械系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的監(jiān)測需到演播廳的馬道或者柵頂上進(jìn)行查看，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

（3）每個演播廳的電力監(jiān)測、機(jī)械監(jiān)測系統(tǒng)都是獨(dú)立的局域網(wǎng)，相互之間不能通信，技術(shù)分控中心作為核心的管理和控制中心，無法有效獲取各個演播廳的監(jiān)測信息。

（4）目前，浙江廣電集團(tuán)國際影視中心各個演播廳未配置環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，無法掌握室內(nèi)環(huán)境的信息。

根據(jù)上述的演播廳現(xiàn)狀，對演播廳集群統(tǒng)一監(jiān)測系統(tǒng)有以下需求。

（1）室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測

在2500m²演播廳、1200m²演播廳、600m2B演播廳中配置一套完善的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，管理人員可以在2500m²演播廳導(dǎo)控間、也可以通過移動設(shè)備，實(shí)時(shí)查看所有演播廳的大氣環(huán)境參數(shù)（包括溫度、濕度、二氧化碳濃度、甲醛含量、TVOC濃度、大氣壓、PM2.5）。當(dāng)環(huán)境參數(shù)超標(biāo)時(shí)，會報(bào)警提醒管理人員。

（2）舞臺機(jī)械監(jiān)測

通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，集成不同舞臺機(jī)械廠家的舞臺機(jī)械設(shè)備（吊桿、吊機(jī)等），統(tǒng)一在2500m²演播廳導(dǎo)控間進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，也可以通過移動設(shè)備在各演播廳內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)機(jī)械運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，能在第一時(shí)間以報(bào)警的方式通知管理人員。

（3）電力監(jiān)測

通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)，將2500m²演播廳、1200m²演播廳、600m²B演播廳的智能直通柜監(jiān)測數(shù)據(jù)匯聚至2500m²演播廳導(dǎo)控間，電力監(jiān)測內(nèi)容包括電流、電壓、功率因數(shù)等運(yùn)行參數(shù)。除了在2500m²演播廳導(dǎo)控間統(tǒng)一監(jiān)測外，在各演播廳都可通過移動設(shè)備查看電力監(jiān)測信息，當(dāng)電力參數(shù)異常或者產(chǎn)生電力故障時(shí)，監(jiān)測系統(tǒng)會產(chǎn)生報(bào)警。

2方案設(shè)計(jì)與實(shí)施

監(jiān)測系統(tǒng)平臺所需要監(jiān)測的內(nèi)容有三部分，室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測模塊、舞臺機(jī)械監(jiān)測模塊、演播廳電力監(jiān)測模塊。

根據(jù)需求，核心部分采用LAVMNET異網(wǎng)同傳技術(shù)，結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況，參考國家/行業(yè)的設(shè)計(jì)規(guī)范，對浙江廣電集團(tuán)國際影視中心演播廳集群設(shè)計(jì)了統(tǒng)一監(jiān)測系統(tǒng)平臺。

整個系統(tǒng)基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行搭建，在每個演播廳分別安裝環(huán)境監(jiān)測模塊，并集成現(xiàn)有的機(jī)械監(jiān)測模塊和電力監(jiān)測模塊，組成系統(tǒng)的信息采集端（圖1）。通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)（采用LAVMNET協(xié)議），將數(shù)據(jù)上傳至統(tǒng)一監(jiān)測系統(tǒng)平臺中進(jìn)行處理和分析，實(shí)現(xiàn)對演播廳的環(huán)境、機(jī)械、電力的監(jiān)測功能。除此之外，系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)集中管理、異常報(bào)警和日志管理的功能。

由于每個演播廳各個系統(tǒng)的信號都是獨(dú)立環(huán)網(wǎng)，每個演播廳的網(wǎng)絡(luò)也是相互獨(dú)立的，相互之間無法訪問。那么，在統(tǒng)一監(jiān)測平臺上如何去訪問各個演播廳的子系統(tǒng)數(shù)據(jù)呢？為解決這個問題，在每個演播廳中都配有獨(dú)立的路由器，針對不同的系統(tǒng)劃分不同的網(wǎng)絡(luò)。在路由器設(shè)置中，只允許特定網(wǎng)絡(luò)主機(jī)才能訪問數(shù)據(jù)，且采用單向傳輸。這樣就能保證演播廳內(nèi)的數(shù)據(jù)不會被其他網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)訪問到，確保演播廳的各子系統(tǒng)的運(yùn)行安全。

統(tǒng)一監(jiān)測平臺分為四大模塊，室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測模塊、舞臺機(jī)械監(jiān)測模塊、演播廳電力監(jiān)測模塊、監(jiān)測系統(tǒng)平臺模塊。

2.1室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測包括五大功能模塊，環(huán)境監(jiān)測項(xiàng)目、環(huán)境監(jiān)測熱力圖、環(huán)境狀態(tài)、環(huán)境監(jiān)測實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)提示、環(huán)境監(jiān)測歷史數(shù)據(jù)查詢。環(huán)境監(jiān)測項(xiàng)目有PM2.5、甲醛、溫度、二氧化碳、TVOC、大氣壓、濕度。

2.1.1監(jiān)測內(nèi)容

在節(jié)目錄制過程中，會有多次的拆裝臺，舞美安裝過程的裝修材料可能會帶來各種有毒有害氣體。由于人員密集，是否會對空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響;二氧化碳濃度、甲醛含量、TVOC濃度、大氣壓、PM2.5等，是否會給現(xiàn)場人員帶來身體損害等，這些都是需要監(jiān)測的對象。

2.1.2監(jiān)測點(diǎn)布置

根據(jù)各演播廳功能、面積和裝修情況，進(jìn)行室內(nèi)環(huán)境檢測項(xiàng)目及檢測方案的制定。根據(jù)HJ/T 167-2004《室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的化學(xué)性檢測布點(diǎn)原則，結(jié)合演播廳的使用特性（隨著節(jié)目的改變，舞臺、燈光的布置、吊桿的位置都會發(fā)生相應(yīng)的變化，為避免干擾舞臺的布局，環(huán)境檢測儀不能在演播廳常規(guī)地點(diǎn)安裝布置），將監(jiān)測點(diǎn)安裝在柵頂層。三個演播廳的柵頂設(shè)備層共安裝19個環(huán)境檢測儀，分別是2500m²演播廳9個、1200m²演播廳5個、600m²B演播廳5個。

環(huán)境檢測儀的數(shù)據(jù)通過485信號線輸出，再通過信號轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成TCP/IP信號，使用超五類網(wǎng)線統(tǒng)—接入交換機(jī)中。

統(tǒng)一監(jiān)測系統(tǒng)平臺部署在2500m²演播廳導(dǎo)控間內(nèi)。三個演播廳的環(huán)境監(jiān)測信號通過網(wǎng)絡(luò)雙絞線匯聚至導(dǎo)控間的路由器，并將數(shù)據(jù)通過無線傳輸給監(jiān)測系統(tǒng)服務(wù)器。路由器發(fā)射WIFI信號覆蓋2500m²演播廳導(dǎo)控間，可以讓移動設(shè)備接入監(jiān)測系統(tǒng)，就地查看監(jiān)測信息。

監(jiān)測服務(wù)器通過程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，將結(jié)果通過視頻線傳輸至三屏顯示器，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測。

2.2舞臺機(jī)械監(jiān)測

舞臺機(jī)械監(jiān)測是針對演播廳內(nèi)吊桿機(jī)械的信息狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測。在卷揚(yáng)機(jī)上面有一個監(jiān)測吊桿狀態(tài)的儀器為變頻器。所有吊桿的狀態(tài)變化數(shù)據(jù)由變頻器進(jìn)行監(jiān)測和反饋顯示。

2.2.1監(jiān)測內(nèi)容

舞臺機(jī)械監(jiān)測需要對舞臺機(jī)械設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格精確的數(shù)據(jù)監(jiān)測，包括變頻器就緒、變頻器通信故障、變頻器超速報(bào)警、變頻器故障、變頻器制動電阻過熱報(bào)警、吊桿當(dāng)前位置、吊桿超程范圍、吊桿松繩、吊桿亂繩、吊桿上限位、吊桿下限位、吊桿運(yùn)行信號、吊桿載荷報(bào)警（重量傳感器）、吊桿切換等。針對每個演播廳的不同設(shè)備情況，根據(jù)實(shí)際需要對部分舞臺機(jī)械設(shè)備參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測。

2.2.2模塊結(jié)構(gòu)

舞臺機(jī)械監(jiān)測模塊直接利用現(xiàn)有舞臺機(jī)械設(shè)備的監(jiān)測設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，利用三個演播廳都已經(jīng)配置完善的機(jī)械監(jiān)測系統(tǒng)，通過原系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口，獲取舞臺機(jī)械的監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過網(wǎng)絡(luò)接入環(huán)境監(jiān)測的匯聚交換機(jī)中，完成機(jī)械監(jiān)測模塊與統(tǒng)一監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對接，實(shí)現(xiàn)對舞臺機(jī)械的監(jiān)測需求，達(dá)到預(yù)定設(shè)計(jì)功能（圖2）。

數(shù)據(jù)交換說明：數(shù)據(jù)從現(xiàn)有舞臺機(jī)械監(jiān)測系統(tǒng)中獲取，通過各演播廳系統(tǒng)控制點(diǎn)提供的網(wǎng)絡(luò)接口，將現(xiàn)有三個機(jī)械監(jiān)測信息集成到本方案中的環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)上。鑒于各演播廳由不同的廠商進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)，而LAVMNET協(xié)議包含OPC（OLE for ProcessControl，一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）方式，因此與機(jī)械系統(tǒng)對接采用OPC方式。

2.3電力監(jiān)測

電力監(jiān)測是針對演播廳內(nèi)智能直通柜的信息狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，包括電流、電壓、風(fēng)扇主要的監(jiān)測數(shù)據(jù)。如果超出正常的范圍值，就會立即報(bào)警，提示用戶。

每一個直通柜后面有最多96個分通道。每一個通道都會有具體位置和監(jiān)測值。

直通柜的數(shù)據(jù)監(jiān)測項(xiàng)為總電流a、總電流b、總電流c、總電壓a、總電壓b、總電壓c、風(fēng)扇等監(jiān)測數(shù)值。直通柜通道監(jiān)測項(xiàng)為水平、電壓、空開、負(fù)載、溫度。

2.3.1監(jiān)測內(nèi)容

電力監(jiān)測可根據(jù)演播廳情況，對總線路和支路情況進(jìn)行監(jiān)測，需監(jiān)測的設(shè)備及其監(jiān)測內(nèi)容見表1。

2.3.2模塊結(jié)構(gòu)

類似舞臺機(jī)械監(jiān)測模塊，利用現(xiàn)有電力設(shè)備的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)電力監(jiān)測需求，達(dá)到設(shè)計(jì)功能。

數(shù)據(jù)交換說明：三個演播廳都有電力監(jiān)測系統(tǒng)的信息點(diǎn)位，通過網(wǎng)絡(luò)雙絞線接入環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)路由器，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有電力監(jiān)測設(shè)備與綠色演播廳集群監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)對接，電力數(shù)據(jù)采用的是Modbus_TCP方式，完成對演播廳電力的監(jiān)測功能設(shè)計(jì)。

2.4監(jiān)測系統(tǒng)平臺模塊

監(jiān)測系統(tǒng)平臺模塊主要有以下功能特點(diǎn)。

（1）安全監(jiān)測模塊，主要包括環(huán)境、舞臺機(jī)械、電力的實(shí)時(shí)監(jiān)測，安全日志管理等。

（2）開放系統(tǒng)管理及配置模塊，對滿足開放通信協(xié)議接口的聲、光、視、械等舞臺子系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一配置管理，隨時(shí)了解各系統(tǒng)運(yùn)行狀況。

（3）設(shè)備監(jiān)測與管理模塊，是針對舞臺設(shè)備的維護(hù)與監(jiān)測管理界面。例如設(shè)備的購買情況、廠家信息、保修狀態(tài)、維護(hù)歷史、使用情況、操作者信息等，以及記錄設(shè)備的錯誤歷史。

3應(yīng)用效果

浙江廣電集團(tuán)演播廳集群統(tǒng)一監(jiān)測系統(tǒng)，自2018年5月安裝調(diào)試完成投入實(shí)際應(yīng)用后，實(shí)現(xiàn)了對三個演播廳的機(jī)械吊掛、燈光配電和空氣質(zhì)量進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測及安全報(bào)警，可以直觀地對演播廳的空氣質(zhì)量、溫度、濕度、每個吊點(diǎn)的動態(tài)負(fù)重載荷、演播廳電力總負(fù)載和所有燈光回路的電力負(fù)載做到實(shí)時(shí)監(jiān)測;通過網(wǎng)絡(luò)，可以在同一個地點(diǎn)對三個演播廳的機(jī)械、電力和環(huán)境的狀態(tài)進(jìn)行集中監(jiān)測，同時(shí)可以通過移動終端在各個演播廳對系統(tǒng)進(jìn)行流動監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)報(bào)表，可以詳細(xì)了解每一檔節(jié)目的電力荷載情況、柵頂設(shè)備層承重?cái)?shù)據(jù)、吊點(diǎn)分布狀態(tài)等，為之后節(jié)目的燈光、舞美系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐。

浙江廣電集團(tuán)國際影視中心是全國第一家建立起統(tǒng)一監(jiān)測系統(tǒng)的演播廳集群，經(jīng)過一年多的運(yùn)行與調(diào)試，基本達(dá)到設(shè)計(jì)效果和預(yù)期目標(biāo)。該監(jiān)測系統(tǒng)將環(huán)境質(zhì)量、吊點(diǎn)的動態(tài)負(fù)重載荷和電力負(fù)載數(shù)據(jù)三個原本獨(dú)立運(yùn)行的系統(tǒng)整合為一個統(tǒng)一、融合的平臺，不僅達(dá)到數(shù)據(jù)的共享、實(shí)現(xiàn)三大系統(tǒng)資源合理配置和統(tǒng)一調(diào)控，還極大地節(jié)省人力、物力和空間使用。特別是在節(jié)目制作過程中，這種統(tǒng)一協(xié)調(diào)能在最短的時(shí)間內(nèi)滿足不同節(jié)目樣態(tài)的隨機(jī)切換，高效滿足各類節(jié)目制作的不同需求，為業(yè)內(nèi)提供了寶貴的先行經(jīng)驗(yàn)。