论我国电视台播控系统的智能监控技术

作者：湖北电视台 邓贵和 汪汉捷 师海鸣    来源：《现代电视技术》

欢迎访问e展厅 展厅 4 广播影视设备展厅 ... 随着播控系统基本实现信号的数字化，数字技术的发展及数字设备的应用给系统监控也带来了便利，为确保系统可靠运行，及时发现和解决系统出现的问题，系统监控尤其是智能监控就显得尤为重要了。本文针对数字播控系统中的监控内容和有关技术要求进行探讨。 一 播控系统监控的含义 播控系统监控一般是指在正常运行的情况下，即无需中止播出的情况下，随时都能对整个电视播出通路的信号进行质量检测以及对系统及设备进行监控。从现有电视信号系统的典型构成我们知道，在系统中各种电视设备多数是串行连接在一起的，因此在串联链路的每一个点上，原理上和从实用角度都需要对信号进行监测，不仅可对信号的质量随时进行检查，而且也是保证快速查找和感知信号传输是否中断，并能快速判断是哪一点前的设备故障的重要技术手段，多数情况下，利用监视器等比较便宜和直观的手段进行监视，而在重要的环节点上用示波器和矢量仪等专业设备进行监测，这是一种最早也是最普遍采用的监测手段，并且这种监测手段是构成电视系统的重要部分。也正因如此，人们在谈到监测时，往往忽视了这一最早最有效的方法，其实这种监测方式在电视系统的基带传送部分，即在播出系统最后出口的信号之前的所有通路，由于都是采用电缆传输基带视音频信号的，且设备连接形式多为串行方式，故是比较有效的。但随着系统数字化进程的推进，设备智能化程度、系统复杂化程度都会越来越高，环节流程、设备数量也会越来越多，传统的监测已感到明显的不足，必将被数字化的智能监控所替代，那么数字化后的播控系统的监控又是怎样的呢？ 电视台播控系统一般由节目调度、节目控制、节目上载、节目基带传输等相关硬件设备和软件系统组成。随着国内电视台数字化的发展，播控系统已基本实现数字化。新一代的播控系统是以数字化、网络化、自动化、智能化为总体发展目标，其系统智能监控也是真正数字化应用的重要组成部分。智能监控系统是一个软件平台，它基于具有可监控特性的系统硬件、软件等，提供从系统的每个设备监控“点”，到每个信号“线”，形成整个系统的“面”的全方位、多角度智能化监控体系。播控智能监控系统需要被监控对象提供技术基础的支持，实现系统每个节点的可监控性；在此基础上还要有科学和实用的理念，采用先进的技术实现全系统监控的智能化应用。 二 播控系统监控的具体对象分析 随着播控系统数字化，网络化技术及设备的应用，为智能监控实现打下了坚实的基础。其系统所包含的节目调度、节目控制、节目上载、节目基带传输等相关硬件设备、各类应用软件及网络环境，使播控系统的监控不仅是对不同机房设备而言，而且是需要对系统传输的信号、网络以及系统逻辑软件的运行状况进行监控。即监测状态是基础，控制内容是目标。 1. 系统可监控的设备 播控系统采用的新一代的数字化设备已不仅是提供全数字信号的处理，而且在设备本身的状态上也可以提供数字化的信息，可通过控制线或相应以太网线端口实现设备状态信息的发布，支持通用的SNMP协议查询各类设备的状态。 具备该功能的设备种类很多，视音频设备有视音频处理设备、视音频矩阵以及相应的机箱电源、风扇等。 计算机及网络设备有视频服务器、数据存储阵列、数据库服务器、网络交换机和计算机工作终端（迁移工作站、播控工作站）等。这类设备监测机制相同，但不同品牌设备的监控连接方式有所不同，如Snell & Wilcox IQ系列设备使用的是专用的Rollnet连接，也可以采用通用的RS422连接；Thomson/GVG的8900和2000系列设备采用的是LAN方式；Leitch的6800+系列则需要安装专用的Gateway（网关服务器），通过LAN实现。NVISION系列设备也可以开发相应软件通过422连接或LAN实现。计算机及网络设备则通常采用通用的SNMP协议，实现外部对自身信息的获取甚至控制。市场主流的硬件设备不仅可以实现对自身状态信息的发布和报警，而且对于某些参数还可以进行调节，从而为系统整体控制提供方便。可实现控制的设备包括视音频处理设备和信号矩阵，而计算机及相应的应用软件同样具备可控性。 2. 系统信号及信号质量的监测 信号是整个系统的真正处理对象，系统处理信号正常是我们的最终目的。随着系统的扩大与复杂化，对需要监测的信号也越来越多，原有的人眼观察的效率就无法满足要求，因此就需要系统提供对多路信号的自动化监测，并实现多信号的轮巡，实时的捕捉到信号质量的变化，采取对应措施，保证高质量的播出 。通常对于电视信号质量监测，是在三个层面上进行： * 模拟视频/音频信号，包括数字信号解调后的模拟信号； * 未压缩的数字基带信号（270兆比特）； * 压缩后的MPEG信号数字码流或经复用后的码流。 如在现有条件下，对SDI未压缩的数字基带信号通过提供信号全指标检测结果的特定设备（如Tektronix生产的WVR610/611系列视音频信号检测仪）就可以迅速对信号质量进行判别，并及时报警，加上矩阵联动就可以实现上百个信号的监测。 在不间断、高质量安全播出的实际要求下，信号监测并不需要实时监测信号所有技术指标信息，只需要实时进行定性监测，如视频是否中断、黑场、静帧，是否出现彩条、彩底；声音是否中断或过低（过高）等。对于播出信号来说这类定性监测的实时性更为重要，以帮助值班人员随时掌握在播信号状态，第一时间对播出事故进行反应。这种定性监测不需要昂贵的测试仪器，只需要选用可以使用计算机进行监测控制和数据收集的视音频监测设备即可，由这些设备对信号状态进行实时的监控报警。国内外主流厂家均有此类产品提供。 3. 网络数据、系统应用软件和数据库的监测 新一代的数字播控系统已经不仅仅是视音频设备的连接，而是有大量的数据在系统网络环境中传输，同时系统中大量使用应用软件，因此，智能监控系统同样需要对网络中传输的数据及应用程序进行监测，如网络中传输的数据是否正常，应用软件状态，如哪些上载在采集或回放，素材迁移当前的任务状态等，确保系统流程的正常运行，发挥应用软件的作用。 对网络数据的监测可以通过以太网交换机和光纤交换机随时了解，提供系统在网络传输方面的监测手段。对应用软件的监测可以通过监测驱动程序探测软件接口（如SNMP）实现；另一方面，应用软件还可能提供网络服务（如Web、FTP等），对其端口的侦测也是实现监测的方式之一。应用软件后台都有个数据库提供数据服务，通过实时监测数据服务的状态也就掌握了数据库服务的运行情况。 4. 其他辅助设备的监控 为了保证播控系统的安全运行，数字化的播控系统中还配置了一些辅助设备，如UPS不间断电源、精密空调等，这些辅助设备的正常运行对安全播出起着至关重要的作用。从对系统的整体监控角度看，对这些设备的监控同样也是不可缺少的。随着需求的增加和技术的发展，这类设备同样可以实现外部对它的自动监控，有SNMP、RS422或RS232等连接方式。这部分监控也是基于参数设定并自动执行方式。 三 播控系统智能监控技术要求 有了上述对象的技术分析，实现播控系统智能监控就成为了可能。要实现智能化、系统化、通用化、就要设计较为实用的监控系统，智能监控系统的设计应充分考虑其系统先进性、高稳定可靠性、系统可扩展性、实时可操作性等。主要考虑以下几个方面的问题。 1. 模块设计要标准化 电视台播控系统采用的设备不尽相同，各系统的构造与复杂程度更是各有千秋。因此，对智能监控系统的设计应该坚持标准化原则，结构标准化、模块标准化、驱动标准化等。这样当设备类型和型号的增加、业务量增长，网点增加和网络规模扩大时，通过增加相应的系统模块，便能满足应用程序对系统功能等方面的扩展需求，从而适应多种系统的应用。 为了兼容多种设备，满足各种类型的监控应用组合，需要实现设备驱动层与应用层分离，即设备与应用无关，从而可以实现监控的备份，避免应用服务的故障导致对应设备无法实时监控。还应采用统一的数据接口，方便在线增加系统模块，实现无缝升级，并应为第三方提供驱动或应用接口。 2. 显示界面要图形化、人性化 系统监控的目的是及时发现故障，并及时解决问题。简明直观的界面可以为值班人员提供最有效的提示。其图形化界面操作简单、显示明了、清晰，更具人性化。图形化界面还应针对播控系统可进行自主设定，如可进行播出时间表设置，能以天为单位，设定一周七天的播出时间表，根据不同需要，每个频道/频率每天可设置多次监测时间段， 系统会自动根据设置的时间段，启动和停止每次监测，要有查询功能，可按故障类型、故障起/止时间、频道名称等类别进行组合查询，系统自动对查询内容进行统计，并能自动播放查询出来的各时段音视频节目，还要有报表功能，具有异态报表、停播时间（月 季 年）报表、其他设备状态报表等多种形式报告表格。可根据需要选择输出并支持通用格式的工程图和图形文件，以方便界面的设计。图形化界面的应用不仅是显示，而且应该可以从界面上直接与设备、信号等监测元素关联，包括整体的链接和局部的链接，也就是可以从界面上状态显示直接了解系统各部分、各设备的各式状态。这种关联设置根据各个工程图、设备、信号线，以及应用软件之间的链接关系设定，并实现相关界面的互相链接，以方便直接、迅速地定位故障点。可定制的设备参数还包括状态的提示方式（如符号、颜色、报警声等）。从局部到整体，实现一目了然的监控。 3. 监控级别要有主次优先 监控优先级设定的目的是为了将重要的设备和信号进行重点保护，做到重点监控（频繁轮巡）、第一时间报警、特殊方式显示等。在线设备和信号当然是最重要的，非在线设备和信号可以较低保护。 每个系统可按照实际情况对每个监控设备和信号监测点进行优先级设定，可分为按照设备分级，每个设备和信号按照其地位和作用定优先级；按照时间段分级，在特定的时段，如晚间播出时间进行重点监控；还可按照频道分级，对上星频道进行重点监控，多方面相结合方式更能充分体现监控优先级的实用性。 4. 监测报警及运行管理要智能化 智能化的监测报警系统应包括设备监测、信号监测和播出监测三个部分，当设备出现故障时，用声光及时发出报警信息，并对报警信息进行综合分析，判断故障程度、剖析故障发生原因，确定故障部位，提供相应处理方案。设备故障则需提供精确到插板的具体位置，用图形化的方式显示，并提供相应处理方案，积累报警数据并制作故障报告。 系统不仅能对各类设备如视频服务器的状态、视频通道状态、磁盘阵列的硬盘和读写状态统一监控，还能随时监控各个网络节点（交换机/具体到端口）状况，优化管理和网络资源分配。并能跟踪记录系统中设备在其使用周期内的所有状态，实现对资源从逻辑层到物理层的全方位智能管理。 5. 采用低码率压缩存储技术记录备查 采用MPEG-4/H.264等图像数字压缩技术，可选择全程循环录像，用户自定义时间段录像，劣播事故现场录像（含故障前后30秒的正常信号）等多种录像方式，记录存储的图像和伴音清晰、连续、音像同步，无停顿、中断、马赛克现象。以备在事后对事故分析、判断，根据存储容量大小可保留最后20天或更长时间的录像内容。还可以通过互联网或局域网实现授权客户端同步接收报警信息、浏览录像及显示的节目内容，并可任意选择节目频道，也可实时调用存储在硬盘中的数据，实现多种检索方式对系统进行实时远程监测。从而使监控系统由“点、线、面”向时间轴延伸，真正作到全方位、多角度立体监控。 6. 可采用远程监控诊断系统故障 当今互联网技术的发展已渗透到每个领域，系统可通过互联网或局域网实现授权客户端同步接收报警信息、浏览录像及显示的节目内容，并可任意选择节目频道，也可实时调用存储在硬盘中的数据，实现多种检索方式对系统进行实时远程监测和故障分析。获取设备的运行状态、配置设备的属性、智能化处理设备故障。从而高效率管理、维护系统设备，使播出系统更加安全可靠。 同时系统可以选择语音、文字或声光、GSM中文短信等多种方式报警，报警与实际告警时间延时不超过1秒，报警类型可设置为单次报警、连续报警、间歇报警、有限次数报警等多种形式，报警记录存在数据库中，可以保留几年时间。 四 小结 为确保电视播控系统安全可靠的运行，系统监控非常重要。各台可根据自己系统的不同差异，设计符合自己播控系统特点的监控系统。电视监控技术是正在发展着的技术，将随着技术的不断进步和应用要求的不断变化而完善和提高。 但智能化和自动化仍将是其不变的主题， 同时进一步提高监测的精度和响应时间，特别是非法信号监测技术的提高，也是我们必须不断追求的目标。(end)

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