全方位智能化監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用

潘 登，趙豫青，王慧莉，何 麗

(十堰廣播電視臺(tái)，湖北 十堰 442000)

全方位智能化監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)用

潘 登，趙豫青，王慧莉，何 麗

(十堰廣播電視臺(tái)，湖北 十堰 442000)

近年來，先進(jìn)成熟的數(shù)字化監(jiān)控技術(shù)在電視臺(tái)得到了廣泛應(yīng)用，不僅使電視臺(tái)的播出信號(hào)有了質(zhì)的飛躍，廣大技術(shù)工作者也徹底擺脫了長(zhǎng)時(shí)間眼觀耳聽的監(jiān)播方式。新形勢(shì)下十堰電視臺(tái)根據(jù)自身需求，不斷將監(jiān)測(cè)、監(jiān)控的新技術(shù)一并納入到全系統(tǒng)的建設(shè)中來，形成了信號(hào)、設(shè)備、安防、機(jī)房環(huán)境等多種監(jiān)視系統(tǒng)的集成和一體化信息的展現(xiàn)，大幅度降低了值班人員的監(jiān)看和應(yīng)急處理壓力，安全播出工作得到了全方位的保障。

智能化技術(shù)；傳感器；實(shí)時(shí)監(jiān)控

2011年9月十堰廣播電視臺(tái)整體搬遷工作任務(wù)重、時(shí)間緊，在6個(gè)標(biāo)清頻道的硬盤播出系統(tǒng)建設(shè)中，播控系統(tǒng)沒有形成從播前、播中、播后的一體化監(jiān)控格局。沿用的仍然是模擬播出系統(tǒng)的AV信號(hào)監(jiān)視，僅僅對(duì)機(jī)頂盒信號(hào)有故障報(bào)警，這顯然不符合安全播出規(guī)范，更不利于值班人員對(duì)故障的排查，尤其是出現(xiàn)問題后得不到盡快的應(yīng)急恢復(fù)。隨著電視業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)展，本臺(tái)每年有4萬小時(shí)的播出量，單純靠人工完成監(jiān)視工作顯然已力不從心，無法滿足安全播出的需求，集人防、物防、技防全方位的智能化的一體化監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)在本臺(tái)的播出工作中得到了廣泛應(yīng)用，下面就從4個(gè)方面談?wù)劚O(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)過程[1-3]。

1 環(huán)境監(jiān)控

機(jī)房環(huán)境主要是指設(shè)備對(duì)溫度、濕度和空氣潔凈度的要求。本臺(tái)的播出機(jī)房設(shè)備間用鋼化玻璃墻與外部隔離，很好地做到了采光、防塵和隔音，但是又相對(duì)封閉，所以其內(nèi)部環(huán)境對(duì)保護(hù)設(shè)備有著至關(guān)重要的作用。

首先是溫度監(jiān)控，設(shè)備機(jī)房里集中的全部是長(zhǎng)年不間斷運(yùn)行的服務(wù)器和播出周邊設(shè)備，運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生大量的熱。眾所周知，無論是半導(dǎo)體器件、電阻、電容等器件在高溫下都會(huì)很快出現(xiàn)損壞，而磁介質(zhì)(硬盤)對(duì)溫度要求更高，因?yàn)殡S著溫度的上升，磁導(dǎo)率開始增大，要求低于或者遠(yuǎn)低于居里溫度下使用。其次是濕度監(jiān)控，高濕度會(huì)使設(shè)備受潮、電源短路等，而低濕度會(huì)產(chǎn)生靜電，隨著靜電積累電壓就會(huì)越高，對(duì)人和電子器件都有危害。因此在空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)安裝了一套集溫濕度與停電報(bào)警一體化裝置，嚴(yán)格監(jiān)控溫度與濕度的變化。裝置主要由溫濕度探測(cè)器和報(bào)警主機(jī)兩部分組成。

1.1 溫濕度探測(cè)器

溫度傳感器采用美國(guó)DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20(如圖1)，DS18B20是“一線總線”接口的溫度傳感器，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路都在一只三極管的集成電路內(nèi)，體積小，測(cè)量精度高，尤其是抗干擾信號(hào)強(qiáng)，解決了模擬溫度信號(hào)容易受到干擾而產(chǎn)生測(cè)量誤差的問題，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的測(cè)溫效果。

圖1 溫度傳感器DS18B20

濕度傳感器采用法國(guó)Humirel公司的HS1101，它是一款基于電容原理的濕敏電容傳感器。在自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中，電容值隨著空氣濕度的變化而變化，根據(jù)相對(duì)濕度的變化和電容值呈線性規(guī)律的原理。將電容值的變化轉(zhuǎn)換成電壓或頻率的變化，進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)采集,再利用555集成電路組成振蕩電路，HSl101濕度傳感器充當(dāng)振蕩電容，從而完成濕度到頻率的轉(zhuǎn)換，如圖2所示。

圖2 濕度傳感器HS1101電路

1.2 報(bào)警主機(jī)

報(bào)警主機(jī)主要由8051單片機(jī)、雙音多頻信號(hào)接收器、GSM模塊、無線接收和有線接入端口等周邊電路組成。

主芯片STC11F16XE是增強(qiáng)型的8051系列單片機(jī)，通過探頭尋址電路不斷循環(huán)監(jiān)測(cè)8個(gè)探頭狀態(tài)，對(duì)應(yīng)狀態(tài)即為選擇的監(jiān)控項(xiàng)目。以溫度報(bào)警為例，溫度檢測(cè)器超溫后發(fā)出無線信號(hào)至探頭后，單片機(jī)8051通過輪訓(xùn)信號(hào)檢測(cè)電路檢測(cè)到外線上的撥號(hào)音時(shí)，將會(huì)立即轉(zhuǎn)入對(duì)芯片HT9170D的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)它的片選，完成所需撥打的電話號(hào)碼的雙音多頻信號(hào)的功能。

HT9170D是一片18腳，DIPSOP封裝的DTMF信號(hào)接收解碼芯片。雙音多頻信號(hào)(DTMF)，即電話系統(tǒng)中電話機(jī)與交換機(jī)之間的一種用戶信令，用于發(fā)送被叫號(hào)碼。HT9170D對(duì)接收到的DTMF信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和解碼,形成代表不同數(shù)字的4位BCD碼輸出，從而完成自動(dòng)撥打不同電話號(hào)碼的流程。

GSM報(bào)警器的電源外接市電，內(nèi)置可充電電池，停、斷電后自動(dòng)轉(zhuǎn)換至電池供電并短信息提示，實(shí)現(xiàn)停電報(bào)警的功能。具備兩種工作模式：

1) 布防模式：安防控制器對(duì)探頭檢測(cè)到的任何異常狀態(tài)都作出響應(yīng)和報(bào)警，這種工作模式適用于夜間值班人員休息時(shí)的設(shè)置。

2) 撤防模式：安防終端處于監(jiān)測(cè)狀態(tài)，但是不會(huì)對(duì)各探頭的異常狀態(tài)做出反應(yīng)，外接警笛鳴響提示，適用于值班人員在機(jī)房值班時(shí)的設(shè)置。

2 安防監(jiān)控

近幾年國(guó)內(nèi)出現(xiàn)多起人為攻擊廣播電視設(shè)施的事件，各家電視臺(tái)在提升技術(shù)支持確保安全播出的同時(shí)，也都在想方設(shè)法應(yīng)對(duì)外部環(huán)境的困擾。電視臺(tái)播出機(jī)房作為全年24小時(shí)不間斷運(yùn)行的重地，夜間值班僅僅依靠少數(shù)人顯然不能勝任。而安防技術(shù)的完善和發(fā)展，極大地延長(zhǎng)了人眼的觀察距離，并且能進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)視，讓人們能夠看到現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的一切情況。再通過錄像機(jī)記錄下來，與報(bào)警設(shè)備聯(lián)合使用后，就能對(duì)非法入侵進(jìn)行有效防范。本臺(tái)安防監(jiān)控設(shè)備主要有攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)和紅外入侵探測(cè)系統(tǒng)組成。

2.1 攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)

攝像頭監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于社會(huì)的各行各業(yè)，本臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)劃出的重點(diǎn)防范區(qū)域由3個(gè)攝像頭完成覆蓋，其中設(shè)備機(jī)房采用高清一體化攝像頭，自帶WiFi可以單獨(dú)用于聯(lián)網(wǎng)報(bào)警，如圖3所示。

圖3 攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)

主要有以下兩個(gè)特色應(yīng)用：

1)移動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)

每個(gè)攝像頭各自的監(jiān)控范圍內(nèi)選擇性地劃分出重點(diǎn)區(qū)域，就可以對(duì)其內(nèi)部移動(dòng)的物體偵測(cè)，如有人走過，鏡頭被移動(dòng)、遮蓋，都會(huì)引起畫面的變化，算法采用的是背景差分和時(shí)間差分相結(jié)合的方式。

首先將每個(gè)監(jiān)控畫面內(nèi)劃分為大小相同的小方格；然后硬盤錄像機(jī)內(nèi)部DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)實(shí)時(shí)編碼錄制每一幀每一格畫面的同時(shí)，對(duì)每一格圖像與背景圖像的對(duì)比來檢測(cè)是否有運(yùn)動(dòng)，或者是利用連續(xù)所錄制圖像序列中2個(gè)或3個(gè)相鄰幀像素的變化來提取出圖像中的運(yùn)動(dòng)區(qū)域；最后通過提示音完成報(bào)警和錄制，實(shí)現(xiàn)“動(dòng)則報(bào)警，不動(dòng)則不報(bào)警”。

2)螢石云網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控

“螢石云”完成了計(jì)算機(jī)全部監(jiān)控功能到手機(jī)的延生，利用云存儲(chǔ)服務(wù)功能將錄制的視頻存儲(chǔ)在公有云里，通過安全認(rèn)證的手機(jī)可以實(shí)現(xiàn)PC客戶端的全部功能，從而實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)信息的即時(shí)化，隨時(shí)隨地關(guān)注場(chǎng)所的異常信息，第一時(shí)間采取安全防護(hù)措施(見圖3)。

2.2 紅外入侵探測(cè)系統(tǒng)

紅外入侵探測(cè)系統(tǒng)主要有安防終端和熱釋電紅外傳感器兩部分組成。安防終端用于接收警情，支持多種探頭，每一種探頭對(duì)應(yīng)檢測(cè)某一種情況的事件，觸發(fā)后用于打電話語音發(fā)送報(bào)警內(nèi)容和警笛鳴響。

熱釋電紅外傳感器，其原理是選擇性接收人體發(fā)出特定波長(zhǎng)10區(qū)性μm左右的紅外線。當(dāng)有人進(jìn)入檢測(cè)區(qū)時(shí)，由于人體相對(duì)恒定的體溫(37 ℃左右)與環(huán)境溫度有差別，菲涅耳透鏡濾光片只允許波長(zhǎng)在10 μm左右的紅外線通過，經(jīng)放大增強(qiáng)后聚集到紅外感應(yīng)源(熱釋電元件LHI778)上，自身就會(huì)失去電荷平衡，向外釋放電荷，進(jìn)而產(chǎn)生ΔT，其晶體內(nèi)部的原子排列將產(chǎn)生變化，引起自發(fā)極化電荷，在上下電極之間產(chǎn)生電壓ΔU，再通過后續(xù)電路經(jīng)檢測(cè)處理后就能產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。熱釋電紅外傳感器內(nèi)部由光學(xué)濾鏡、場(chǎng)效應(yīng)管、熱釋電元件、偏置電阻、EMI電容等元器件組成，其內(nèi)部電路框圖如圖4所示。

圖4 熱釋電元件LHI778

兩套報(bào)警系統(tǒng)雖然互有重疊，但是很好地起到了互為補(bǔ)充的作用，做到了經(jīng)濟(jì)、安全、有效、無死角，切實(shí)增強(qiáng)了播出機(jī)房的安全防護(hù)能力。

3 播前素材監(jiān)看

電視臺(tái)播出量不斷增加隨之而來的就是大量的節(jié)目素材需要審核，純?nèi)斯さ膶徠绞斤@然已經(jīng)難以勝任。本臺(tái)的播出素材自動(dòng)技審系統(tǒng)，就是應(yīng)用技防手段，在素材播出之前以3∶1的速度自動(dòng)完成待播節(jié)目審查，效率得到大幅度提高的同時(shí)也減輕了人工的工作量，播出安全也提升到了一個(gè)新的臺(tái)階。

技審平臺(tái)素材檢查點(diǎn)設(shè)置在二級(jí)陣列，首先將打包好的待播出素材拆開，自動(dòng)分析每一幀的視頻和音頻數(shù)據(jù)；然后將解析出的數(shù)據(jù)與用戶自定義的質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，主要包括黑場(chǎng)、彩條、靜幀、彩場(chǎng)、雪花場(chǎng)、色彩丟失、單色等，確定被檢素材中是否含有以上視音頻問題；最后形成技審報(bào)告，再由人工進(jìn)行復(fù)查。這種有針對(duì)性的檢查和判斷，不僅效率高而且減少了漏檢對(duì)象，加強(qiáng)了播出質(zhì)量監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化、流程化、數(shù)據(jù)化，提高了安全級(jí)別。

4 播出中實(shí)時(shí)故障監(jiān)控

本臺(tái)早期的播出實(shí)時(shí)故障監(jiān)測(cè)主要由大屏幕監(jiān)視墻和6通道監(jiān)控機(jī)組成。大屏幕監(jiān)視墻雖然能完成對(duì)每一級(jí)信號(hào)的監(jiān)視，但是沒有故障報(bào)警；監(jiān)控機(jī)有故障報(bào)警，但是由于通道很少導(dǎo)致每個(gè)頻道僅僅只能監(jiān)視一路信號(hào)，在故障應(yīng)急中不能做到準(zhǔn)確而快速的定位，顯然不利于緊急情況時(shí)的迅速處理。最新完成建設(shè)的多畫面多通道實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)射頻、視音頻的圖像與聲音進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)視監(jiān)聽，并對(duì)出現(xiàn)的問題實(shí)時(shí)對(duì)應(yīng)語音報(bào)警，準(zhǔn)確報(bào)出對(duì)應(yīng)頻道故障點(diǎn)和設(shè)備，很好地協(xié)助了技術(shù)人員應(yīng)急時(shí)的故障排查。

監(jiān)測(cè)服務(wù)器內(nèi)置6塊實(shí)時(shí)4路視頻語音處理卡，最大可支持24路節(jié)目信號(hào)源，本臺(tái)6個(gè)頻道可以平均分配到4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。主要完成播出中的圖像監(jiān)視和圖像查詢，以及各項(xiàng)監(jiān)

測(cè)功能，并能在事后進(jìn)行圖像語音的查詢和取證。主要監(jiān)測(cè)的信號(hào)指標(biāo)有：視頻丟失、音頻丟失、靜幀故障、黑場(chǎng)故障、非法信號(hào)、VA比告警等，用戶可以針對(duì)各個(gè)頻道的需求設(shè)置組合這些指標(biāo)。

系統(tǒng)報(bào)警模式除提供即時(shí)語音報(bào)警外，網(wǎng)絡(luò)報(bào)警通過局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)圖像監(jiān)視、查詢接收實(shí)時(shí)報(bào)警等功能；短消息報(bào)警用于將監(jiān)測(cè)到播出系統(tǒng)信息發(fā)送至指定用戶的手機(jī)上，即時(shí)發(fā)現(xiàn)處理故障。

硬盤錄像功能分為時(shí)段錄像和觸發(fā)錄像。時(shí)段錄像即在指定時(shí)間段內(nèi)不間斷地錄像，主要用于根據(jù)需求查詢圖像和語音的記錄。觸發(fā)錄像用于在當(dāng)前通道監(jiān)測(cè)到了某種指定故障時(shí)，錄像功能被觸發(fā)后開始記錄，并能夠保存報(bào)警觸發(fā)前數(shù)秒鐘的視音頻信號(hào)，這一功能對(duì)于用戶事后的報(bào)警事件跟蹤判斷具有特別的意義。

5 結(jié)束語

智能化技術(shù)作為今后的重要發(fā)展方向，電視臺(tái)在信號(hào)處理、設(shè)備故障診斷、實(shí)時(shí)監(jiān)控、接口監(jiān)測(cè)等很多環(huán)節(jié)都會(huì)涉及，其應(yīng)用不僅能夠把技術(shù)人員從繁復(fù)的事務(wù)工作中解脫出來，播出信號(hào)質(zhì)量和機(jī)房整體安全都得到了顯著的提高。因此各家電視臺(tái)在全臺(tái)網(wǎng)的搭建中要將智能化技術(shù)的集成納入到整個(gè)系統(tǒng)的建設(shè)中來。

[1] 吳森.監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J].廣播與電視技術(shù)，2010(7)：97-100.

[2] 潘登，徐進(jìn).硬盤播出系統(tǒng)備份實(shí)現(xiàn)方式與完善措施[J].電視技術(shù)，2015，39(2)：54-56.

[3] 江漢文，胡勇，熊攀.論輔助監(jiān)控在自動(dòng)硬盤播出中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代電視技術(shù)，2010(6)：142-144.

責(zé)任編輯：許 盈

第三屆中國(guó)網(wǎng)絡(luò)視聽大會(huì)開幕

12月3日，為期3天的第三屆中國(guó)網(wǎng)絡(luò)視聽大會(huì)拉開帷幕，此次大會(huì)以“大視頻時(shí)代的創(chuàng)新與變革”為主題，2 000余名中國(guó)網(wǎng)絡(luò)視聽行業(yè)的嘉賓共聚成都，熱議“大視頻時(shí)代的創(chuàng)新與變革”。

中宣部副部長(zhǎng)、國(guó)家新聞出版廣電總局局長(zhǎng)蔡赴朝在大會(huì)開幕式上發(fā)表了題為“開創(chuàng)中國(guó)網(wǎng)絡(luò)視聽產(chǎn)業(yè)繁榮發(fā)展的新局面”的主旨演講，高度概括了當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)視聽行業(yè)呈現(xiàn)的3個(gè)積極特征，即網(wǎng)絡(luò)視聽已成為中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)生態(tài)最豐盈、活力最豐沛的領(lǐng)域；網(wǎng)絡(luò)視聽節(jié)目在傳播正能量方面發(fā)揮了積極作用；網(wǎng)絡(luò)視聽空間逐步有序清朗，社會(huì)責(zé)任逐步成為行業(yè)共識(shí)。針對(duì)進(jìn)一步辦好網(wǎng)絡(luò)視聽節(jié)目，推進(jìn)網(wǎng)絡(luò)視聽行業(yè)發(fā)展，蔡赴朝提出了五點(diǎn)建議，一是要根植于中華優(yōu)秀文化沃土，為豐富中華民族精神家園增姿添彩；二是要始終牢牢扭住創(chuàng)新這個(gè)根本，不斷開拓新興媒體發(fā)展的新天地；三是要樹立鐵肩擔(dān)道義的意識(shí)，積極爭(zhēng)做雙效統(tǒng)一的示范；四是要搶抓技術(shù)進(jìn)步制高點(diǎn)，以產(chǎn)業(yè)化發(fā)展為國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展作貢獻(xiàn)；五是要樹立人才第一的觀念，為青年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)搭建舞臺(tái)。

【本文獻(xiàn)信息】徐旭.統(tǒng)一存儲(chǔ)關(guān)鍵指標(biāo)研究及在網(wǎng)絡(luò)制播中的應(yīng)用[J].電視技術(shù),2015，39(24).

TN948.4

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10.16280/j.videoe.2015.24.017

2015-06-29