中央電視臺(tái)E14演播室群監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建及應(yīng)用

羅新艷

（中央電視臺(tái)，北京 100020）

視頻技術(shù)

中央電視臺(tái)E14演播室群監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建及應(yīng)用

羅新艷

（中央電視臺(tái)，北京 100020）

介紹中央電視臺(tái)E14演播室群監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成和應(yīng)用特點(diǎn)，包括模塊組成、信號(hào)檢測(cè)、設(shè)備監(jiān)控及軟件操作等。

演播室群；監(jiān)控系統(tǒng)；企業(yè)服務(wù)總線；模塊設(shè)計(jì)；報(bào)警監(jiān)看；信號(hào)輪詢

演播室系統(tǒng)需要對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和管理。以往的系統(tǒng)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)化的控制。隨著網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程的普及和發(fā)展，總線制中間件體系架構(gòu)應(yīng)用模式形成。它面向服務(wù)體系架構(gòu)（SOA Service -Oriented Architecture），能夠把應(yīng)用程序的不同功能設(shè)備，通過服務(wù)之間定義良好的接口和協(xié)議通信監(jiān)管起來。筆者以中央電視臺(tái)E14演播室群系統(tǒng)為例，介紹演播室群監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建及應(yīng)用。E14演播室群，包含E14（250 m2）、E15（250 m2）、E17（開放式）三個(gè)演播室，主要用于體育類型節(jié)目制作。

1 監(jiān)控系統(tǒng)功能概述

1.1 功能介紹

（1）概況：監(jiān)控系統(tǒng)與URM（全稱為Uniform Resource Monitoring，統(tǒng)一資源監(jiān)控）系統(tǒng)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都通過ESB（全稱為Enterprise Service Bus，即企業(yè)服務(wù)總線）系統(tǒng)進(jìn)行交互，主要負(fù)責(zé)收集演播室群內(nèi)部被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，參照URM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與URM系統(tǒng)的接口適配，提交狀態(tài)信息。

（2）設(shè)備設(shè)置：可完成切換臺(tái)、周邊、矩陣等核心設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并根據(jù)直播狀態(tài)信息對(duì)相關(guān)設(shè)備參數(shù)設(shè)置進(jìn)行保護(hù)。

（3）設(shè)備與信號(hào)狀態(tài)巡檢：匯總設(shè)備報(bào)警與信號(hào)檢測(cè)報(bào)警，并處理報(bào)警信息。

（4）全面管理功能：包括設(shè)備的使用管理情況、設(shè)備報(bào)警情況、信號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的管理。

1.2 模塊設(shè)計(jì)

監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行了如下模塊設(shè)計(jì)：其中包括報(bào)警監(jiān)看、信號(hào)輪詢、設(shè)備輪詢、報(bào)警綜合處理等主要模塊。

（1）設(shè)備狀態(tài)輪詢服務(wù)器：用于控制/訪問設(shè)備，通過創(chuàng)建與管理監(jiān)測(cè)線程來實(shí)現(xiàn)眾多設(shè)備的狀態(tài)巡檢。

（2）信號(hào)狀態(tài)輪詢服務(wù)器：在進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)中被檢測(cè)的對(duì)象是信號(hào)檢測(cè)點(diǎn)，其監(jiān)測(cè)結(jié)果描述的是經(jīng)過該檢測(cè)點(diǎn)的信號(hào)是否正常。

（3）報(bào)警綜合處理服務(wù)器：是匯總上述兩類服務(wù)器產(chǎn)生的報(bào)警信息，利用系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)和處理規(guī)則，產(chǎn)生報(bào)警處理結(jié)果，最終通知客戶端報(bào)警的產(chǎn)生。

2 系統(tǒng)流程

2.1 輪詢模塊

設(shè)備輪詢模塊通過網(wǎng)絡(luò)或串口與設(shè)備連接，依照設(shè)備提供的協(xié)議和通信接口獲取設(shè)備狀態(tài)；設(shè)備狀態(tài)信息不僅有設(shè)備自身信息（軟/硬件、電源、風(fēng)扇），還有信號(hào)相關(guān)信息，如進(jìn)入設(shè)備信號(hào)狀態(tài)（有無輸入，是否鎖定）、輸出的狀態(tài)（如強(qiáng)度、標(biāo)準(zhǔn)等）。執(zhí)行矩陣切換完成信號(hào)到示波器的調(diào)度。信號(hào)輪詢模塊通過訪問示波器，對(duì)調(diào)入信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)對(duì)象是測(cè)試點(diǎn)上的信號(hào)而不是某個(gè)具體設(shè)備。

2.2 報(bào)警綜合處理模塊

輪詢模塊和信號(hào)輪詢模塊產(chǎn)生的報(bào)警信息，利用系統(tǒng)的路由信息、設(shè)備/信號(hào)連接信息以及加載的綜合處理插件來執(zhí)行報(bào)警綜合處理規(guī)則，分析報(bào)警產(chǎn)生的真正原因，產(chǎn)生報(bào)警處理結(jié)果與報(bào)警日志，通知客戶端報(bào)警并產(chǎn)生推薦的解決方案。

2.3 報(bào)警監(jiān)看模塊

它能夠以圖形的方式直觀地顯示當(dāng)前的報(bào)警信息。對(duì)于不支持監(jiān)控的設(shè)備的前后級(jí)信號(hào)，或者系統(tǒng)關(guān)鍵點(diǎn)的信號(hào)（如去總控制室的信號(hào)），可以將它們引導(dǎo)到矩陣的輸入，并通過信號(hào)輪詢模塊控制的示波器來執(zhí)行測(cè)試，并獲取信號(hào)相關(guān)信息，以消除監(jiān)控上的盲區(qū)，增大監(jiān)控的范圍。

3 E14演播室群系統(tǒng)構(gòu)成

E14演播室群由兩臺(tái)視頻矩陣構(gòu)成，其中一臺(tái)視頻矩陣采用64×64（用于全系統(tǒng)內(nèi)信號(hào)調(diào)度），另一臺(tái)視頻矩陣采用16×1（僅用于監(jiān)控系統(tǒng)信號(hào)輪詢）。此設(shè)計(jì)可以最大程度地減少監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)核心矩陣的訪問，可以選擇性地對(duì)群內(nèi)核心信號(hào)進(jìn)行輪詢。

各演播室視音頻信號(hào)經(jīng)過各自系統(tǒng)處理后，經(jīng)加嵌后統(tǒng)一送至主控系統(tǒng)，并且末級(jí)信號(hào)狀態(tài)直接影響下一級(jí)（主控）的接收狀態(tài)及質(zhì)量，為此在設(shè)計(jì)中對(duì)16×1輪詢矩陣輸入、輸出分配如表1。

圖1 演播室群監(jiān)控系統(tǒng)流程圖

4 信號(hào)檢測(cè)

4.1 信號(hào)監(jiān)控測(cè)試辦法

信號(hào)監(jiān)控需要檢測(cè)的信號(hào)接入調(diào)度矩陣，示波器接在矩陣出端口上，監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)口與檢測(cè)儀連接，通過串口與矩陣連接。軟件切換矩陣完成對(duì)進(jìn)入示波器信號(hào)的自動(dòng)調(diào)度。檢測(cè)流程是：先給矩陣發(fā)送切換命令，將指定的信號(hào)調(diào)入示波器；再給示波器發(fā)送命令以具體執(zhí)行某個(gè)指標(biāo)測(cè)試；之后收取示波器的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，如果異常則把報(bào)警提交上去，查看報(bào)警是否正確有效，見圖2。信號(hào)的檢測(cè)項(xiàng)目及內(nèi)容見表2。

4.2 信號(hào)巡檢

（1）信號(hào)選擇的原則：需要經(jīng)常監(jiān)控的信號(hào)輸入到16×1矩陣，不需要經(jīng)常監(jiān)控的信號(hào)通過主矩陣來輪詢。對(duì)主矩陣設(shè)置較低的巡檢頻率，對(duì)16×1矩陣設(shè)置較高的巡檢頻率，保證主矩陣的穩(wěn)定性。

表1 演播室群輪詢矩陣輸入分配表

圖2 信號(hào)巡檢流程

表2 信號(hào)檢測(cè)的內(nèi)容

圖3 信號(hào)報(bào)警界面

（2）主矩陣輸出信號(hào)和其他關(guān)鍵點(diǎn)信號(hào)作為16×1矩陣的輸入，16×1矩陣的輸出端口連接示波器。信號(hào)檢測(cè)軟件通過示波器實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的指標(biāo)測(cè)試。信號(hào)報(bào)警界面如圖3，其中，中央的矩形框代表矩陣；藍(lán)色的矩形框代表一組路由，橫線下的條數(shù)代表該路由組內(nèi)的信號(hào)通道數(shù)量；路由組內(nèi)的任何一個(gè)信號(hào)通道上的信號(hào)指標(biāo)異常時(shí)，對(duì)應(yīng)的路由組都會(huì)紅色閃爍，提示內(nèi)部有信號(hào)異常發(fā)生；通過點(diǎn)擊閃紅的路由組可以進(jìn)入各個(gè)信號(hào)通道的報(bào)警細(xì)節(jié)顯示界面，可以到具體的信號(hào)通道。

圖4 監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

5 設(shè)備監(jiān)控

5.1 設(shè)備監(jiān)控特點(diǎn)

架構(gòu)靈活，支持多種協(xié)議；支持多廠家多接口設(shè)備。

5.2 監(jiān)控協(xié)議可分為三大類

（1）SNMP協(xié)議，針對(duì)SNELL系列、Miranda系列等，使用第三方軟件 MG-SOFT驗(yàn)證參數(shù)和報(bào)警，可以使用監(jiān)控軟件設(shè)置修改參數(shù)，使用MG-SOFT查看是否修改成功，反之亦可；可以接入或去除信號(hào)測(cè)試報(bào)警；在報(bào)警關(guān)斷界面勾選關(guān)斷看是否有效。

（2）X/Y協(xié)議：針于HARRIS系列，使用廠家提供的軟件Pilot 驗(yàn)證參數(shù)和報(bào)警，可以使用監(jiān)控軟件設(shè)置修改參數(shù)并使用Pilot查看是否修改成功，反之亦可；可以接入或去除信號(hào)測(cè)試報(bào)警；在報(bào)警關(guān)斷界面勾選關(guān)斷看是否有效。

（3）協(xié)議暫不開放：如Panasonic攝像機(jī)等設(shè)備，由于廠方不開放任何協(xié)議，也不提供任何加以轉(zhuǎn)換后的私屬協(xié)議，為此無法進(jìn)行設(shè)備級(jí)監(jiān)控。

5.3 設(shè)備監(jiān)控情況

按目前E14演播室群系統(tǒng)構(gòu)成，設(shè)備監(jiān)控中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖4所示。對(duì)主要設(shè)備是否可進(jìn)行監(jiān)控進(jìn)行了匯總統(tǒng)計(jì)，見表3。

表3 E14演播室群監(jiān)控設(shè)備對(duì)比表

表4 相關(guān)共性信息及共性報(bào)警對(duì)比

圖5 演播室群監(jiān)控系統(tǒng)與URM關(guān)系

由于針對(duì)各設(shè)備提供多項(xiàng)報(bào)警信息，但這些信息有的是設(shè)備狀態(tài)核心報(bào)警信息，如通信故障報(bào)警、硬件故障報(bào)警；有的是設(shè)備狀態(tài)提示性報(bào)警信息，如機(jī)箱槽位有空閑、當(dāng)前板卡無輸入信號(hào)等。所以針對(duì)這兩種報(bào)警信息要分別對(duì)待，對(duì)設(shè)備在相關(guān)共性信息及共性報(bào)警進(jìn)行著重監(jiān)控，見表4。

5.4 與全臺(tái)統(tǒng)一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接口

E14演播室群自身監(jiān)控系統(tǒng)與URM系統(tǒng)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)都通過全臺(tái)ESB系統(tǒng)進(jìn)行交互，群內(nèi)系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)收集演播室內(nèi)部被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，URM通過ESB獲取本系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)資源共享及上報(bào)，見圖5。

在系統(tǒng)架構(gòu)上系統(tǒng)內(nèi)有專門模塊負(fù)責(zé)與URM系統(tǒng)交互，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是參照全臺(tái)URM 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范執(zhí)行，見圖6。

6 軟件特點(diǎn)及基本操作

6.1 軟件特點(diǎn)

（1）直觀的報(bào)警界面

支持信號(hào)流向和設(shè)備物理位置兩個(gè)視圖，報(bào)警指示同時(shí)顯示在兩個(gè)視圖上。兩個(gè)視圖之間可以雙向?qū)Ш?，?shí)現(xiàn)信號(hào)和設(shè)備兩個(gè)層面的互查，見圖7、圖8。

（2）完善的報(bào)警處理

報(bào)警綜合處理模塊負(fù)責(zé)將原始報(bào)警信息進(jìn)行分析和處理產(chǎn)生結(jié)果報(bào)警并提交報(bào)警監(jiān)看。采用插件架構(gòu)，可以根據(jù)需要加載不同的插件來實(shí)現(xiàn)不同的分析邏輯，見圖9。

6.2 基本操作

下面簡(jiǎn)單介紹一下基本操作及使用，以一個(gè)正在發(fā)生的設(shè)備狀態(tài)報(bào)警為例，其中有紅色標(biāo)志的部分，就是發(fā)生故障的設(shè)備。如果選中故障所在的設(shè)備然后點(diǎn)擊工具欄上相應(yīng)圖標(biāo)按鈕，將彈出報(bào)警信息，顯示的結(jié)果列表對(duì)應(yīng)的是當(dāng)前選中設(shè)備的報(bào)警列表。系統(tǒng)會(huì)給出與這些報(bào)警相關(guān)的所有信號(hào)路由，以引起操作人員的注意。

通過選擇路由上的設(shè)備，來確定這個(gè)設(shè)備所在物理位置。設(shè)備物理位置的定位是通過“機(jī)架”、“機(jī)箱”以及“板卡”三個(gè)因素來決定的，只要給定這三個(gè)參數(shù)，就可以唯一確定這個(gè)設(shè)備所在的物理位置。

圖7 監(jiān)控的信號(hào)流向

圖8 監(jiān)控的設(shè)備物理位置

圖9 監(jiān)控的報(bào)警綜合處理

圖10 “設(shè)備圖”視圖

圖11“路由圖”視圖

圖10描述了實(shí)際機(jī)房中所有機(jī)柜的排列順序，其中右邊的機(jī)架圖顯示了當(dāng)前所選擇的機(jī)柜中所有機(jī)箱的排列順序，而最下面的板卡圖顯示了當(dāng)前所選擇的機(jī)箱中所有已經(jīng)安裝的插板。

選擇機(jī)箱中一個(gè)插板，如圖11所示，與剛才所選擇設(shè)備所對(duì)應(yīng)的路由會(huì)以高亮度的方式顯示。反過來，如果選擇路由圖上的任何一個(gè)設(shè)備，系統(tǒng)也會(huì)提供這個(gè)設(shè)備所對(duì)應(yīng)的物理位置即在哪個(gè)機(jī)柜、哪個(gè)機(jī)箱以及哪塊板卡。在圖11中描述了每條路由中所有的設(shè)備，其中每一個(gè)小方塊，就是一個(gè)設(shè)備，如果雙擊它，系統(tǒng)就能告訴此設(shè)備所在的物理位置。

所選擇的那段路由通過簡(jiǎn)單的操作能夠快速導(dǎo)航定位出該段路由在整個(gè)資源圖上的位置。設(shè)備的物理位置和設(shè)備在路由上的位置是雙向互動(dòng)的，可以從“物理設(shè)備”很方便地找到“路由設(shè)備”；同時(shí)，通過“路由設(shè)備”，也可以非常方便地找到它所對(duì)應(yīng)的“物理設(shè)備”。這樣系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)某個(gè)設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)會(huì)通過物理設(shè)備圖或路由設(shè)備圖，告訴操作人員故障點(diǎn)所在的位置，從而為盡快恢復(fù)系統(tǒng)提供了方便。

E14演播室群根據(jù)設(shè)計(jì)理念，通過ESB系統(tǒng)進(jìn)行群內(nèi)部數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，并開發(fā)了應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)人員判斷系統(tǒng)故障用時(shí)最少、效率最高。

（編輯 張冠華）

Construction and Application of Monitoring System in CCTV E14 Studio Group

LUO Xin-yan
(China Central Television, Beijing 100859, China)

This paper describes the composition and application characteristics of CCTV monitoring system E14 studio group, including modules, signal detection, equipment monitoring and software operation.

studio group; monitoring system; enterprise service bus; modular design; alarm monitoring; signal polling

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.07.012