電臺(tái)多點(diǎn)可視化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)與運(yùn)行

□林曦

電臺(tái)多點(diǎn)可視化監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)與運(yùn)行

□林曦

本文主要論述電臺(tái)建設(shè)的多點(diǎn)可視化監(jiān)控系統(tǒng)及其在電臺(tái)的運(yùn)行情況，通過(guò)系統(tǒng)建設(shè)前的需求分析提出亟待解決問(wèn)題和預(yù)期系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求，明確該系統(tǒng)解決方案和功能應(yīng)用，關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、核心設(shè)備的選擇與技術(shù)參數(shù)，系統(tǒng)建成之后的實(shí)際運(yùn)行情況是否滿足設(shè)計(jì)要求，通過(guò)軟硬件協(xié)同工作效果展示整個(gè)系統(tǒng)工作狀況，根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際總結(jié)建設(shè)前后對(duì)比改變及其針對(duì)完成安全播出任務(wù)所做的工作。

可視化；關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；監(jiān)控系統(tǒng)；解決方案；運(yùn)行情況

一、系統(tǒng)建設(shè)前

（一）建設(shè)前概況

我電臺(tái)總控系統(tǒng)主要為主、備核心數(shù)字光纖音頻矩陣與四個(gè)直播室數(shù)字光纖音頻矩陣構(gòu)成。平時(shí)主要依靠矩陣軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)音頻監(jiān)控，對(duì)直播室數(shù)字輸出、播出數(shù)字鏈路末端、模擬末端、部分信號(hào)源進(jìn)行可視化監(jiān)聽(tīng)監(jiān)控，播出通道中部署各種廠家、功能各異的音頻處理設(shè)備從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化播出。

（二）需解決的問(wèn)題

總控系統(tǒng)的全數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化在一定程度上提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，但出現(xiàn)的故障也必然是復(fù)雜的，特別是播出設(shè)備節(jié)點(diǎn)的增加使系統(tǒng)冗余度不斷被擠壓，造成系統(tǒng)抗風(fēng)險(xiǎn)能力降低，而一旦故障出現(xiàn)，值班員在處置上難以第一時(shí)間判斷故障原點(diǎn)則極易發(fā)生安全播出事故。

（三）預(yù)期設(shè)計(jì)要求

首先是保證在不影響正常播出的前提下完成系統(tǒng)部署和調(diào)試，建立獨(dú)立的具有熱接入的監(jiān)聽(tīng)監(jiān)控系統(tǒng)；其次，整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、實(shí)現(xiàn)主控系統(tǒng)設(shè)備可視化（整個(gè)鏈路無(wú)監(jiān)測(cè)盲點(diǎn)）功能，具有冗余鏈路的網(wǎng)絡(luò)化檢測(cè)和控制接口，可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)化節(jié)目交換調(diào)度、監(jiān)測(cè)、報(bào)警、應(yīng)急切換等功能；再者就是整個(gè)系統(tǒng)的配置的安全性，這要求整個(gè)冗余的播控傳輸鏈路上的所有設(shè)備的無(wú)憂（關(guān)鍵鏈路斷電直通）。最后，要求整個(gè)系統(tǒng)的所有設(shè)備的音頻管理、調(diào)度、監(jiān)測(cè)等有統(tǒng)一的人機(jī)交互監(jiān)控平臺(tái)，該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的系統(tǒng)和設(shè)備鏈路冗余、多功能監(jiān)測(cè)、切換、報(bào)警、代播等功能。

二、系統(tǒng)建設(shè)

（一）關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：

我電臺(tái)分別在四個(gè)直播室（廣播三頻率，一間備份直播室），主備矩陣8路外來(lái)信號(hào)源，主輸出通道中在數(shù)字有源音分、2臺(tái)IBS-200、1臺(tái)DAL-1400四選一、音頻處理器、DY3000音頻延時(shí)器、DAC-1000數(shù)模轉(zhuǎn)換器、模擬手動(dòng)切換器、ADA100-A4S模擬有源音分等節(jié)點(diǎn)輸入輸出端進(jìn)行可視化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。

（二）解決方案及核心設(shè)備功能：

1.通過(guò)3臺(tái)InfomediaEA-AI808、1臺(tái)EA-DI808音頻網(wǎng)絡(luò)路由設(shè)備將所有節(jié)點(diǎn)音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)后輸出至監(jiān)控服務(wù)器的系統(tǒng)軟件，其主要功能有：

配置兩個(gè)CobraNet網(wǎng)口，利用CobraNet技術(shù)實(shí)現(xiàn)一根以太網(wǎng)線上傳輸雙向64路高質(zhì)量、低延遲、無(wú)損音頻信號(hào)傳輸；

同時(shí)配置一個(gè)IP網(wǎng)口，利用IP?audio技術(shù)將音頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成音頻流，實(shí)現(xiàn)IP網(wǎng)絡(luò)上多路音頻的監(jiān)聽(tīng)、監(jiān)測(cè)和傳輸；

每個(gè)端口都帶有DSP能力，可提供信號(hào)增益控制、表頭計(jì)算監(jiān)測(cè)功能；

面板表頭顯示及通過(guò)IP網(wǎng)路實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)顯示及監(jiān)測(cè)；

掉電路由保存及上電自動(dòng)恢復(fù)；

通過(guò)介質(zhì)轉(zhuǎn)換器，支持單模、多模光纖，可傳輸2公里或遠(yuǎn)達(dá)數(shù)十公里的距離；

可連接雙交換機(jī)，保證整個(gè)系統(tǒng)無(wú)單故障點(diǎn)；

XLR平衡模擬和AES/EBU數(shù)字音頻輸入輸出接口，每路可選；

+24dBu滿度電平，平進(jìn)平出；

雙熱備份電源；

2.通過(guò)一臺(tái)網(wǎng)由KL-W800Series以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集控制器將四個(gè)直播室溫度、濕度等實(shí)時(shí)狀態(tài)信息傳輸給監(jiān)控服務(wù)器系統(tǒng)控制軟件，其主要功能及參數(shù)為：將多通道傳感器信號(hào)無(wú)縫的過(guò)渡到各類型以太網(wǎng)中，服務(wù)器端可以通過(guò)任何支持標(biāo)準(zhǔn)MODBUSRTU協(xié)議的軟件與遠(yuǎn)端的任意節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)傳感器信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)交流。同時(shí)設(shè)備具有2個(gè)擴(kuò)展智能串口，可以方便地配接智能串口設(shè)備，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與遠(yuǎn)端串口設(shè)備的數(shù)據(jù)交換。

設(shè)備參數(shù)：

多通道采集模擬、數(shù)字量

模擬量/繼電器輸出

1個(gè)10/100M以太網(wǎng)口、2個(gè)RS-232或RS-485串口（DB9）

以太網(wǎng)口和真實(shí)串口通過(guò)虛擬串口工具軟件設(shè)置透?jìng)鞴δ?/p>

提供客戶動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)以便二次開(kāi)發(fā)

10/100M以太網(wǎng)自適應(yīng)，可設(shè)置RS-232或RS-485通訊波特率9600至115200bps

透?jìng)鲾?shù)據(jù)長(zhǎng)度小于3500B/次，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間小于1秒

3.用3臺(tái)InfomediaADA100-A4S將三個(gè)頻率模擬終端輸出信號(hào)分發(fā)給相應(yīng)播出通路：數(shù)字電視、光纖、微波、網(wǎng)站、慢錄站等，并同時(shí)通過(guò)面板監(jiān)測(cè)其狀態(tài)，其主要功能及參數(shù)：

提供掉電直通能力,掉電時(shí),A組輸入與A組1出直通,B組輸入與B組1出直通

可以在面板選擇顯示/監(jiān)聽(tīng)所有輸入輸出信號(hào)

可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)顯示/監(jiān)聽(tīng)所有輸入輸出信號(hào)

所有輸出信號(hào)反饋采集檢測(cè),最大程度保證對(duì)輸出信號(hào)檢測(cè)的可信程度

雙冗余電源熱備份,前面板和網(wǎng)絡(luò)指示雙電源狀態(tài)

內(nèi)置蜂鳴器，可主機(jī)報(bào)警GPIO可輸出報(bào)警信號(hào)，面板報(bào)警啞音鍵可禁止蜂鳴器和GPIO報(bào)警輸出，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)報(bào)警

可通過(guò)RS232或網(wǎng)絡(luò)校時(shí)

模擬信號(hào)提供-12dB~+12dB的增益變換能力，數(shù)字輸入內(nèi)置SRC

音頻信號(hào)分配電路純硬件實(shí)現(xiàn),無(wú)任何軟件介入,提供高可靠性

4.部署2臺(tái)H3CS3100千兆交換機(jī)將上述網(wǎng)絡(luò)信號(hào)接入網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)整個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)音頻信號(hào)網(wǎng)絡(luò)化，同時(shí)也將監(jiān)控服務(wù)器加入此工作域中，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)性。H3CS3100主要功能及參數(shù)：

二層可堆疊全雙工智能交換機(jī)10/100/1000Mbps傳輸速率19.2Gbps背板帶寬13.2Mpps包轉(zhuǎn)發(fā)率8KMAC地址表支持

27個(gè)非模塊化端口且每個(gè)端口支持4個(gè)QOS輸出隊(duì)列

支持4K個(gè)符合IEEE802.1Q標(biāo)準(zhǔn)的VLAN

支 持 802.1p/DSCP/ip-precedence優(yōu) 先 級(jí) 、WRR、HQ+WRR隊(duì)列調(diào)度算法支持雙向端口限速

IGMPv1/v2/v3Snooping組播管理

支持命令行接口（CLI）、Telnet、Console口配置/SNMP/iMC網(wǎng)管系統(tǒng)/WEB網(wǎng)管/系統(tǒng)日志/安全管理/用戶分級(jí)管理和口令保護(hù)/端口安全/端口＋MAC綁定/Guest VLAN/IEEE802.1X認(rèn)證/集中MAC地址認(rèn)證/SSH2.0網(wǎng)絡(luò)管理

（三）系統(tǒng)軟件

我們采用InfomediaControlMaste作為實(shí)現(xiàn)此次監(jiān)控服務(wù)器軟件系統(tǒng)集成。ControlMaster和其他總控系統(tǒng)不同之處在于，它的架構(gòu)不依賴于具體的硬件產(chǎn)品，獨(dú)創(chuàng)性地采用“內(nèi)核+驅(qū)動(dòng)”的方式實(shí)現(xiàn)控制和監(jiān)測(cè)功能。通過(guò)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)軟件把硬件集成進(jìn)ControlMaster系統(tǒng)中。這就類似于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)（OS），擴(kuò)展性非常強(qiáng)。其主要功能有：

信號(hào)路由控制：對(duì)多廠商的矩陣以及網(wǎng)絡(luò)音頻路由系統(tǒng)進(jìn)行切換控制，人工及自動(dòng)切換。提供智能四選一設(shè)備用于緊急切換，智能備份

音頻信號(hào)監(jiān)測(cè)：各種設(shè)備均帶網(wǎng)絡(luò)接口，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的音頻設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包含VU表、PPM表、相關(guān)表、李薩如圖形等

開(kāi)路信號(hào)監(jiān)測(cè)：對(duì)FM/AM信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)監(jiān)測(cè)，對(duì)解調(diào)音頻的各種幅度表和相位表進(jìn)行監(jiān)測(cè)

信號(hào)分配：專門研發(fā)生產(chǎn)的帶網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)的數(shù)字模擬音分，無(wú)源數(shù)字一分二

信號(hào)傳輸：支持MADI總路線、CobraNet網(wǎng)絡(luò)、IP音頻、ES音頻，統(tǒng)一控制

音視頻慢錄：四選一、音分等設(shè)備都帶音頻編碼成IP流的功能，只需要接上電腦式NAS存儲(chǔ)設(shè)備，即可直接將音頻記錄成文件，還可以記錄各個(gè)表頭數(shù)據(jù)

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)：各個(gè)設(shè)備的工作狀態(tài)、電路異常、溫度、電源的狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，包括各類音頻設(shè)備以及IT設(shè)備

支持各種傳感器，能對(duì)任意地點(diǎn)的溫度、濕度、電壓、電流等各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)

故障分析處理：根據(jù)物理連線和設(shè)備內(nèi)部連接關(guān)系自動(dòng)定位信號(hào)故障源點(diǎn)，并提供預(yù)案處理

主控監(jiān)測(cè)軟件即Monitor軟件具有強(qiáng)大的功能，實(shí)際上它也是總控系統(tǒng)內(nèi)日常使用頻率最高的軟件模塊。所有的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)、監(jiān)聽(tīng)、監(jiān)視以及故障定位、應(yīng)急處理都是在Monitor模塊中完成的。下面為可視化監(jiān)控系統(tǒng)截圖：

三、系統(tǒng)總結(jié)

（一）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能總結(jié)

1.對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的音頻信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，包括直播間信號(hào)、轉(zhuǎn)播信號(hào)、衛(wèi)星信號(hào)。監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括音頻信號(hào)的峰值、有效電平、相位等，并對(duì)信號(hào)異常進(jìn)行判斷和報(bào)警。

2.對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的音頻信號(hào)進(jìn)行智能化監(jiān)聽(tīng)。

3.實(shí)現(xiàn)故障狀況下的自動(dòng)緊急處理。

4.對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行智能化故障分析和判斷。

5.對(duì)所有關(guān)鍵音頻設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和預(yù)警。

6.實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)信號(hào)傳輸系統(tǒng)的圖形化監(jiān)測(cè)，通過(guò)大屏幕顯示各種報(bào)警信息、通知信息等。

（二）系統(tǒng)建設(shè)完全達(dá)到預(yù)期設(shè)計(jì)要求，不僅解決了相關(guān)的播出監(jiān)測(cè)問(wèn)題，同時(shí)還相當(dāng)于增加了一套播出系統(tǒng)矩陣，當(dāng)正常播出通道出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可以迅速安全切換至此系統(tǒng)播出，緩解了值班員值機(jī)壓力，使播出系統(tǒng)冗余度、安全性、可視化、穩(wěn)定性得到進(jìn)一步增強(qiáng)。該系統(tǒng)建成至今已經(jīng)安全運(yùn)行近3年時(shí)間，順利完成了“黨的十八大”、“全國(guó)兩會(huì)”、“東盟峰會(huì)”等重大播出任務(wù)，我們將繼續(xù)完善該系統(tǒng)使其運(yùn)行更可靠順暢。

（作者單位：柳州廣播電視臺(tái)）