淺析北京電視臺播出中心集中監(jiān)控系統(tǒng)

李元序

【摘要】 伴隨著廣大群眾對精神文化要求的不斷提高，為滿足觀眾對于高質(zhì)量電視節(jié)目的觀看要求。電視臺高效安全不間斷的播出就變得尤其重要。正所謂“責任終于泰山”，對于電視臺播出中心來說，保證設備的正常運行，節(jié)目的正常播出是此項責任的重要表現(xiàn)。如何保證播出安全、防止不必要的事故發(fā)生，則是在播出一線的工作人員一直探討的問題。播出中心集中監(jiān)控系統(tǒng)的搭建為這個問題提供了一種解決方法，以期望為今后的工作提供幫助。本文介紹了北京電視臺播出中心集中監(jiān)控系統(tǒng)的設計思想、系統(tǒng)架構方案以及系統(tǒng)應用等方面內(nèi)容。

【關鍵詞】播出中心 信號監(jiān)控 系統(tǒng)構建

近年來，伴隨社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展廣大人民群眾對精神文化領域的要求也不斷提高，為滿足觀眾對于電視收看的要求，電視臺將一些頻道改為24小時播出。這就對電視臺的安全播出工作提出了挑戰(zhàn)。所謂“播出無小事”，在播出崗位上工作的同志除了具有較強的責任感外，還具有較高的業(yè)務水平及事故應急處理能力，但由于多種原因難以做到全面監(jiān)聽監(jiān)看。因此，本著以人為本的理念基礎，為確保電視臺安全高效的播出，北京電視臺搭建了播出中心集中監(jiān)控系統(tǒng)，以滿足安全播出工作需要。

一.播出中心集中監(jiān)控系統(tǒng)需求及設計

1.系統(tǒng)設計需求

集中監(jiān)控系統(tǒng)是將播出信號，時鐘信號，機房環(huán)境溫、濕度等影響播出安全的因素，集中在一起給予監(jiān)測，同時通過監(jiān)控系統(tǒng)的信息發(fā)布功能將多種監(jiān)控信息進行實時顯示，并將出現(xiàn)的問題通過聲光報警告知值班員，及時正確處置，確保安全播出。在以往的工作中，由于系統(tǒng)鏈路中設備繁多、接線密集，值班人員難以做到面面俱到，使用集中監(jiān)控系統(tǒng)既能夠?qū)@些因素進行綜合管理，也能節(jié)省值班人員時間提高工作效率。

集中監(jiān)控系統(tǒng)需要具有網(wǎng)絡化、具備開放協(xié)議性、硬件的模塊化及軟件化的特點，使設備能夠網(wǎng)絡中共同進行監(jiān)控、管理和靈活化的配置及易操作；采用智能化監(jiān)控的方法，實時監(jiān)測各個監(jiān)測點的信息變化，對異常信號進行報警；具備完善的日志功能，能對設備信息、監(jiān)控信息、錯誤信息等進行告警、發(fā)布、記錄、歸類、存檔，以方便值班、系統(tǒng)運維等人員進行查看分析等工作。

2.監(jiān)控系統(tǒng)硬件架構設計

集中監(jiān)控系統(tǒng)的應用架構采用模塊化設計，分別為機房環(huán)境監(jiān)測模塊、信號監(jiān)測模塊、聲光報警模塊、2選1檢測模塊、查詢和發(fā)布工作站五部分組成。

環(huán)境監(jiān)視模塊負責收集播出中心機房及相關工作區(qū)域的溫濕度信息；信號監(jiān)視模塊負責監(jiān)測各播出頻道的主備路播出信號；2選1監(jiān)測模塊對播出系統(tǒng)中的2選1切換器進行實時監(jiān)測和控制；聲光報警模塊通過報警燈閃爍和故障告警聲音的聯(lián)合報警，給予播出中心工作人員及時提醒；發(fā)出查詢工作站具有較為完善的日志功能和消息發(fā)布功能，能夠?qū)υO備提供的相關信息進行發(fā)布、記錄、歸類和存檔等，方便播出值班人員全面掌握播出系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

3.監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計

集中監(jiān)控系統(tǒng)軟件要以數(shù)字化、可視化的信息將收集來的設備、信號、流程以及工作環(huán)境等綜合信息，提供給播出一線工作人員。便于工作人員實時了解系統(tǒng)運行狀態(tài)，快速定位及處理系統(tǒng)故障，記錄和統(tǒng)計系統(tǒng)狀態(tài)信息等。

基于上述要求，我們對集中監(jiān)控軟件做了如下功能設計：

（1）軟件提供從系統(tǒng)圖、機架圖、機柜圖到板卡圖的分級監(jiān)控界面，通過可定制的圖形化監(jiān)控界面，直接關聯(lián)各類設備；自帶畫圖軟件，可以抽象關鍵節(jié)點、加強系統(tǒng)鏈路圖的直觀性。

（2）可隨時根據(jù)設備的變動情況自動更新設備信息；以多種組合顯示方式直觀多樣展現(xiàn)，包括設備布局圖、機柜圖、流程圖等。

（3）多種報警通知機制，支持聲光圖文、游動字幕提示等多種方式。具有日志記錄和查詢功能，要能記錄播出業(yè)務相關的信息，如：切換臺切換信息、矩陣信息及交叉點信息、播出切換記錄等。計算機基礎網(wǎng)絡的各種威脅、警告、報警信息，利于管理與查詢；提供聲、光等、短信、消息等報警方式；具備完善的權限管理機制；

（4）系統(tǒng)具有開放的控制協(xié)議并提供系統(tǒng)對外接口，允許第三方通過該協(xié)議或者接口實現(xiàn)與監(jiān)控系統(tǒng)中的對接，以保證未來全臺監(jiān)控平臺的統(tǒng)一建設。

二.播出中心集中監(jiān)控系統(tǒng)的建設

1.系統(tǒng)硬件建設

我們將播出中心集中監(jiān)控系統(tǒng)的核心設備布置在總控機房新建的兩組機柜中。兩組機柜分別配置了監(jiān)控系統(tǒng)的主備設備，其中包括匯聚分析服務器、信號收集服務器，信號檢測卡，核心交換機，存儲硬盤等設備（如圖1）。

北京臺使用的播出系統(tǒng)采用主備雙鏈路模式，主備播出信號相互獨立，因此分別在主備信號播出端口分別布置監(jiān)測采集點。監(jiān)控系統(tǒng)分別從各播出頻道的監(jiān)測節(jié)點采集所需信號并分別將信號送至檢測卡和信號監(jiān)視服務器中。信號檢測卡通過調(diào)用主數(shù)據(jù)服務器和碼流檢測服務器中的數(shù)據(jù)，對播出的主備信號進行檢測對比，檢測后結果通過監(jiān)控交換機送入信號收錄服務器中進行存儲。分析服務器通過調(diào)用收錄服務器中的信號檢測情況進行分析，如超過設定門限則向聲光報警模塊發(fā)出指令進行語音、信號燈閃爍及畫面報警框報警等提示。

監(jiān)控系統(tǒng)配置的2選1監(jiān)測模塊對播出系統(tǒng)中的2選1切換器進行實時監(jiān)測和控制。監(jiān)控模塊通過千兆以太網(wǎng)線與播出系統(tǒng)中的2選1板卡所在IQ機箱連接，將2選1的狀態(tài)信息發(fā)送給監(jiān)控系統(tǒng)。同時監(jiān)控系統(tǒng)會根據(jù)主備播出信號的檢測情況經(jīng)過綜合分析決定是否進行2選1鏈路切換，并反饋至播出控制臺的2選1面板顯示。

監(jiān)控系統(tǒng)中的環(huán)境監(jiān)視模塊負責監(jiān)測播出中心機房及和播出相關工作區(qū)域的溫濕度信息。我們在播出中心機房的主要區(qū)域安裝溫濕度采集器收集并顯示相關溫濕度信息。采集器將檢測到的溫濕度信息收集到相應模塊的交換機中再傳至核心監(jiān)控交換機交由匯聚分析服務器集群進行相應的分析，分析后將得到的信息在發(fā)布查詢工作站及監(jiān)視屏上顯示。

發(fā)出查詢工作站具有較為完善的日志功能，能夠?qū)υO備提供的相關信息進行記錄、歸類和存檔，如記錄信號質(zhì)量以及設備或信號出現(xiàn)錯誤時的信息等，從而方便播出值班人員對錯誤進行分析。

監(jiān)控系統(tǒng)通過千兆以太網(wǎng)網(wǎng)線進行連接，使各模塊之間可以相互通信，接受控制。

2.系統(tǒng)軟件建設

監(jiān)控軟件是監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分，不僅對播出系統(tǒng)的運行提供了數(shù)字化、可視化的信息，還可通過控制線或者以太網(wǎng)網(wǎng)線端口實現(xiàn)對設備狀態(tài)、處理信息的調(diào)用發(fā)布。

監(jiān)控系統(tǒng)軟件部分主要包含系統(tǒng)管理模塊和系統(tǒng)監(jiān)控模塊兩個模塊。

系統(tǒng)管理模塊是利用SNMP協(xié)議對整個監(jiān)控系統(tǒng)的設備進行管理，完成監(jiān)控系統(tǒng)軟件的部署，如監(jiān)控參數(shù)、監(jiān)控信息設置、用戶配置等。模塊定義了使用系統(tǒng)的部門、操作員權限；監(jiān)控可控的設備、系統(tǒng)圖表展示方式、運行數(shù)據(jù)庫服務器、接口服務器等配置。

使用SNMP服務設置所需要監(jiān)控的設備，在界面上配置子服務的起始端口（第一個UDP端口號），系統(tǒng)會根據(jù)子服務器數(shù)量依次自動生成其他端口號。通過服務設置窗口可以查看當前每個子服務所監(jiān)控的設備；若系統(tǒng)內(nèi)有待分配設備，則可選中某個進程，雙擊設備進行分配將該進程添加到監(jiān)控表中；也能通過設置的自動分配按鈕，將設備情況和任務數(shù)自動分配。

根據(jù)配置表建立的數(shù)據(jù)檔案，構建出的設備、信號之間的關聯(lián)關系，定義每一個節(jié)點的監(jiān)控信息（這里的節(jié)點定義包括視音頻處理板卡、計算機網(wǎng)絡設備、信號源、環(huán)境信息等）。通過SNMP進行訪問設置。在設置中定義SNMP協(xié)議的版本、端口號、讀寫名稱、狀態(tài)檢測等信息。為系統(tǒng)從MIB中讀取數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)根據(jù)MIB文件讀出節(jié)點可支持的狀態(tài)監(jiān)控參數(shù)，并將參數(shù)信息在設備監(jiān)控參數(shù)界面上顯示。該界面配置節(jié)點的具體監(jiān)控閥值信息（如圖2）；左右為所有監(jiān)控設備的樹形結構，右側為選中節(jié)點的監(jiān)控參數(shù)設置。

系統(tǒng)管理模塊中，還能配置Tally服務和報警指示設置。通過配置的Tally服務器，使Tally服務器可以控制矩陣及關聯(lián)信號源設備，能夠讓值班人員更加清晰的查看所監(jiān)視的服務內(nèi)容。報警指示設置可以配置不同的LED指示燈，報警聲音等信息輔助值班人員，不同的指示燈和報警聲音代表不同警告出處，同時可以配置系統(tǒng)共用幾個報警指示。

系統(tǒng)監(jiān)控模塊提供用戶監(jiān)控系統(tǒng)的直觀展示界面以及自定義監(jiān)控參數(shù)設置、告警信息處理、日志查看等。界面中由實時監(jiān)控、日志查看、設備資產(chǎn)、統(tǒng)計報表、配置管理等幾個部分組成。實時監(jiān)控提供系統(tǒng)總信息的不同展示方式，通過不同導航途徑可得到設備狀態(tài)和網(wǎng)絡狀態(tài)、信號狀態(tài)等。設備資產(chǎn)在實時監(jiān)控下選中的設備資產(chǎn)信息。日志查看可查看所有告警信息、日志等。配置管理主要是部署監(jiān)控模塊的運行環(huán)境，主要是包括客戶自定義參數(shù)，讓值班員可以根據(jù)自我習慣來個性化定義報警方式、顯示方式等（如圖3）。

當系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，監(jiān)控模塊界面中會彈出提示框，且出現(xiàn)的該信息會在告警信息未處理。未處理信息欄中將會顯示故障發(fā)生的時間、名稱、級別、內(nèi)容、類型等，以幫助值班人員判斷和處理。監(jiān)控系統(tǒng)還提供對于事件的統(tǒng)計和查詢，以方便對故障的總結，為系統(tǒng)改進提供依據(jù)。

三.播出中心集中監(jiān)控系統(tǒng)使用的技術

集中監(jiān)控系統(tǒng)在信號異常檢測、二選一倒換控制，聲光聯(lián)合報警和報警顯示方面等方面進行了技術加強，以確保系統(tǒng)的高可靠高效運行。

1.信號異常檢測技術

信號異常狀態(tài)檢測包括高標清同播播出系統(tǒng)和標清播出系統(tǒng)的SDI信號。視頻信號的檢測項目除了包括靜幀、黑場、彩條、彩場、信號丟失、臺標異常等常見問題，還加入了主備播出視頻信號的對比、聲畫聯(lián)合檢測等內(nèi)容；音頻聲道檢測包括靜音、聲道反向等內(nèi)容。

節(jié)目播出畫面往往都包括角標、時鐘、底拉字幕等頻道包裝內(nèi)容及效果，這些元素通常位于畫面的四周。為了防止這些元素對播出換面異常狀態(tài)的檢測造成干擾，針對這種情況，開發(fā)使用了自定義區(qū)域檢測技術。根據(jù)各頻道播出內(nèi)容及使用頻道包裝效果的情況，自定義播出畫面的檢測區(qū)域。

在節(jié)目播出中常常會遇到由于解說需要讓畫面處于靜止狀態(tài)。出現(xiàn)這種情況是傳統(tǒng)的檢測機制會發(fā)出視頻靜幀的報警造成誤判。為了減少這種誤報，開發(fā)使用了聲畫聯(lián)合報警技術。根據(jù)各播出頻道節(jié)目內(nèi)容的歸納，將聲畫聯(lián)合報警的門限分別做出設定，即當音頻正常播出畫面靜止的時間在門限時長內(nèi)，監(jiān)控系統(tǒng)將不會判定此種現(xiàn)象為視頻靜幀。

主備播出視頻信號對比技術是通過對兩個不同播出信號播出的視頻內(nèi)容進行逐幀對比，以判斷主備播出是否出現(xiàn)異常。將播出畫面進行區(qū)域劃分，統(tǒng)計區(qū)域內(nèi)提取出來的每幀信息，然后將兩路信號的統(tǒng)計信息進行比較，就可以判斷信號內(nèi)容是否一致，不一致發(fā)生的時間，不一致畫面的位置在哪兒。

2.高可靠二選一倒換控制

二選一倒換控制基于播出系統(tǒng)的二選一設置，當單一源或者單一鏈路發(fā)生故障時，監(jiān)控系統(tǒng)會通過SNMP觸發(fā)二選一切換開關進行倒換。二選一倒換控制策略按照以下設置，a.人工優(yōu)先，b.單向倒換，c.人工恢復。同時，當二選一倒換發(fā)生倒換時，在監(jiān)控系統(tǒng)及播出系統(tǒng)的二選一切換開關上都會有相應的顯示，提示工作人員現(xiàn)在選用的播出視源和播出鏈路。系統(tǒng)支持兩種模式：自動倒換模式，人工模式。

3.平臺綜合報警管理與展現(xiàn)

平臺綜合報警管理主要包括：報警門限及條件的綜合設置，視音頻信號及溫濕度信號的監(jiān)視任務，信號節(jié)點和設備的拓撲關系及接口輪詢，報警結果展現(xiàn)等。

由平臺設置的播出系統(tǒng)鏈路中各節(jié)點的監(jiān)測參數(shù)。對于不同頻道的節(jié)目內(nèi)容和業(yè)務需求的綜合分析，結合實際情況對不同頻道的監(jiān)視參數(shù)分別設置報警門限。對于溫濕度監(jiān)測信號也采取相同的設置方法，根據(jù)不同機房不同區(qū)域的要求設置相應的報警參數(shù)。生成的監(jiān)測信息派發(fā)給對應的板卡和分析服務器。當板卡按照設定的門限參數(shù)對信號節(jié)點進行檢測出現(xiàn)異常、數(shù)據(jù)分析服務器根據(jù)既定策略進行分析，分別將告警信息上報給系統(tǒng)平臺，形成系統(tǒng)的報警信息。

監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)要求對二選一、溫濕度、信號監(jiān)測卡、時鐘系統(tǒng)等各設備進行狀態(tài)查詢及監(jiān)控。各設備通過主動消息的發(fā)送機制，將事件消息發(fā)送至監(jiān)控系統(tǒng)接口服務端，由該服務端分析事件后記錄在數(shù)據(jù)庫中。由于事件的特殊性，和網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)的環(huán)境所限，不可避免的導致個別事件消息無法及時被接口服務端接收處理，造成事件漏報的出現(xiàn)。為避免事件消息的丟失，最大程度的解決監(jiān)控系統(tǒng)對各待監(jiān)控設備報警的漏報，系統(tǒng)還添加了事件輪詢機制，該機制原理是每間隔一段時間向各監(jiān)控設備主動查詢一次其狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常后，及時更新監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，提高事件報警監(jiān)控的準確性。

發(fā)布終端采用CAD工程圖和定制拓撲圖形式直觀展示信號狀態(tài)，對播出系統(tǒng)信號路由的監(jiān)看（包括交叉點、P/P、鍵填充、鍵引用、AUX引用、包裝圖文等），結合信號鏈路進行狀態(tài)展示。當監(jiān)控系統(tǒng)得到報警信息時，發(fā)布終端提供豐富的報警處理提示方法，如多畫面提示框報警、聲光報警、web網(wǎng)頁信息提示等。

由于發(fā)布終端是基于Web網(wǎng)頁功能來實現(xiàn)的，發(fā)布模板制作、模板發(fā)布、發(fā)布工作站管理、信息查詢、資產(chǎn)管理、系統(tǒng)管理、自定義信號鏈路圖界面、節(jié)點檢測，故障上溯、設備及環(huán)境狀態(tài)監(jiān)控、實時在線的SDI信號、同步信號的監(jiān)測等重要系統(tǒng)信息均可通過Web網(wǎng)頁體現(xiàn)和操作，內(nèi)容清晰、明了，操作簡單方便。

四.結論

在對電視節(jié)目播出要求不斷提高的今天，北京臺播出機房始終以安全播出為首位。播出中心集中監(jiān)控系統(tǒng)是根據(jù)北京臺播出中心自身特點設計搭建，而系統(tǒng)的應用為安全播出又增加了一層保障。雖然監(jiān)控系統(tǒng)仍有不完善的地方，但隨著電視監(jiān)控技術的不斷發(fā)展，監(jiān)測精度水平的提高會幫助我們不斷改進此系統(tǒng)，使其更加智能化、人性化。同時，這也是我們不斷追求的目標。B&P

參考文獻

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