廣播監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)探討

劉 潔

（黔西南廣播電視臺，貴州 興義 562400）

0 引 言

傳統(tǒng)的廣播監(jiān)測系統(tǒng)功能比較簡單，主要體現(xiàn)在監(jiān)測電平大小、信號有無等內(nèi)容上，監(jiān)測的節(jié)點也多為總控信號的開路和閉路監(jiān)測，對于設(shè)備運行情況、運行環(huán)境及信號的全過程監(jiān)測等較少涉及，無法對整個播出系統(tǒng)的狀態(tài)進行監(jiān)測，對于故障的處理和判斷不能提供精準信息，不能對故障進行分析和歸檔，對廣播系統(tǒng)運行維護的支撐能力有限[1]。

隨著黔西南廣播電視臺廣播系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動化升級改造完成，原有的很多系統(tǒng)已由原有的單一物理鏈路轉(zhuǎn)為復(fù)雜的邏輯信道，靠傳統(tǒng)的簡單耦合和信號分配的監(jiān)測系統(tǒng)已然不能有效發(fā)現(xiàn)問題，已經(jīng)不能滿足安全播出的需要。為保證廣播系統(tǒng)的安全運行，必須建設(shè)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)相適應(yīng)的，具有分析、判斷、態(tài)勢感知能力，符合未來廣播發(fā)展的監(jiān)測系統(tǒng)，以減少黔西南廣播電視臺因人手不足和技術(shù)能力有限而帶來的安全播出隱患，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1 系統(tǒng)建設(shè)總體要求

國家廣播電視總局在2021 年國際廣播電視信息網(wǎng)絡(luò)會上提出，各電視臺要強化傳輸保障和監(jiān)測監(jiān)管，優(yōu)化智慧廣電安全保障體系，強調(diào)要通過應(yīng)用智能化新技術(shù)實現(xiàn)智慧化的安全態(tài)勢感知，對系統(tǒng)進行研判分析，風(fēng)險預(yù)警。因此，廣播監(jiān)測系統(tǒng)必須具有如下能力[2]。

（1）全面的信息收集和承載能力。系統(tǒng)要能全方位、多角度地對音頻、業(yè)務(wù)系統(tǒng)軟硬件運行狀態(tài)、動力環(huán)境、IT 資產(chǎn)及中間件等方面進行實時信息的統(tǒng)一收集。

（2）強大的分析能力。系統(tǒng)應(yīng)能綜合多個設(shè)備的運行狀態(tài)，設(shè)備及鏈路的優(yōu)先級，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的策略模板，及時對系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)進行研判，并進行預(yù)警。

（3）明晰、迅速的顯示和報警功能。系統(tǒng)要能夠?qū)⒏鱾€設(shè)備設(shè)施的運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)內(nèi)部邏輯通道、各節(jié)點音頻數(shù)據(jù)、動環(huán)系統(tǒng)狀態(tài)進行圖形化的實時顯示，提供故障節(jié)點、原因分析和判斷，運行情況有異時進行聲光報警，并可根據(jù)權(quán)限配置，以短信、微信、電話等多種方式通知相關(guān)人員。

（4）智能化的智慧溯源功能。系統(tǒng)需可集中調(diào)閱至少一個月的監(jiān)控視頻、通道音頻、操作日志、播出日志以及故障告警記錄等多維度信息，便于事后溯源，提升運行維護管理能力。

2 系統(tǒng)功能總體規(guī)劃

結(jié)合黔西南廣播電視臺的實際情況，建設(shè)一套符合現(xiàn)代廣播的運維系統(tǒng)，一是要實現(xiàn)任務(wù)進度、運維檢測等數(shù)字化、流程化、可視化；二是要對各設(shè)備狀態(tài)、工作流程進行集中采集、匯總、分析、診斷與追溯，深度融合制播業(yè)務(wù)與運維服務(wù)，實現(xiàn)全流程智能、智慧管理，確保業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運行?；谏鲜隹紤]，新建成的廣播監(jiān)測系統(tǒng)將涵蓋數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、監(jiān)測業(yè)務(wù)呈現(xiàn)、工作流多端分發(fā)等板塊，通過各模塊的分工、協(xié)作機制，完成全域監(jiān)測和綜合分析[3]。廣播監(jiān)測系統(tǒng)整體框架如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊圖

2.1 音頻監(jiān)測模塊

音頻監(jiān)測模塊可按頻率、按設(shè)備節(jié)點進行音頻數(shù)據(jù)的采集。在IP 化音頻（Audio over IP，AoIP）模式下，音頻數(shù)據(jù)能無損地進行復(fù)制，通過AoIP 架構(gòu)下的監(jiān)測系統(tǒng)，可在不影響制播系統(tǒng)正常運行的情況下完成音頻信號從發(fā)生、播出到分發(fā)的全過程監(jiān)測和監(jiān)聽。通過實時頻譜、李薩如曲線顯示等方式標識音頻信號的實時狀態(tài)；通過對每節(jié)點信號進行對比，調(diào)取各節(jié)點環(huán)節(jié)音頻進行監(jiān)聽等，及時發(fā)現(xiàn)問題和告警，標識故障音頻。

2.2 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模塊

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測模塊全面采集系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的軟硬件運行情況。各設(shè)備節(jié)點支持獨立的多通道VU 顯示，可根據(jù)系統(tǒng)信號走向，顯示系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的工作狀態(tài)及鏈路工作情況，對每個設(shè)備以獨立的機柜設(shè)計，模擬設(shè)備實際位置，在故障時可突出顯示故障鏈路和設(shè)備或出錯軟件，以快速定位故障點[4]。

2.3 機房動環(huán)監(jiān)測模塊

動環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)通過對機房整體運行環(huán)境、動力設(shè)備、在網(wǎng)設(shè)備運行環(huán)境狀態(tài)等進行監(jiān)測，對溫度、濕度、電壓、電流、煙霧等對設(shè)備運行影響較大的參數(shù)進行采集，及時發(fā)現(xiàn)運行情況的變化，提醒運行維護人員進行查看和處置，避免故障或安全事故的發(fā)生。

2.4 IT 基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測模塊

IT 基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測模塊對廣播系統(tǒng)內(nèi)所有的IT基礎(chǔ)設(shè)施如服務(wù)器、交換機、路由器、防火墻等進行監(jiān)測和分析，主要以系統(tǒng)性能、安全漏洞、網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測等為監(jiān)控目標，收集整理需要的相關(guān)數(shù)據(jù)如性能指標、事件日志、配置信息，數(shù)據(jù)流量等，實時評估系統(tǒng)當前的狀態(tài)和潛在風(fēng)險，發(fā)生異常事件時告警，為運行維護人員采取必要的措施來改善其性能和可靠性做預(yù)警和參考[5]。

2.5 智能分析及告警模塊

智能分析及告警模塊通過對所有信號的多模態(tài)化處理和分析構(gòu)建向量知識庫，對系統(tǒng)運行的態(tài)勢進行預(yù)測，從而對可能產(chǎn)生的故障進行智能化的預(yù)警；對臨時發(fā)生的故障進行智能分析，通過對比模型等準確定位故障參考點，最后可通過預(yù)先定義的故障分級和分發(fā)機制，將對應(yīng)的信息發(fā)送到不同的員工。

2.6 記錄及溯源模塊

記錄及溯源模塊通過慢錄系統(tǒng)對各監(jiān)控節(jié)點的音頻進行錄制，視頻監(jiān)控系統(tǒng)記錄整個運行及操作過程，并對各設(shè)備操作日志、故障記錄的記錄歸檔管理，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的全流程、全方位的記錄，便于在問題發(fā)生時進行溯源和分析。

3 系統(tǒng)平臺搭建

整個技術(shù)平臺支持簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（Simple Network Management Protocol，SNMP）、IP 化 語音（Voice over IP，VoIP）、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口（Network Device Interface，NDI）、應(yīng)用程序接口（Application Programming Interface，API）、超文本傳輸協(xié)議（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP）、RS-485 等接口和協(xié)議，采用微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計，通過安全隔離和冗余備份，具備獨立數(shù)據(jù)源監(jiān)測訪問能力，不直接訪問數(shù)據(jù)庫，以提升安全管理，在不改變播出鏈路的條件下實現(xiàn)跨平臺部署，在PC 端和手機移動端上實現(xiàn)全流程智慧監(jiān)測管理。平臺框架及技術(shù)平臺模塊設(shè)置如圖2 所示。

圖2 技術(shù)平臺模塊設(shè)置圖

3.1 整體平臺基礎(chǔ)架構(gòu)

平臺整體采用制播網(wǎng)分離架構(gòu)，通過數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，對制播網(wǎng)全流程設(shè)備、環(huán)境、信源及IT 設(shè)備進行監(jiān)測；采用業(yè)內(nèi)穩(wěn)定性較好的Linux 發(fā)行版本作為開發(fā)環(huán)境，采用supervisor 等技術(shù)手段，通過高可用、多機集群保障，實現(xiàn)無單一潰點；使各個核心監(jiān)控模塊服務(wù)化，每個服務(wù)模塊可以平行擴展或互為備份；可采用N+1 模式建設(shè)備份服務(wù)器，作為在網(wǎng)運行服務(wù)器的備份，在投資有限的情況下，最大限度地保證系統(tǒng)正常運行。

3.2 音頻監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)

音頻監(jiān)測系統(tǒng)通過IP 流數(shù)據(jù)復(fù)制的方式對直播系統(tǒng)、錄播系統(tǒng)、播出系統(tǒng)及慢錄系統(tǒng)的信號進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一匯總，應(yīng)用音頻路由器對信號源、空收信號、機頂盒播出信號等模擬音頻信號進行數(shù)字化及編碼處理并送到音頻服務(wù)器，由音頻服務(wù)器對所有音頻信號進行分析、錄制、呈現(xiàn)，可以直觀地對廣播系統(tǒng)的整體業(yè)務(wù)性能進行完整監(jiān)測。

3.3 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)由硬件運行狀態(tài)監(jiān)測和軟件運行狀態(tài)監(jiān)測組成。硬件監(jiān)測通過用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（User Datagram Protocol，UDP）的對接對信號接收、分配、轉(zhuǎn)換、調(diào)度等功能設(shè)備狀態(tài)進行采集，軟件部分則是對直播軟件、錄播軟件、播出軟件進行接口連接狀態(tài)、信號通道、播出、播表等狀態(tài)等進行采集，正常情況下以圖形方式直觀地展示各個廣播頻道的工藝流程中每個設(shè)備的工作狀況，以及各軟硬件模塊中運行的各種設(shè)備、接口、數(shù)據(jù)流的運行狀態(tài)。同時，對采集到的軟硬件數(shù)據(jù)，與正常狀態(tài)下的系統(tǒng)參數(shù)按預(yù)先設(shè)定的策略進行比較，從而得出系統(tǒng)運行情況，在異常時可呈現(xiàn)故障點，并可根據(jù)故障現(xiàn)象提出處理意見，可極大地提升運行維護人員對故障處理的精準性。

3.4 動環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)

動力環(huán)境監(jiān)測主要監(jiān)測電力系統(tǒng)、機房溫度、濕度、煙感、空調(diào)運行、人員出入及行為等信息。動環(huán)監(jiān)測系統(tǒng)由電力基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)管與動環(huán)監(jiān)測服務(wù)器對接，提供電流、電壓、電池運行狀態(tài)等電力運行數(shù)據(jù)，以監(jiān)測電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)；在機房或設(shè)備的相應(yīng)位置設(shè)溫度感應(yīng)、漏水檢測、煙霧感應(yīng)等設(shè)備（含傳感器和采集設(shè)備），將探頭感應(yīng)到的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，通過RS-485 協(xié)議將數(shù)據(jù)送給動環(huán)監(jiān)控服務(wù)器，就可以實現(xiàn)機房級或設(shè)備級運行環(huán)境安全的呈現(xiàn)；在關(guān)鍵部位設(shè)置攝像頭，既可以記錄重點部位的人員及行為，又可以通過動態(tài)偵測等技術(shù)實現(xiàn)對環(huán)境的管理。

3.5 IT 設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)

IT 設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)以IT 設(shè)備的網(wǎng)管數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，選擇合適的監(jiān)測工具和平臺，監(jiān)測服務(wù)器CPU、內(nèi)存、存儲及連接狀態(tài)，監(jiān)控路由器和交換機的丟包情況、Ping 響應(yīng)及帶寬使用情況，監(jiān)測防火墻的連通性等，實時監(jiān)測整個IT 系統(tǒng)的負載、流量及交換容量等，及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)瓶頸和安全漏洞，提高IT 基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性和性能。

4 結(jié) 語

隨著安全播出工作重要性的提升、廣播制播系統(tǒng)的不斷升級、廣播業(yè)態(tài)的不斷豐富，廣播與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合度不斷提高。要提高廣播系統(tǒng)穩(wěn)定性，必須建設(shè)一套技術(shù)先進、功能完善、能實時呈現(xiàn)系統(tǒng)運行情況，能快速定位遇到的問題、準確分析判斷故障的監(jiān)測系統(tǒng)，并通過技術(shù)手段對系統(tǒng)進行預(yù)測預(yù)警，進一步提高廣播制播系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性。