人工智能賦能的廣播電視播出業(yè)務(wù)綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

◎曾劍鋒

(云浮市融媒體中心，廣東 云浮 527300)

目前國內(nèi)各個(gè)融媒體中心應(yīng)用的廣播電視安全管理系統(tǒng)還存在著軟硬件不匹配、故障預(yù)警信息反饋不及時(shí)，以及節(jié)目播出數(shù)據(jù)無法準(zhǔn)確反饋等問題，從而影響了廣播電視節(jié)目播出質(zhì)量。而人工智能技術(shù)賦能的廣播電視安全播出綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用可以解決上述問題，借助人工智能技術(shù)的智慧識別、智慧監(jiān)測和智慧反饋功能，可以實(shí)現(xiàn)廣播電視播出各項(xiàng)業(yè)務(wù)的綜合管理，能向節(jié)目播出單位智慧反饋預(yù)警信息，監(jiān)測播出系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，對節(jié)目播出中可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行精準(zhǔn)分析，更好地滿足廣播電視播出業(yè)務(wù)管理的需要[1]。為了保障電視播出業(yè)務(wù)的順利進(jìn)行，人工智能技術(shù)需要融入到廣播電視節(jié)目“采、編、播、制、存、管”的全過程，需要應(yīng)用人工智能技術(shù)加大對廣播電視節(jié)目的安全監(jiān)控與播放管理力度，確保智能系統(tǒng)能及時(shí)處置各種安全播放風(fēng)險(xiǎn)事件。

一、相關(guān)技術(shù)概述

該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程中需要應(yīng)用到以下五種技術(shù)。一是人工智能技術(shù)。人工智能(Artifical Intelligence)，簡稱AI，是用于研究、開發(fā)用于模擬、延伸和拓展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)，主要包括機(jī)器人自動控制、語言處理、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等技術(shù)。該技術(shù)是基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、人機(jī)交互、深度學(xué)習(xí)，賦予廣播電視播出業(yè)務(wù)綜合系統(tǒng)精準(zhǔn)感知、精準(zhǔn)探察、智能識別、邏輯思考和預(yù)測分析的技術(shù)機(jī)制，具有精準(zhǔn)探察系統(tǒng)故障、分析系統(tǒng)運(yùn)行問題、判斷系統(tǒng)故障原因的能力。二是廣播電視業(yè)務(wù)安全播出指揮調(diào)度技術(shù)。該技術(shù)主要是用于避免廣播電視播出過程中出現(xiàn)突發(fā)事件，提高廣播電視業(yè)務(wù)綜合管理系統(tǒng)的安全性和可靠性。主要應(yīng)用于廣播電視播出業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)采集、分析和匯總過程，將數(shù)據(jù)匯集在控制中心，由控制中心負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)統(tǒng)一處理，為突發(fā)事件的預(yù)警處理提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)。該技術(shù)也能將中央指揮系統(tǒng)的調(diào)度指令快速傳輸?shù)接嘘P(guān)播出單位，由播出單位快速做出決策。安全播出指揮調(diào)度技術(shù)依靠數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸指令，在保障信號指令快速傳輸?shù)耐瑫r(shí)，也能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享[2]。三是多通道控制技術(shù)。在廣播電視節(jié)目播出過程中應(yīng)用該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對廣播音頻和節(jié)目視頻信息的全流程記錄，還能將其他通道的廣播信號整合到同一個(gè)廣播通道中，也可以實(shí)現(xiàn)對多軌道子系統(tǒng)的系統(tǒng)化集成，對電視節(jié)目視頻錄像結(jié)果的實(shí)時(shí)監(jiān)測。四是高并發(fā)流查詢播放技術(shù)。該技術(shù)主要是對節(jié)目的音頻和視頻播放數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化采集與管理，并采用分布式存儲技術(shù)，保障并發(fā)流數(shù)據(jù)的安全傳輸和智能化查詢。五是播放業(yè)務(wù)綜合管理與監(jiān)測控制的系統(tǒng)集成技術(shù)。該技術(shù)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中需要借助傳感器向智能系統(tǒng)發(fā)送預(yù)警信息，然后傳感器借助API 接口與業(yè)務(wù)綜合管理系統(tǒng)對接，按照系統(tǒng)協(xié)議向中央控制系統(tǒng)發(fā)送日志記錄和預(yù)警信息，由中央控制系統(tǒng)進(jìn)行管理調(diào)度，借助智能顯示終端向技術(shù)人員發(fā)送故障分析報(bào)告和解決方案，協(xié)助技術(shù)人員做出決策。

二、人工智能賦能的廣場電視安全播出綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

本研究設(shè)計(jì)的廣播電視安全播出綜合管理系統(tǒng)是將人工智能技術(shù)融入安全管理系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)了智能管理模塊，研發(fā)了以下幾個(gè)新功能。第一，系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)對廣播電視節(jié)目播放數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測，具有系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測能力、節(jié)目播出信息記錄能力、節(jié)目內(nèi)容監(jiān)測能力。第二，系統(tǒng)要向播出單位實(shí)時(shí)反饋節(jié)目播放的監(jiān)測數(shù)據(jù)，具有智能反饋能力，向播出單位和相關(guān)技術(shù)人員實(shí)時(shí)反饋節(jié)目安全播出預(yù)警信息。第三，系統(tǒng)要將廣播電視節(jié)目播出業(yè)務(wù)綜合管理功能與調(diào)度指揮控制功能融合在一起，將這兩個(gè)功能模塊集中在統(tǒng)一的平臺上，確保廣播電視系統(tǒng)各項(xiàng)播出業(yè)務(wù)順利開展[3]。第四，系統(tǒng)要針對各融媒體中心和廣播電視播出平臺設(shè)置智能傳感器，在市、縣兩級融媒體平臺設(shè)置智能監(jiān)測終端，借助5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)通，將各級融媒體平臺節(jié)目播出業(yè)務(wù)匯聚到中央控制系統(tǒng)，對市、縣的管理調(diào)度網(wǎng)和電視監(jiān)測網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一管理控制[4]。第五，系統(tǒng)中的中央控制系統(tǒng)要發(fā)揮出業(yè)務(wù)自動匹配、播出數(shù)據(jù)自動監(jiān)測、預(yù)警信息智慧分析、資源統(tǒng)一調(diào)度的作用，設(shè)置API 接口與傳感器系統(tǒng)、廣播網(wǎng)、電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一聯(lián)通，實(shí)現(xiàn)智慧管理、智慧控制[5]。

三、人工智能賦能的廣播電視安全播出綜合管理系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)

本研究設(shè)計(jì)的人工智能賦能的廣播電視安全播出綜合管理系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)如圖1 所示。從圖1 可以看出，該系統(tǒng)由智能監(jiān)測系統(tǒng)、調(diào)度管理系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、5G 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成，人工智能模塊嵌入到中央控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)全系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)測、資源調(diào)度、故障預(yù)警和業(yè)務(wù)管理。在該系統(tǒng)中，智能監(jiān)測系統(tǒng)與傳感器系統(tǒng)連接，可以實(shí)現(xiàn)對廣播電視播放平臺的智能化監(jiān)測，能及時(shí)感知節(jié)目播放過程出現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)，對可能出現(xiàn)的故障快速監(jiān)測，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)回傳，供技術(shù)人員快速做出回應(yīng)。同時(shí)，5G 網(wǎng)絡(luò)與智能監(jiān)測系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)連接，為系統(tǒng)整體運(yùn)行提供網(wǎng)絡(luò)支持，應(yīng)用5G 網(wǎng)絡(luò)可以將智能監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)、音視頻數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)，由中央控制系統(tǒng)對節(jié)目播放數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)做出分析與判斷。最后，中央控制系統(tǒng)與調(diào)度管理系統(tǒng)緊密連接，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，判定節(jié)目的播出情況與系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)異常預(yù)警時(shí)會自動分析，判定故障問題，及時(shí)向技術(shù)人員發(fā)出預(yù)警信息，并自動做出決策，向調(diào)度管理系統(tǒng)發(fā)出指令，調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行模式和節(jié)目播放程序，快速應(yīng)對突發(fā)事故，保障節(jié)目的順利播放。智能顯示系統(tǒng)可以使技術(shù)人員快速接收中央控制系統(tǒng)發(fā)出的預(yù)警信息，了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)中央控制系統(tǒng)的判斷快速找到故障發(fā)生的節(jié)點(diǎn)，及時(shí)排除故障。

圖1 系統(tǒng)框架示意圖

四、系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

本研究設(shè)計(jì)的人工智能賦能的廣播電視安全播出綜合管理系統(tǒng)主要由中央控制系統(tǒng)、智能監(jiān)測系統(tǒng)、調(diào)度管理系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)、5G 網(wǎng)絡(luò)等子系統(tǒng)組成，通過對各個(gè)子系統(tǒng)的集成，保障系統(tǒng)整體功能的實(shí)現(xiàn)。

(一)中央控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中央控制系統(tǒng)是人工智能賦能的廣播電視安全播出系統(tǒng)的核心部件，人工智能模塊也嵌入在中央控制系統(tǒng)中，在具體設(shè)計(jì)中，需要應(yīng)用數(shù)字通訊協(xié)議、深度學(xué)習(xí)、情景感知、邏輯推理等技術(shù)，便于對節(jié)目播放過程中出現(xiàn)的各種復(fù)雜問題進(jìn)行快速分析。中央控制系統(tǒng)在引入了智能通信協(xié)議的基礎(chǔ)上，應(yīng)用API 接口、廣電數(shù)字通道進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，并設(shè)置了多層通信協(xié)議對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證和確認(rèn)。第一，API 是具有較高開放性的應(yīng)用程序編程接口，可以兼容多種操作指令和應(yīng)用程序，可以與不同的數(shù)據(jù)庫和通信網(wǎng)聯(lián)通，執(zhí)行多種編程任務(wù)與通信任務(wù)。中央控制系統(tǒng)的API 接口與智能監(jiān)測系統(tǒng)、調(diào)度管理系統(tǒng)聯(lián)通，一方面實(shí)現(xiàn)對各類監(jiān)測數(shù)據(jù)的編譯和分析，探察異常數(shù)據(jù)流；另一方面向調(diào)度控制系統(tǒng)發(fā)布程序指令，及時(shí)處理故障。第二，廣電數(shù)字通道是廣播電視節(jié)目的專用傳輸通道，與智能監(jiān)測系統(tǒng)接入可以對節(jié)目播放過程中數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測與記錄，在出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)傳輸流后可以快速發(fā)出預(yù)警，反饋給中央控制系統(tǒng)進(jìn)行處理。

(二)調(diào)度管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

調(diào)度管理系統(tǒng)是人工智能賦能的廣播電視安全播出綜合管理系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)，該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中需要應(yīng)用智能監(jiān)測技術(shù)完成對各類資源的調(diào)度，對節(jié)目播出計(jì)劃的控制。為了使該系統(tǒng)功能有效實(shí)現(xiàn)，調(diào)度管理系統(tǒng)需要與中央控制系統(tǒng)對接，應(yīng)用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議與中央控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，在程序控制上需要與中央控制系統(tǒng)的API 接口對接，便于對中央控制系統(tǒng)發(fā)出的各項(xiàng)操作指令精準(zhǔn)識別，快速執(zhí)行。在系統(tǒng)搭建過程中還要注重對數(shù)據(jù)來源信息渠道進(jìn)行拓展，除了要與廣電數(shù)字通道聯(lián)通外，還要與省、市、縣各級融媒體平臺進(jìn)行對接，能對省、市、縣各級融媒體平臺廣播電視節(jié)目的播出信息進(jìn)行匯總和管理，監(jiān)測節(jié)目播出流程，綜合管理節(jié)目播出業(yè)務(wù)，實(shí)現(xiàn)資源的統(tǒng)一調(diào)度，保障節(jié)目的順利播放。

(三)智能監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能監(jiān)測系統(tǒng)主要對廣播電視節(jié)目安全信息、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息、廣播音頻信息、電視信號、視頻內(nèi)容和各項(xiàng)播出資源的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息進(jìn)行采集、記錄，形成系統(tǒng)日志和節(jié)目播放監(jiān)測記錄報(bào)告向中央控制系統(tǒng)反饋。首先，智能監(jiān)測系統(tǒng)要具備異常數(shù)據(jù)流監(jiān)測和預(yù)警功能，與傳感器系統(tǒng)緊密關(guān)聯(lián)，通過數(shù)字通訊端口，對傳感器系統(tǒng)捕捉的異常轉(zhuǎn)播信號和數(shù)據(jù)流進(jìn)行監(jiān)測，能在第一時(shí)間形成預(yù)警信息快速傳輸給中央控制系統(tǒng)。為了保障數(shù)據(jù)信息的穩(wěn)定傳輸，可以采用RFID、NFC、CDMA/TDMA 等數(shù)字通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使中央控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收與傳輸?shù)玫奖Ｕ稀Ｆ浯?，智能系統(tǒng)在監(jiān)測到異常數(shù)據(jù)流和轉(zhuǎn)播信號時(shí)要對數(shù)據(jù)流的變化狀態(tài)和轉(zhuǎn)播信號變化情況進(jìn)行記錄，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)流的變化狀態(tài)和信號變化幅度確定預(yù)警對象，并分析導(dǎo)致數(shù)據(jù)流異常和信號轉(zhuǎn)播異常的原因，將分析結(jié)果同步傳輸?shù)街醒肟刂葡到y(tǒng)，由中央控制系統(tǒng)進(jìn)一步分析和預(yù)測。最后，智能監(jiān)測系統(tǒng)可以基于B/S 架構(gòu)實(shí)現(xiàn)具體的功能，應(yīng)用高并發(fā)流查詢播放技術(shù)對廣播電視信號進(jìn)行采集與分布式存儲，并借助巡檢通道電視圖像靜止檢測技術(shù)對采集與存儲的廣播電視信號進(jìn)行通道傳輸檢測，保障廣播電視信號的無損傳輸和高轉(zhuǎn)播。

(四)傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)

傳感器系統(tǒng)是人工智能賦能的廣播電視安全播出綜合管理系統(tǒng)的“感知器官”，可以借助分布在各播放平臺和融媒體中心的智能傳感器，對廣播電視播出系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)字信號傳播情況進(jìn)行監(jiān)測，能在轉(zhuǎn)播過程中實(shí)現(xiàn)對音頻信息、視頻信息和文本信息的記錄。本研究設(shè)計(jì)的傳感器系統(tǒng)具有兩種識別功能。一是針對廣播信號進(jìn)行監(jiān)測和記錄，主要識別數(shù)字廣播信號中的音頻信息。二是針對廣播電視信號進(jìn)行監(jiān)測和記錄，主要識別數(shù)字電視信號中的視頻信息，而文本信息屬于視頻信息的一部分，可以被數(shù)字電視信號傳感器捕捉和記錄。在系統(tǒng)應(yīng)用過程中，傳感器系統(tǒng)與智能監(jiān)測系統(tǒng)連接在一起，可以看作是智能監(jiān)測系統(tǒng)的功能延伸，借助各類數(shù)字信號傳感器、圖像傳感器、音頻傳感器實(shí)現(xiàn)對廣播電視播出的全流程記錄，給智能監(jiān)測系統(tǒng)提供持續(xù)不斷的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

(五)智能顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能顯示系統(tǒng)主要滿足技術(shù)人員系統(tǒng)維護(hù)、故障排除和播出單位的節(jié)目管理需求，借助智能顯示終端，技術(shù)人員可以通過顯示圖譜觀測到系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，可以清晰地看到廣播電視播放過程中可能發(fā)生故障的節(jié)點(diǎn)，也能及時(shí)收到預(yù)警信息，快速確定發(fā)生故障的地方，能使廣播電視播出清晰地顯現(xiàn)出來。首先，智能顯示系統(tǒng)需要與中央控制系統(tǒng)、調(diào)度管理系統(tǒng)對接，要并聯(lián)到局域網(wǎng)，要對中央控制系統(tǒng)發(fā)出的指令情況和調(diào)度管理系統(tǒng)的業(yè)務(wù)管理情況也能清晰呈現(xiàn)出來，便于技術(shù)人員對各項(xiàng)指令、預(yù)警信息、資源信息查詢和調(diào)用。其次，智能顯示系統(tǒng)要獲得國家廣電總局專門頒發(fā)的端口協(xié)議，獲得入網(wǎng)許可，能與省網(wǎng)、國網(wǎng)和公用網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通，賦予技術(shù)人員專業(yè)的系統(tǒng)操作權(quán)限，并進(jìn)行操作權(quán)限劃分，設(shè)置為高級權(quán)限、普通用戶權(quán)限，融媒體中心和播出單位可以賦予普通用戶權(quán)限，技術(shù)人員可以獲得高級權(quán)限，以便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)維管理。同時(shí)，智能顯示系統(tǒng)還要與5G 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接，使各類數(shù)據(jù)可以借助5G 網(wǎng)絡(luò)快速傳輸，提高系統(tǒng)的反應(yīng)效率。

五、系統(tǒng)應(yīng)用情況

為了驗(yàn)證人工智能賦能廣播電視安全播出綜合管理系統(tǒng)的性能和可靠性，選擇了地方融媒體中心推出的生活訪談節(jié)目進(jìn)行驗(yàn)證，由專業(yè)的技術(shù)驗(yàn)證人員負(fù)責(zé)對系統(tǒng)功能和運(yùn)行情況進(jìn)行評估。實(shí)驗(yàn)過程中，系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)信息和節(jié)目播出信息可以借助智能顯示系統(tǒng)快速精準(zhǔn)反映出來，人為對廣播電視信號增加了干擾，主要是通過放置信號干擾器對系統(tǒng)傳輸信號進(jìn)行高頻干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)的信號傳輸時(shí)斷時(shí)續(xù)，而智能監(jiān)測系統(tǒng)快速捕捉了異常信號，并匯總分析結(jié)果，判斷是信號源受到干擾導(dǎo)致節(jié)目無法正常播出，向中央控制系統(tǒng)發(fā)出了預(yù)警，中央控制系統(tǒng)經(jīng)過計(jì)算發(fā)出啟用備用網(wǎng)絡(luò)的操作指令，由調(diào)度管理系統(tǒng)執(zhí)行，啟用備用的光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號傳輸，由光纖網(wǎng)絡(luò)傳播廣播電視信號，信號能夠安全傳輸，保障節(jié)目正常播出，而這個(gè)“傳感器感知—智能監(jiān)測系統(tǒng)分析—中央控制系統(tǒng)決策”的過程僅用時(shí)1.3 秒，具有極高的反應(yīng)效率，可以從根本上保障廣播電視節(jié)目安全穩(wěn)定播出。

六、結(jié)語

在人工智能技術(shù)快速發(fā)展的背景下，本研究融入人工智能設(shè)計(jì)的廣播電視安全播出綜合管理系統(tǒng)具有極大的優(yōu)勢，不僅可以對廣播電視節(jié)目播出情況快速識別監(jiān)測，而且還能對節(jié)目信號傳輸過程中故障問題快速判斷，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證具有極高的反應(yīng)效率，能夠智能監(jiān)測、自主決策，快速解決廣播電視節(jié)目播放過程中出現(xiàn)的各種突發(fā)問題，具有廣闊的應(yīng)用前景，適用于各地融媒體中心，能保證廣播電視信號的安全穩(wěn)定傳輸。