基于云平臺的遠程智能電視整機質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)

摘" 要： 當前智能電視制造商為了降低生產(chǎn)和銷售成本，往往采取全球化生產(chǎn)的模式。如何保證不同地區(qū)生產(chǎn)的智能電視的質(zhì)量是制造商面臨的一個重要問題，對不同生產(chǎn)區(qū)域的智能電視進行遠程整機質(zhì)量檢測是解決這個問題的良好途徑?；诂F(xiàn)代云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術，設計一個基于云平臺的遠程智能電視整機質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由智能電視現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)、云端遠程監(jiān)控系統(tǒng)和用戶遠程監(jiān)控端三大部分組成。智能電視現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)通過樹莓派實現(xiàn)對遠程受控智能電視整機的日志、視頻、音頻、紅外等運行數(shù)據(jù)進行實時采集、轉(zhuǎn)換和上傳至云端，以及接收其監(jiān)測指令；云端遠程監(jiān)控系統(tǒng)接收樹莓派上傳的數(shù)據(jù)并進行展示、分析及存儲，和向遠程智能電視發(fā)出質(zhì)量監(jiān)測指令；用戶遠程監(jiān)控端允許質(zhì)檢員通過計算機和手機登錄云端對遠程智能電視進行質(zhì)量監(jiān)測。文中給出了系統(tǒng)的架構(gòu)、功能、硬件、軟件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設計，并在TCL自動化實驗室進行實驗測試，測試結(jié)果證明了系統(tǒng)設計的有效性。文章的設計為電視制造業(yè)的智能化發(fā)展提供了參考。

關鍵詞： 云平臺； 遠程監(jiān)測； 智能電視； 質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)； 樹莓派； 遠程指令控制

中圖分類號： TN941?34； TP31" " " " " " " " " " "文獻標識碼： A" " " " " " " " " " " 文章編號： 1004?373X（2025）04?0073?06

Remote smart TV set quality monitoring system based on cloud platform

ZHANG Chao1， 2， LU Xiangyan1

（1. School of Computer and Electronic Information， Guangxi University， Nanning 530004， China;

2. Shenzhen TCL Digital Technology Co.， Ltd.， Shenzhen 518000， China）

Abstract： Currently， smart TV manufacturers often adopt the global production model to reduce production and sales costs. How to ensure the quality of smart TVs produced in different regions is an important challenge for manufacturers. Remote quality inspection of smart TV set in different production regions is a good way to solve this problem. A remote smart TV set quality monitoring system based on cloud platform is designed based on modern cloud computing and Internet of Things （IoT） technology. The system is composed of three key components： smart TV field monitoring system， cloud?based remote monitoring system and user remote monitoring terminal. The smart TV field monitoring system can realize real?time acquisition， conversion， upload to the cloud and receive its monitoring instructions for log， video， audio， infrared and other operating data of the remote controlled smart TV set by means of Raspberry PI. The cloud?based remote monitoring system can receive the data uploaded by the Raspberry PI， display， analyze and store it， and issue quality monitoring instructions to the remote smart TV set. The user remote monitoring terminal can allow the quality inspector to log in to the cloud by the computer and mobile phone， so as to conduct the quality monitoring of the remote smart TV. The architecture， function， hardware， software and data structure of the system are presented in this paper. The experimental tests are carried out in TCL automation laboratory， and the testing results prove the effectiveness of the system design. This design can provide a reference for the intelligent development of TV manufacturing industry.

Keywords： cloud platform; remote monitoring; smart TV; quality monitoring system; Raspberry PI; remote instruction control

0" 引" 言

在制造業(yè)全球化背景下，智能電視生產(chǎn)廠商面臨巨大挑戰(zhàn)，由于成本和銷售市場等，同一生產(chǎn)廠商廠房跨區(qū)域全球化布局成為必然選擇，這種選擇給生產(chǎn)、管理帶來了新的挑戰(zhàn)，如何保證不同地區(qū)生產(chǎn)的智能電視的質(zhì)量是一個重要的問題，顯然對不同生產(chǎn)區(qū)域廠房生產(chǎn)的智能電視進行遠程質(zhì)量檢測是解決這個問題的良好途徑。目前在電視遠程監(jiān)控方面已有一些研究。文獻[1]提出了一種基于安卓系統(tǒng)智能電視的無線視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案，該方案使用3G/4G、WiFi等無線網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)智能電視遠程視頻監(jiān)控。文獻[2]采用遠程方式登錄前端服務器，實時監(jiān)控移動電視信號，對指定頻道進行自動或手動錄像，遠程遙控對電視進行頻道調(diào)節(jié)和功能設置。文獻[3]設計的智能電視視頻監(jiān)控系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，主要包括視頻監(jiān)控采集終端、視頻服務器和智能電視客戶端三部分。文獻[4?5]給出了其他領域遠程監(jiān)控的方案。目前研究未有智能電視遠程質(zhì)量檢測的方案。智能電視整機質(zhì)量檢測[6]是出廠前的一個必經(jīng)環(huán)節(jié)，基于智能電視生產(chǎn)全球化布局的背景，為了降低該環(huán)節(jié)的人力成本，提高效率，本文基于現(xiàn)代云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術，設計一個基于云平臺的遠程電視整機質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)[7?8]。該系統(tǒng)旨在解決智能電視整機在出廠前進行整機功能穩(wěn)定性壓測、開關機測試、畫面異常檢出、實時獲取系統(tǒng)執(zhí)行日志等功能的監(jiān)測問題。通過該系統(tǒng)可以實現(xiàn)智能電視跨地域的遠程質(zhì)量監(jiān)控測試，不僅降低了人力和物力成本，還能實現(xiàn)7×24 h的無人值守持續(xù)測試，確保智能電視全球化生產(chǎn)的整機質(zhì)量和性能。

1" 系統(tǒng)架構(gòu)

基于云平臺的智能電視遠程質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)[9?10]由智能電視現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)、云端遠程監(jiān)控系統(tǒng)和用戶遠程監(jiān)控端三大部分組成，如圖1所示。智能電視現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)主要功能是完成智能電視整機性能質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)的采集和接收遠程質(zhì)量檢測控制指令[11?12]，即采集電視操作系統(tǒng)日志、畫面、音頻、遙控器按鍵等信息，并接收和轉(zhuǎn)發(fā)用戶遠程監(jiān)控端的斷電、信源切換、U盤切換和網(wǎng)絡切換等指令。智能電視現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)硬件包括樹莓派[13?14]、被監(jiān)控電視、攝像頭、音頻轉(zhuǎn)接小板和遠程指令控制模塊，以樹莓派為核心實現(xiàn)智能電視數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換和上傳到云端遠程監(jiān)控系統(tǒng)并接收其監(jiān)控指令。云端遠程監(jiān)控系統(tǒng)[15]主要功能是接收智能電視現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)并進行展示、分析及存儲，和向遠程智能電視發(fā)出質(zhì)量監(jiān)測指令。

2" 智能電視現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)

智能電視現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)對智能電視整機的運行數(shù)據(jù)進行實時采集、轉(zhuǎn)換和上傳至云端遠程監(jiān)控系統(tǒng)，接收來自云端的監(jiān)控指令并轉(zhuǎn)發(fā)給智能電視去執(zhí)行。系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集硬件運用樹莓派及智能電視數(shù)據(jù)采集專用模塊實現(xiàn)。遠程智能電視質(zhì)量檢測的主要任務是：獲得電視操作系統(tǒng)日志并對其進行分析，以判斷是否存在運行異常；獲取電視整機畫面來判斷其畫面顯示是否正常；采集電視音頻來判斷其音頻播放是否正常；對其遙控器進行遠程按鍵操作控制，以判斷其功能是否正常；遠程向電視發(fā)送斷電、信源切換、U盤切換和網(wǎng)絡切換等指令來判斷這些功能是否運行正常。基于這些任務的完成，智能電視現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)需要采集電視操作系統(tǒng)日志、畫面、音頻、遙控器按鍵等信息，并接收和轉(zhuǎn)發(fā)用戶遠程監(jiān)控端的斷電、信源切換、U盤切換和網(wǎng)絡切換等指令。因此，智能電視現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)設計是連接樹莓派和智能電視串口，運用RS 485協(xié)議完成電視底層系統(tǒng)日志數(shù)據(jù)采集，運用ADB協(xié)議完成電視應用程序數(shù)據(jù)采集；通過樹莓派和電視紅外接口，應用NEC協(xié)議實現(xiàn)電視遙控器運行狀態(tài)監(jiān)測；電視整機畫面采集是應用外置攝像頭進行采集后，連接攝像頭和樹莓派視頻接口實現(xiàn)；電視音頻采集是設計定制的電視外接音頻轉(zhuǎn)接小板來連接電視屏線接口和樹莓派音頻接口實現(xiàn)，斷電、信源切換、U盤切換和網(wǎng)絡切換等指令的接收需要樹莓派連接系統(tǒng)定制的電視外置遠程指令控制模塊，通過GPIO協(xié)議實現(xiàn)。智能電視現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.1" 現(xiàn)場硬件設計

智能電視現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)的硬件架構(gòu)以穩(wěn)定性和擴展性為目標，系統(tǒng)的核心部件采用樹莓派Raspberry Pi 4B作為現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、處理和控制的中心。受控智能電視為TCL MT9653。遠程控制模塊與樹莓派實物圖如圖3所示。為了采集和接收特定的智能電視質(zhì)量檢測指令，定制了一個遠程指令控制模塊來接收并執(zhí)行從樹莓派發(fā)出的控制指令，圖3中，該模塊支持斷電控制、遠程模擬U盤接入、快速地在不同的輸入信源之間切換、遠程控制電視的音量大小等功能檢測指令數(shù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)發(fā)。

2.2" 現(xiàn)場監(jiān)測程序設計

現(xiàn)場監(jiān)測程序應用樹莓派靈活而強大的編程能力實現(xiàn)，其功能是控制和協(xié)調(diào)各現(xiàn)場終端硬件，最終實現(xiàn)智能電視數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡上傳和下達功能。監(jiān)測程序工作流程如圖4所示。首先是樹莓派啟動系統(tǒng)各硬件模塊初始化；之后樹莓派通過WiFi模塊連接到云端專用網(wǎng)絡；在確保網(wǎng)絡連接的穩(wěn)定性和安全性后，樹莓派開始根據(jù)程序預定義的協(xié)議實時獲取智能電視的開關機狀態(tài)、當前信源和音量大小等運行狀態(tài)信息；最后樹莓派將其整理和格式化成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包的參數(shù)及描述如表1所示。每個數(shù)據(jù)包都會包含完整的消息類型、標識和其他必要信息，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性和完整性。

在數(shù)據(jù)包準備完畢后，樹莓派會通過WiFi網(wǎng)絡和預定的通信協(xié)議，與位于云服務器的智能遠程監(jiān)控系統(tǒng)建立TCP連接，通過這個連接，數(shù)據(jù)包會被實時發(fā)送到云端遠程監(jiān)控系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)的上傳和指令的接收。檢測程序設計要求滿足數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)臏蚀_性和實時性，并能夠快速響應且準確執(zhí)行來自遠程監(jiān)控中心的指令。

3" 云端遠程監(jiān)控系統(tǒng)

為了實現(xiàn)用戶使用監(jiān)控計算機或手機對遠程智能電視的質(zhì)量監(jiān)測，設計并實現(xiàn)了一個云端遠程監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用前后端分離的技術框架，具體可劃分為云后端和Web前端兩個部分。云后端的主要職責是負責遠程受控智能電視監(jiān)控數(shù)據(jù)的存儲、查詢、分析，以及智能故障診斷。Web前端的主要職責是展示接收到的電視監(jiān)控數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析結(jié)果，以及接收用戶遠程監(jiān)控端的監(jiān)測指令。

3.1" 云后端設計

云后端按功能劃分為數(shù)據(jù)獲取和處理、遠程控制和安全及異常處理三大模塊，如圖5所示。數(shù)據(jù)獲取和處理模塊主要負責接收和保存設備狀態(tài)和畫面信息，以及歷史數(shù)據(jù)的檢索和分析。遠程控制模塊主要負責向遠程設備發(fā)送控制指令，接收操作反饋，并進行實時數(shù)據(jù)展示。安全及異常處理模塊主要負責追蹤和記錄所有的操作和事件，持續(xù)監(jiān)測設備和畫面狀態(tài)，并在檢測到任何異常時觸發(fā)警報。

3.1.1" 數(shù)據(jù)獲取與處理設計

數(shù)據(jù)獲取與處理模塊采用高效的數(shù)據(jù)采集技術，實時捕獲智能電視的音視頻數(shù)據(jù)。其核心技術是通過高并發(fā)的數(shù)據(jù)處理算法確保音視頻流的流暢傳輸，并使用特定的編解碼技術將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可以被云平臺快速處理的格式。其工作流程是：先與智能電視建立穩(wěn)定的通信連接，然后通過現(xiàn)場硬件工具實時捕獲電視的圖像和聲音等數(shù)據(jù)并進行解碼處理，最后將數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡上傳到云平臺。

3.1.2" 遠程控制模塊設計與實現(xiàn)

遠程控制模塊的設計目標是為用戶提供實時的電視操作接口。用戶可以通過任何互聯(lián)網(wǎng)連接設備對遠程電視進行控制，包括電視開關控制、顯示設置調(diào)整和音頻設置調(diào)整等功能。遠程命令執(zhí)行流程如圖6所示。用戶首先通過計算機或手機的Web客戶端連接到云端遠程監(jiān)控系統(tǒng)，成功連接后，用戶可以打開遠程控制界面并輸入控制指令?？刂瞥绦驎袛噍斎胫噶畹暮戏ㄐ裕绻呛戏ǖ?，程序?qū)⑦M行解析，并通過互聯(lián)網(wǎng)傳遞給智能電視現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)的樹莓派。最后，樹莓派將指令轉(zhuǎn)發(fā)給智能電視執(zhí)行，并將執(zhí)行結(jié)果反饋至云端，用戶可以在控制界面查看執(zhí)行情況。

3.1.3" 異常處理模塊設計與實現(xiàn)

異常處理模塊主要負責在遠程電視出現(xiàn)異常情況時記錄異常日志信息，并發(fā)出報警。如圖7所示，模塊的工作流程分為異常檢測和實時報警兩部分。異常處理模塊會持續(xù)運行，通過異常檢測接口接收并分析受控電視的數(shù)據(jù)。如果發(fā)現(xiàn)異常情況，模塊將觸發(fā)相應的異常警報，并通過云平臺將警報發(fā)送給用戶。

3.2" Web前端設計

Web前端向用戶展示電視監(jiān)控數(shù)據(jù)、檢測指令執(zhí)行結(jié)果和接收用戶監(jiān)測指令。Web前端利用Vue.js框架進行構(gòu)建和開發(fā)。Vue.js作為一個支持HTTP協(xié)議的前端框架，能夠與云后端進行高效、無縫的連接和交互。用戶可以通過瀏覽器直接訪問Web前端，實現(xiàn)對云端遠程監(jiān)控系統(tǒng)的便捷訪問和操作。監(jiān)控主頁面是系統(tǒng)的核心界面，它以直觀的列表和視頻流形式展示了智能電視整機的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)和視頻畫面。畫面顯示采用WebRTC協(xié)議實現(xiàn)了實時視頻流的傳輸和展示。為了增強用戶的交互體驗和操作便利性，還在頁面中集成了虛擬遙控器控件，用戶可以通過它進行遠程設備操作。

4nbsp; 系統(tǒng)測試

為了檢驗設計的基于云平臺的遠程智能電視整機質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)的實際應用效果，本文在TCL自動化實驗室進行了遠程控制測試、畫面異常檢測測試以及遠程硬件設備故障測試。

4.1" 遠程控制測試

首先進行遠程控制測試，驗證系統(tǒng)能否成功地通過云端發(fā)送操作指令，并由遠程電視執(zhí)行。測試流程為測試人員首先登錄Web前端，然后發(fā)送Android電視信源切換指令“am start ?n com.tcl.tv/com.tcl.tv.TVActivity ??ei targetSourceId 8”。該指令的作用是將被測智能電視的信源切換至編號為8（即HDMI 1）的信源。接著，將該指令通過Socket協(xié)議發(fā)往云平臺，由云平臺轉(zhuǎn)發(fā)至電視所連接的樹莓派，樹莓派接收到指令后，通過ADB協(xié)議將其下發(fā)給智能電視執(zhí)行。電視執(zhí)行指令后，樹莓派捕獲設備實時畫面并返回給Web前端，執(zhí)行日志結(jié)果為“Starting：Intent{cmp=com.tcl.tv/.TVActivity（has extras）}”，表示信源切換成功，如圖8所示。

4.2" 畫面異常檢測測試

接下來進行畫面異常檢測測試，以評估云端遠程監(jiān)控系統(tǒng)的畫面異常檢測能力。測試人員在遠程電視上播放一段包含黑屏和花屏的視頻，云端監(jiān)控系統(tǒng)成功捕獲到這些異常畫面，如圖9所示。

4.3" 遠程硬件故障測試

最后進行遠程硬件故障測試，以驗證云平臺對智能電視系統(tǒng)硬件故障的檢測和響應能力。在測試過程中，從被測電視端拔出視頻采集卡，引發(fā)遠程整機發(fā)生硬件故障。該故障被連接電視的樹莓派捕獲并發(fā)送至云平臺，云平臺識別后激活告警系統(tǒng)，并通過統(tǒng)一消息平臺立即將故障信息發(fā)送給測試人員，如圖10所示。

通過以上測試，驗證了本文設計的基于云平臺的遠程智能電視整機質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)具有實時、高效的遠程質(zhì)量檢測、故障發(fā)現(xiàn)能力，為智能電視的全球化生產(chǎn)質(zhì)量控制提供了強大的支持。

5" 結(jié)" 語

質(zhì)量和成本是現(xiàn)代智能電視制造商保持競爭優(yōu)勢的兩個核心因素，當前電視制造商為了降低成本，往往采用跨區(qū)域全球化生產(chǎn)的模式。為了保證智能電視全球化生產(chǎn)的質(zhì)量，針對出廠前整機質(zhì)量監(jiān)測環(huán)節(jié)，本文應用現(xiàn)代云計算和物聯(lián)網(wǎng)技術，設計了一種基于云平臺的遠程電視整機質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)由智能電視現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)、云端遠程監(jiān)控系統(tǒng)和用戶遠程監(jiān)控端三大部分組成。應用該系統(tǒng)，質(zhì)檢人員在用戶遠程監(jiān)控端使用計算機或手機登錄到云端遠程監(jiān)控系統(tǒng)，在云端發(fā)出數(shù)據(jù)采集和運行質(zhì)量監(jiān)測指令，云端將指令通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到智能電視現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)，現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)的樹莓派將指令轉(zhuǎn)發(fā)給電視執(zhí)行，并收集執(zhí)行結(jié)果數(shù)據(jù)（電視系統(tǒng)日志、視頻、音頻及檢測指令完成情況），對數(shù)據(jù)進行格式轉(zhuǎn)換后上傳至云端進行展示、分析和存儲，用戶根據(jù)云端展示的數(shù)據(jù)了解電視狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)故障并進行遠程修復。本文給出了系統(tǒng)的架構(gòu)、功能、硬件、軟件和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設計，并在TCL自動化實驗室進行實驗測試，測試結(jié)果證明了系統(tǒng)設計的有效性。

注：本文通訊作者為陸向艷。

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作者簡介：張" 超（1989—），男，湖南益陽人，碩士研究生，研究方向為電視技術、自動化測試。

陸向艷（1973—），女，廣西隆安人，碩士研究生，副教授，研究方向為數(shù)據(jù)挖掘、人工智能。