德陽市廣播電視臺播出信號監測監錄系統的設計與實現

黃英克

德陽市廣播電視臺擁有新聞頻道﹑公共頻道2套高標清同播電視節目和2個頻率的電臺節目。而負責播出值機的人員僅有6名，分3班，每班1～2人進行24小時值機。這對人的精力和身體狀態要求很高。大部分人很難保證一直處于身體健康和精力充沛的狀態。因此，傳統的僅僅依靠技術人員值機的方式，誤報漏報的情況時有發生，存在較大的播出安全隱患。基于此種情況，德陽市廣播電視臺急需建設一套播出信號監測監錄報警系統，實時監測播出鏈路中30多個關鍵節點的HD/SD-SDI信號，實時監錄電視頻道播出前﹑后的信號，避免誤報漏報，增強廣播電視節目播出的安全性。

1　設計原則

建設播出信號監測監錄系統的總體目標是實現對德陽市廣播電視臺2套電視節目內容進行24小時不間斷監播和錄制，其整體設計應遵循以下原則。

監測指標：利用廣播級專業HD/SDSDI信號監測卡，對廣播電視節目播出信號進行實時監測，一旦發現電視信號出現異常情況，應及時提供報警信息；各項監測技術指標的默認閾值須符合國家廣電總局頒布的高（標）清晰度電視演播室標準。

實時報警：系統實時報警的準確率須達到100%，以滿足德陽市廣播電視臺電視節目內容安全播出的需求。

系統安全性：系統應具備完善的冗余備份及快速恢復的能力，確保無單一崩潰點，保障端到端的安全。

監錄可靠∶可7×24小時不間斷可靠錄制，具備冗余備份容錯﹑故障恢復等能力，以保證所記錄數據的安全。

先進性：在實用和安全的基礎上，系統設計要有一定的前瞻性，必須考慮因技術的進步而產生的新應用和需求，確保系統具備可持續發展的能力。

擴展性：采用模塊化結構，當監測任務增加時，可以通過增加HD/SD-SDI信號監測卡及采集卡來擴大系統的規模，滿足未來電視事業發展的需求。

開放性：為實現與全臺網的互聯互通，系統應采用開放式軟﹑硬件設計，所有接口須符合行業開放性標準，使得符合標準的不同廠家的設備之間能夠互聯互通。

2　系統需求

根據德陽市廣播電視臺播出系統的特點和運行模式，播出信號監測監錄系統須滿足以下需求：

（1）應用平臺：系統采用微軟開發平臺進行開發，確保系統運行穩定﹑安全﹑高效及操作界面的友好。數據庫系統采用分布式數據庫管理系統SQL Server 2003，而平臺操作系統應采用Windows7。

（2）信號監測：當監測到播出鏈路中關鍵節點的視音頻信號出現黑場﹑中斷﹑靜幀﹑彩場﹑彩條﹑靜音﹑聲音中斷﹑聲音過高過低等異常情況時，迅速發出聲光警報。

（3）監錄存儲：根據H264視頻壓縮算法，利用監錄設備將電視頻道播出前﹑后的電視節目內容編碼壓縮為1.5 Mbps碼流的流媒體數據，并保存到本地硬盤；存儲容量須滿足7×24小時不間斷的錄制需求；自動實現素材的歸屬，自動刪除過期的收錄素材。

（4）報警方式：監測到播出信號異常時，提供聲光報警方式；可自行設定報警信息，可修改故障臨界值。

（5）檢索回放：可隨時檢索回放監測監錄系統所錄制頻道的節目內容，精確定位到造成劣播﹑停播和誤播的故障點，做到播出故障事后有據可循；提供視頻鏈接顯示功能，當某個頻道某段時間出現靜幀﹑黑場﹑音頻丟失等異常信號故障時，雙擊該條故障信息，就能播放顯示該故障點對應的視頻內容，以便技術人員快速定位，確保報警信息的真實性。

（6）日志查詢：根據信號監測要求，日志查詢應包含工作日志﹑報警日志﹑路由日志等查詢功能，實現按日志記錄人﹑日志類型﹑記錄時間﹑報警消息內容﹑報警類型﹑故障處理人﹑報警級別﹑報警時間﹑信號等條件及參數等多種條件來查詢報警記錄。

（7）管理方便：可對設備及網絡進行實時監測和控制，自行設定信號的監測精度﹑技術指標閾值及錄制時段；可方便快捷地查詢用戶信息和系統信息。

3　系統的構成

德陽市廣播電視臺播出信號監測監錄系統采用北京格非視頻科技發展有限公司提供的MagiCon智能綜合監控系統解決方案，主要由2臺HD/SD-SDI信號監錄設備﹑2臺雙路HD/SD-SDI信號監測設備﹑2臺48口千兆以太網交換機﹑2臺數據庫服務器﹑2臺系統監控服務器﹑1臺集中存儲器和5臺客戶端等主要設備組成。整個系統主要通過千兆以太網交換機進行連接，保證數據實時高速地交換。公共頻道和新聞頻道播出末端的高清及標清共4路PGM信號接入HD/SDSDI信號監錄設備。同時，我們還使用了4個機頂盒，用于接收德陽市廣播電視臺在廣播電視網絡中傳輸的信號，經轉換器轉換為4路SDI信號后接入信號監錄設備。8路監錄信號從HD/SD-SDI信號監錄設備環出，與節目源﹑切換器﹑視分器﹑二選一和鍵控器等播出鏈路中關鍵節點的20余路信號一同接入HD/SDSDI信號監測設備。HD/SD-SDI信號監錄設備和HD/SD-SDI信號監測設備通過交換機與播出監控系統相連，對播出前﹑后及播出鏈路中關鍵節點的SDI信號質量進行實時監測，并結合語音燈光報警方式，及時提醒值機人員注意處理信號發生黑場﹑中斷﹑靜幀﹑靜音等異常事件。

3.1　系統關鍵硬件設備

3.1.1　HD/SD-SDI信號監測設備

HD/SD-SDI信號監測設備主要由機箱﹑網絡接口卡和XIO9050HSM數字信號監測卡組成。信號監測主要通過XI09050HSM數字信號監測卡完成。XI09050HSM數字信號監測卡基于模塊化結構，采用最新DSP技術，每塊板卡支持2路HD/SD-SDI信號自適應輸入和主備兩路同步信號輸入，能監測20多種播出通道中關鍵技術指標，監測質量為國家廣電甲級指標。同時，XIO 9050HSM數字信號監測卡，內建Web Server，可通過遠程計算機利用IE瀏覽器直接訪問控制；支持SNMP，可通過格非MagiCon綜合監控軟件或第三方軟件進行設置，能接受“Trap”報警，并能實時以圖形化顯示。

3.1.2　HD/SD-SDI信號監錄設備

HD/SD-SDI信號監錄設備配置了8塊HD/SD自適應信號采集卡，完成對4路高清和4路標清播出前﹑后信號的視音頻質量進行實時監測﹑報警及錄制存儲任務。HD/SD-SDI監錄設備將實時采集到的數字視頻編碼壓縮WMV格式文件，音頻數據實時編碼壓縮成WMA格式，同時對接入的視音頻信號進行實時監測。監測內容主要包括信號狀態﹑信號制式﹑EDH﹑信號是否存在靜幀及黑場﹑音頻狀態及聲道分布等。當監測到信號發生異常時，結合語音燈光報警方式，及時提醒值班人員注意處理。

HD/SD-SDI監錄設備可分段錄制，具備完善的報警查詢能力；支持Web功能，用戶可以遠程登入實時查詢和瀏覽素材；同時，還支持根據預設的時間和容量門限自動刪除過期的錄制內容，釋放存儲空間。

3.1.3　監控終端

監控終端由5臺工業級PC機組成，其中3臺設置在播出機房，1臺設置在技術中心辦公室，1臺設置在值班人員休息室。監控終端主要用于瀏覽﹑收集﹑備份各監測卡的數據，對整個監測監錄系統實行管理和控制。管理人員通過監控終端，完成系統﹑設備和信號等參數設置，如報警門限值﹑設備名稱﹑網絡地址等，使播出信號監測監錄系統可靠穩定地運行。

3.2　系統軟件

MagiCon智能綜合監控系統對信號層﹑設備層進行監測，并對采集的作息進行實時分析，分級分類提醒。該系統軟件主要由信號監測﹑監控終端操作﹑信號編碼錄制及數據庫信息存儲等子模塊組成。監控終端操作模塊主要功能包括實時監控﹑配置管理﹑統計報表﹑設備資產﹑日志查看和其他狀態監測等。配置管理主要完成系統﹑設備﹑信號等參數設置；實時監控可在播出鏈路拓撲圖或設備名稱上實時顯示監測節點信號的狀態，并提供警告事件的詳細信息。監錄模塊操作界面上實時顯示所監錄信號的圖像﹑伴音通道及電平，同時實時監測所監錄信號的制式﹑EDH﹑靜幀﹑黑場﹑狀態﹑音頻狀態及聲道分布等信息，并將常用技術指標的監測結果顯示出來。界面上的綠燈表示信號指標正常且在設定閾值內，黃燈表示信號指標超出設定閾值，灰燈則表示信號丟失或功能受限。

4　系統的功能特點

（1）信號實時監測報警功能。通過與XIO9050HSM數字信號監測卡配合使用，可以實時對播出鏈路關鍵點信號進行量化監測，對視音頻信號出現的畫面丟失﹑靜幀﹑彩條﹑彩底﹑黑場﹑音頻幅度過高過低或丟失等異常情況進行實時報警并記錄備查，及時提醒值班人員注意處理播出事故。

（2）圖像伴音實時顯示功能。監錄終端實時顯示所監錄的SDI信號的視頻圖像﹑伴音電平﹑當前采集狀態和信號的狀態。

（3）硬盤自動錄制功能。監錄軟件將信號采集卡接收到的HD/SD-SDI信號以WMV流媒體格式編碼成媒體數據保存到本地硬盤，并按錄制頻道名稱﹑當前日期和時間自動生成文件，每個文件的錄制時長為一個小時。

（4）檢索回放功能。可以隨時檢索和調用存儲在硬盤中的錄制內容。以便對異常信號進行分析﹑判斷。

（5）軟件后臺管理功能。系統有完備的保存機制。如數據編碼格式﹑數據保存時間﹑數據保存地址及配置文件等。此外。監錄軟件可自動清理過期的錄制素材。智能管理硬盤空間。

（6）操作便捷界面友好。具備可定制的圖形化監控界面，可從VISIO﹑CAD等施工圖直接關聯至各類設備；通過自帶畫圖軟件，可將抽象關鍵節點輕松形成系統鏈路拓撲圖，并在界面上顯示。

（7）系統擴展功能。系統具有開放的控制協議和對外接口，允許第三方與監測監錄系統進行對接，為未來全臺監控平臺的統一建設留下充足的技術空間。

5　結語

德陽市廣播電視臺播出信號監測監錄系統自投運以來，運行穩定可靠，報警準確及時，大大減輕了值班人員的工作強度和工作壓力。此外，播出信號監測監錄系統可對已保存的節目進行快速檢索回放﹑定位及統計分析，實現了數字化管理，提高了工作效率。