演播廳集群統一監測系統之構建

王誠 胡啟興

[摘要]介紹浙江廣電集團國際影視中心根據演播廳集群統一監測的應用需求，設計并實施了監測系統方案，可實現舞臺機械、電力、環境的實時監測。

[關鍵詞]浙江廣電集團;演播廳集群;舞臺機械監測;電力監測;環境監測;統一監測

文章編號：10.3969/j.issn.1674-8239.2019.07.013

浙江廣播電視集團（以下簡稱“浙江廣電集團”）國際影視中心是國內屈指可數的大型演播廳集群之一，演播廳集群總建筑面積約為90000m²，由8個大小不一的演播廳組成，分別是2500m²演播廳、1200m。演播廳、2個600m²演播廳和4個280m²演播廳。該影視中心曾為大量知名的綜藝節目提供錄制平臺，如浙江衛視的《王牌對王牌》《中國新歌聲》《我就是演員》、騰訊視頻的《創造101》等。演播廳完備的功能性和適用性，以及綠色、健康、舒適的環境、配套齊全的周邊設施是眾多重量級綜藝節目選擇在此錄制的重要原因。

基于對市場化運營的考量，浙江廣電集團提出綠色、安全、高效的節目錄制宗旨，確保人員安全、演出安全，借助互聯網新技術提升節目錄制效率。對于一個體量如此龐大的演播廳集群來說，一個統一安全的監測系統是確保整體安全高效運行的必備條件。

1應用需求分析

浙江廣電集團國際影視中心是一個綜合影視后期制作基地，在演播廳的設計建設過程中，每個演播廳的機械系統和電力系統都配備了相應的監測系統，分別放置在各個演播廳的機房中。其中，2500m²演播廳的燈光吊掛系統由136套單點吊機、52套水平吊桿和85套上收纜裝置組成;1200m²演播廳的燈光吊掛系統由49套旋轉吊桿和52套水平吊桿組成;600m²B演播廳的燈光吊掛系統由60套水平吊桿和“日”字吊桿組成。這三個演播廳分別由三家不同的公司設計、施工完成;每個演播廳都具備對各自演播廳的機械狀態，負重載荷，供、配電力系統進行相應的監測，同時這三個演播廳也是本次演播廳集群統一監測系統應用的目標對象。

在演播廳投入使用的過程中，發現以下幾個問題影響著演播廳的管理效率。

（1）每個演播廳的監測和操作都是獨立的，規范不一，無法進行集中管控和統一調度，管理分散。

（2）在各演播廳對應的導控室內只能監測燈光系統，機械系統和電力系統的監測需到演播廳的馬道或者柵頂上進行查看，費時費力。

（3）每個演播廳的電力監測、機械監測系統都是獨立的局域網，相互之間不能通信，技術分控中心作為核心的管理和控制中心，無法有效獲取各個演播廳的監測信息。

（4）目前，浙江廣電集團國際影視中心各個演播廳未配置環境監測系統，無法掌握室內環境的信息。

根據上述的演播廳現狀，對演播廳集群統一監測系統有以下需求。

（1）室內環境監測

在2500m²演播廳、1200m²演播廳、600m2B演播廳中配置一套完善的環境監測系統，管理人員可以在2500m²演播廳導控間、也可以通過移動設備，實時查看所有演播廳的大氣環境參數（包括溫度、濕度、二氧化碳濃度、甲醛含量、TVOC濃度、大氣壓、PM2.5）。當環境參數超標時，會報警提醒管理人員。

（2）舞臺機械監測

通過TCP/IP網絡，集成不同舞臺機械廠家的舞臺機械設備（吊桿、吊機等），統一在2500m²演播廳導控間進行實時監測，也可以通過移動設備在各演播廳內實時監測設備運行狀態。當機械運行出現故障時，能在第一時間以報警的方式通知管理人員。

（3）電力監測

通過TCP/IP網絡，將2500m²演播廳、1200m²演播廳、600m²B演播廳的智能直通柜監測數據匯聚至2500m²演播廳導控間，電力監測內容包括電流、電壓、功率因數等運行參數。除了在2500m²演播廳導控間統一監測外，在各演播廳都可通過移動設備查看電力監測信息，當電力參數異常或者產生電力故障時，監測系統會產生報警。

2方案設計與實施

監測系統平臺所需要監測的內容有三部分，室內環境監測模塊、舞臺機械監測模塊、演播廳電力監測模塊。

根據需求，核心部分采用LAVMNET異網同傳技術，結合現場的實際情況，參考國家/行業的設計規范，對浙江廣電集團國際影視中心演播廳集群設計了統一監測系統平臺。

整個系統基于TCP/IP網絡進行搭建，在每個演播廳分別安裝環境監測模塊，并集成現有的機械監測模塊和電力監測模塊，組成系統的信息采集端（圖1）。通過TCP/IP網絡（采用LAVMNET協議），將數據上傳至統一監測系統平臺中進行處理和分析，實現對演播廳的環境、機械、電力的監測功能。除此之外，系統還可以實現集中管理、異常報警和日志管理的功能。

由于每個演播廳各個系統的信號都是獨立環網，每個演播廳的網絡也是相互獨立的，相互之間無法訪問。那么，在統一監測平臺上如何去訪問各個演播廳的子系統數據呢？為解決這個問題，在每個演播廳中都配有獨立的路由器，針對不同的系統劃分不同的網絡。在路由器設置中，只允許特定網絡主機才能訪問數據，且采用單向傳輸。這樣就能保證演播廳內的數據不會被其他網絡的主機訪問到，確保演播廳的各子系統的運行安全。

統一監測平臺分為四大模塊，室內環境監測模塊、舞臺機械監測模塊、演播廳電力監測模塊、監測系統平臺模塊。

2.1室內環境監測

環境監測包括五大功能模塊，環境監測項目、環境監測熱力圖、環境狀態、環境監測實時數據提示、環境監測歷史數據查詢。環境監測項目有PM2.5、甲醛、溫度、二氧化碳、TVOC、大氣壓、濕度。

2.1.1監測內容

在節目錄制過程中，會有多次的拆裝臺，舞美安裝過程的裝修材料可能會帶來各種有毒有害氣體。由于人員密集，是否會對空氣質量產生影響;二氧化碳濃度、甲醛含量、TVOC濃度、大氣壓、PM2.5等，是否會給現場人員帶來身體損害等，這些都是需要監測的對象。

2.1.2監測點布置

根據各演播廳功能、面積和裝修情況，進行室內環境檢測項目及檢測方案的制定。根據HJ/T 167-2004《室內環境空氣質量監測技術規范》的化學性檢測布點原則，結合演播廳的使用特性（隨著節目的改變，舞臺、燈光的布置、吊桿的位置都會發生相應的變化，為避免干擾舞臺的布局，環境檢測儀不能在演播廳常規地點安裝布置），將監測點安裝在柵頂層。三個演播廳的柵頂設備層共安裝19個環境檢測儀，分別是2500m²演播廳9個、1200m²演播廳5個、600m²B演播廳5個。

環境檢測儀的數據通過485信號線輸出，再通過信號轉換器轉換成TCP/IP信號，使用超五類網線統—接入交換機中。

統一監測系統平臺部署在2500m²演播廳導控間內。三個演播廳的環境監測信號通過網絡雙絞線匯聚至導控間的路由器，并將數據通過無線傳輸給監測系統服務器。路由器發射WIFI信號覆蓋2500m²演播廳導控間，可以讓移動設備接入監測系統，就地查看監測信息。

監測服務器通過程序對數據進行處理和分析，將結果通過視頻線傳輸至三屏顯示器，實現實時監測。

2.2舞臺機械監測

舞臺機械監測是針對演播廳內吊桿機械的信息狀態進行監測。在卷揚機上面有一個監測吊桿狀態的儀器為變頻器。所有吊桿的狀態變化數據由變頻器進行監測和反饋顯示。

2.2.1監測內容

舞臺機械監測需要對舞臺機械設備的參數進行嚴格精確的數據監測，包括變頻器就緒、變頻器通信故障、變頻器超速報警、變頻器故障、變頻器制動電阻過熱報警、吊桿當前位置、吊桿超程范圍、吊桿松繩、吊桿亂繩、吊桿上限位、吊桿下限位、吊桿運行信號、吊桿載荷報警（重量傳感器）、吊桿切換等。針對每個演播廳的不同設備情況，根據實際需要對部分舞臺機械設備參數進行監測。

2.2.2模塊結構

舞臺機械監測模塊直接利用現有舞臺機械設備的監測設備和網絡進行數據采集，利用三個演播廳都已經配置完善的機械監測系統，通過原系統的網絡接口，獲取舞臺機械的監測數據。通過網絡接入環境監測的匯聚交換機中，完成機械監測模塊與統一監測系統的數據對接，實現對舞臺機械的監測需求，達到預定設計功能（圖2）。

數據交換說明：數據從現有舞臺機械監測系統中獲取，通過各演播廳系統控制點提供的網絡接口，將現有三個機械監測信息集成到本方案中的環境監測網絡上。鑒于各演播廳由不同的廠商進行設計建設，而LAVMNET協議包含OPC（OLE for ProcessControl，一個工業標準）方式，因此與機械系統對接采用OPC方式。

2.3電力監測

電力監測是針對演播廳內智能直通柜的信息狀態進行監測，包括電流、電壓、風扇主要的監測數據。如果超出正常的范圍值，就會立即報警，提示用戶。

每一個直通柜后面有最多96個分通道。每一個通道都會有具體位置和監測值。

直通柜的數據監測項為總電流a、總電流b、總電流c、總電壓a、總電壓b、總電壓c、風扇等監測數值。直通柜通道監測項為水平、電壓、空開、負載、溫度。

2.3.1監測內容

電力監測可根據演播廳情況，對總線路和支路情況進行監測，需監測的設備及其監測內容見表1。

2.3.2模塊結構

類似舞臺機械監測模塊，利用現有電力設備的監測網絡進行數據采集，實現電力監測需求，達到設計功能。

數據交換說明：三個演播廳都有電力監測系統的信息點位，通過網絡雙絞線接入環境監測系統路由器，實現現有電力監測設備與綠色演播廳集群監測系統的數據對接，電力數據采用的是Modbus_TCP方式，完成對演播廳電力的監測功能設計。

2.4監測系統平臺模塊

監測系統平臺模塊主要有以下功能特點。

（1）安全監測模塊，主要包括環境、舞臺機械、電力的實時監測，安全日志管理等。

（2）開放系統管理及配置模塊，對滿足開放通信協議接口的聲、光、視、械等舞臺子系統進行統一配置管理，隨時了解各系統運行狀況。

（3）設備監測與管理模塊，是針對舞臺設備的維護與監測管理界面。例如設備的購買情況、廠家信息、保修狀態、維護歷史、使用情況、操作者信息等，以及記錄設備的錯誤歷史。

3應用效果

浙江廣電集團演播廳集群統一監測系統，自2018年5月安裝調試完成投入實際應用后，實現了對三個演播廳的機械吊掛、燈光配電和空氣質量進行在線實時監測及安全報警，可以直觀地對演播廳的空氣質量、溫度、濕度、每個吊點的動態負重載荷、演播廳電力總負載和所有燈光回路的電力負載做到實時監測;通過網絡，可以在同一個地點對三個演播廳的機械、電力和環境的狀態進行集中監測，同時可以通過移動終端在各個演播廳對系統進行流動監測。根據監測系統生成的數據報表，可以詳細了解每一檔節目的電力荷載情況、柵頂設備層承重數據、吊點分布狀態等，為之后節目的燈光、舞美系統提供準確的數據支撐。

浙江廣電集團國際影視中心是全國第一家建立起統一監測系統的演播廳集群，經過一年多的運行與調試，基本達到設計效果和預期目標。該監測系統將環境質量、吊點的動態負重載荷和電力負載數據三個原本獨立運行的系統整合為一個統一、融合的平臺，不僅達到數據的共享、實現三大系統資源合理配置和統一調控，還極大地節省人力、物力和空間使用。特別是在節目制作過程中，這種統一協調能在最短的時間內滿足不同節目樣態的隨機切換，高效滿足各類節目制作的不同需求，為業內提供了寶貴的先行經驗。