廣播電視安全播出監測系統的設計和實現

陳 韜

（甘肅省甘南廣播電視臺 甘肅 合作 747000）

0 引言

廣播電視臺是當前主流媒體中的組成部分之一，它在互聯網信息傳播過程當中具有不可替代的作用。近幾年隨著數字化的發展，在大數據技術、計算機技術以及互聯網信息技術的沖擊下，廣播電視面臨著升級與轉型這一關鍵時期。但超高清電視、跨終端、跨網絡以及平臺的廣播電視業務不斷發展，廣播電視安全播出技術的應用也面臨著新的挑戰。因此，為了有效防止非法信號與插播的干擾，保障廣播電視節目的正常播出，本文從信號、電視監測系統等方面對廣播電視安全監測系統進行了分析，并提出相應的設計方案，從而保障廣播電視安全播出監測系統的可靠性和有效性[1]。

1 廣播電視安全播出監測系統設計需求分析

1.1 系統概況分析

廣播電視安全播出監控系統的設計，簡單來說就是將監控安全廣播系統和硬件等兩者進行有效整合，以此使得系統既具備對廣播電視節目輸出信號的監測功能，還能夠有效保障廣播節目的質量和安全性。同時，該系統的設計能夠實現安全和自動化監控任務操作，從而確保廣播電視節目在播出期間的音、視頻等安全傳輸，降低了廣播電視節目播出事故發生的概率，還可以在較短的時間當中實現對節目播出問題的排查和及時處理。

1.2 需求分析

首先，該監測系統的設計主要實現了對廣播節目的安全播出監測、信號質量監測、電視節目內容監測以及中心畫面顯示和數據存儲和分析等。其次，該系統的設計可以實現對地方有線廣播電視數字信號實時監測、地方電視前端的設備進行監測管理、節目內容采集、存儲、回傳調度等達到全面監管的要求。因此，設計的廣播電視安全播出監測系統需要具備以下四種功能：第一，監控系統應當具備可以實現對廣播中波、廣播調頻、有線電視、無線電視等進行動態監測以及對廣播電視節目的安全播出的調度控制能力。該功能可以實現對廣播節目的安全、質量、內容進行全面檢測，發出警告信息以及調度指揮指令等。第二，在監測系統設計時，需要解決無法及時將監測數據反饋給對應播出單位這一問題，還要能夠有效解決調度系統無法實時、動態地將廣播電視安全播出告警信息自動向相關單位發送的問題，以此實現對廣播電視節目播出的高效管理。第三，該系統設計時需要將監測功能與調度功能兩者有機整合在一個數字化、智能化的平臺當中。第四，需要可以將省、市、縣等無人值守的自動化監測站點進行有效鏈接。

1.3 工作流程

監測系統的設計具有對廣播電視節目信號源、信號內容的監測、報警等功能，以及廣播電視主機和備用機兩者之間的互相切換功能。借助該功能可以實現對廣播電視節目信號源進行有效切換和監測。因此，當廣播電視節目在播出時發生靜幀問題、音源缺失問題以及黑屏現象時，工作人員就可以借助切換設備實現自動化節目識別和備份切換。若廣播電視信號發射機存在故障時，電視臺的主控計算機就會根據過載波實現對節目信號質量和信號源進行對比分析，進行節目播出。最后，即使節目出現播出故障，還可以利用錄像功能對節目進行錄制轉碼處理，并讓多畫面服務器實現節目的傳輸到終端設備上進行顯示播出[2]。

2 系統總體架構設計

廣播電視安全播出監測系統的設計主要由中心監管平臺、實時報警系統、電視信號檢測系統和廣播電視綜合監測儀系統等4個部分組成，具體見圖1所示。其中，中心監管平臺的設計擁有核心控制功能，可以實現對電視前端設備進行有效監管，并通過對節目的實時監控，以此保障廣播電視節目的質量和可靠性。

圖1 廣播電視安全播出監測系統設計示意圖

2.1 中心監管平臺功能

針對該功能的設計，需要配備兩臺專用的服務器以及廣電集中監管軟件。因此，本文選擇利用B/S架構對中心監管平臺進行設計，并有效滿足廣電網絡化監測的要求以及廣電系統的分布式，使得該監測系統的監測功能、查詢以及業務配置能力得到發揮，實現廣播、無線、數字以及有線等電視信號的監測和對廣播電視前端設備的管控目的。同時，還可以借助系統中自動監測功能對節目信號采集并監測，將所監測到的數據上報到中心監管平臺，從而通過遠程調度功能，滿足廣播電視臺前端無人值守和24小時不間斷地運行[3]。

2.2 實時報警功能

該實時報警功能的設計主要是通過擁有高速緩存能力的數據庫（Redis）和推送功能（pushlet）來實現的。其中數據庫也是一種數據結構服務器，數據庫的讀寫速度最高可以達到每秒11萬次，從而使得數據的處理能力得到進一步的提高，將其與傳統廣播電視安全監測系統兩者進行對比，該系統的監測效率得到了40%的提升。而pushlet則通過將數據從SERVER端的Java對象，直接推送到客戶端的瀏覽器頁面之上，并且整個過程并不需要借助任何插件的幫助。同時，數據庫和推送功能兩者的有機結合保障了電視安全監測系統監測的時效性和準確性。

3 廣播電視信號監測系統設計

3.1 電視監測網絡整體架構設計

廣播電視臺的監測網絡整體架構設計主要由監測中心、監測點以及監測站等三個部分構成，具體見圖2所示。

圖2 廣播電視臺監測網絡拓撲圖

在監測網絡設計中，均在監測中心、監測地區站點以及監測點等上面安裝了相應的電視監測設備以及數據采集系統。而廣播電視的視音頻信號、回傳數據以及控制數據等均借助網絡實時通信，并構成一個能夠緊密聯系的整體，而停播報警數據和指標測試數據以及音視頻回傳信號存儲在監測中心的數據存儲服務器當中，為數據處理中心對數據處理報表提供幫助。同時，為了便于全國聯網目的的實現，在國內廣播電視監測中心設計中，還保留了和中央連接的結構，充分地發揮出其優勢。

3.2 電視信號網絡連接模塊

該功能模塊的設計在廣播電視信號監測網絡方面主要借助SDH光纖網絡、PSTN等連接模式形成了一個網絡。其中，現階段各個地方的廣電局所搭建的廣電光纜網均是利用SDH光纖網絡來實現的。通過對光纜網的充分利用，為廣播電視監測網絡連接提供了支撐，同時也是網絡搭建的最優選擇。同時，SDH光纖網具備較高的保密性、帶寬大以及網絡穩定等優點，主要作用于廣播電視中圖像聲音的回傳，且信號傳輸相對穩定[4]。

3.3 電視監測中心系統設計

信號檢測網絡模塊的設計，為廣播電視監測中心網絡的核心，也是視音頻回傳數據以及相關信息的最終匯集之地。因此，在網絡控制中心和數據處理中心當中，其設備的選擇應當為最先進、最優秀以及最穩定的。如通信服務器、數據存儲、網絡控制終端、數據監測終端以及顯示終端和數據處理中心、本地監測等7個部分共同組成了廣播電視監測中心系統。其中，從通信服務器設計上來看，服務器主要用來進行串口設備和以太網接口的鏈接，也為遠端數據鏈路和中心臺監測設備的鏈接提供了支撐。而數據存儲服務器的設計，主要是實現了對回傳數據的識別、分類、存儲以及備份和檢查，并將其結果和相關數據分別發送到控制端與顯示端。數據處理中心主要負責相關信息數據的統計和報表制作工作。

3.4 廣播電視信號監測系統結構設計

為保障廣播電視節目能夠安全播出，本文結合廣播電視安全播出監測系統的需求開發了一個信號監測系統，該系統由電視綜合監測儀、客戶端軟件以及服務器軟件等三個部分構成。其中，通過客戶端給服務器發送對應的監測指令，服務器在接收到相關測試指令之后，會將其傳遞到電視綜合監測儀上。而廣播電視綜合監測儀在接到對應的測試指令之后，將其監測到的測試值回傳到對應的服務器當中，通過測試后，會將測試值存儲在相應的數據庫當中。

3.5 電視綜合監測儀原理

該綜合監測儀的設計主要由電視信號測試卡、通信接線板以及輸入控制電板、顯示板、電源模塊等五個部分構成。其中每個電視信號測試卡主要負責對相關頻道的電視信號進行接收和處理，以此可以得到的載波的場強參數、工作狀態參數、音量電平參數等。并且，根據通信模塊發送的指令決定了測試卡對回傳的數據測試。同時，通信板作為廣播電視綜合監測儀以及計算機兩者之間的通信通道，它主要由PC機、輸入控制與顯示模塊、電源模塊和測試卡等連接構成。借助PC機以及輸入控制和顯示板，在通信板的作用下，可以將通信指令發送到電視信號測試卡上，進行信號卡回傳測試值部分的指示[5]。

3.6 電視信號監測系統軟件設計

針對廣播電視信號安全播出監測系統的軟件方面設計，主要由服務器軟件、客戶端軟件等兩個部分共同構成。

3.6.1 服務器軟件設計

該軟件的設計，在廣播電視安全播出監測系統中主要起到了連接通信橋梁的作用，可以將客戶端軟件和廣播電視綜合監測儀兩者進行連接。首先，從服務器軟件和廣播電視綜合監測儀兩者之間的通信來看，一般來說服務器軟件會和多個電視綜合監測儀進行有效鏈接實現通信，以此來實現借助電視信號監測系統對多個不同的電視頻道進行監測的要求。同時，從連接方式方面來看，可以選擇利用串口擴展卡配置在服務器上進行連接，選擇利用串口一一和電視綜合監測儀進行連接。也可以將多個電視綜合監測儀同時連接在一個串口上，這樣可以有效降低串口的負擔。而服務器向電視綜合監測儀所發送指令的方式主要有兩種方式：其中一種是定時發送，另一種是由傳送客戶端軟件進行排隊發送。其次，從服務器軟件和客戶端軟件兩者之間的通信方面來看，本文主要選擇利用傳輸控制協議（transport control protocol，TPC）服務器，通過客戶端接收指令，然后根據相關指令需要將電視綜合監測儀上所接收到的測試值回傳到客戶端上。同時，傳輸層協議作為一種利用序列號來實現確認信息面向連接的協議。借助TCP協議同樣可以將接收方所接收到的數據包等信息提供給數據包的發送方。若是在數據包傳輸的過程當中發生數據包丟失的現象，TCP傳輸協議會一直發送到接收方成功接收數據完成為止或出現網絡超時的情況。最后，TCP協議還能夠借助數據流控制機制，來降低和控制數據傳輸的速度，從而保障數據傳輸的質量[6]。

3.6.2 客戶端軟件設計

客戶端軟件的設計其軟件編寫主要以微軟系統為主，并以Visual Basic為軟件的編程語言。其功能的設計主要實現了對廣播電視綜合監測儀測試卡進行了音頻、視頻以及場強等多個方面的功能測試。并對停播值以及回傳測試通過顯示器進行顯示。同時，客戶端軟件還具備電臺管理、場強下限、播音時間、場強停測時間以及定時測試時間等多個方面的參數配置。讓用戶可以利用客戶端實現對上述參數的修改、刪除等操作，從而為廣播電視播出安全監測管理工作的實時提供便利[7]。

3.6.3 服務器模式/客戶模式

該兩種模式一般指通過相互的請求與處理的一種合作模式，其中請求發出的一方為客戶模式，而請求接收和處理的一方為服務器模式。因此，可以將集中的應用根據功能進行兩個不同部分劃分，并通過將這兩個部分分別在不同類型的計算機上進行運行作用。然后，借助兩者的分工合作以此可以實現一個完整功能。而該功能也是這兩種模式的基本應用思想。所以，利用該通信方式，可以使得客戶進程與服務器進程兩者之間建立一條半雙工模式連接通道。

4 系統實現

為了進一步證明本文設計開發的廣播電視安全播出監測系統的可行性，對該系統進行了安裝調試。在安裝調試過程當中由于該系統結構屬于積木式結構，因此在引入設備的過程當中，會存在廣播電視信號停播的現象。這時就可以對所有設備進行安裝和固定，以及嘗試對備用的廣播電視信號進行系統調試。在經過半個月的時間進行系統安全運行，結合規定的檢修時間成功將系統接入到站臺后，通過測試證明了該系統不僅能夠提高廣播電視節目的安全播出質量，還能夠降低監測工作人員的工作強度[8]。

5 結語

綜上所述，廣播電視安全播出系統建設作為一項長期而艱巨復雜的工程，本文根據國家廣播電視總局規劃以及相關標準規范，以廣播電視監測儀、監測系統架構等為切入點，對該監測系統的設計以及關鍵技術應用進行了分析，并結合廣播電視實際的傳輸質量和效果，實現了廣播電視節目的安全播出。這不僅為國內廣播電視安全播出監測工作提供了可靠性的保障，還對促進廣播電視信號監測系統的發展具有促進作用。