廣播監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)探討

劉 潔

（黔西南廣播電視臺(tái)，貴州 興義 562400）

0 引 言

傳統(tǒng)的廣播監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能比較簡(jiǎn)單，主要體現(xiàn)在監(jiān)測(cè)電平大小、信號(hào)有無等內(nèi)容上，監(jiān)測(cè)的節(jié)點(diǎn)也多為總控信號(hào)的開路和閉路監(jiān)測(cè)，對(duì)于設(shè)備運(yùn)行情況、運(yùn)行環(huán)境及信號(hào)的全過程監(jiān)測(cè)等較少涉及，無法對(duì)整個(gè)播出系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)于故障的處理和判斷不能提供精準(zhǔn)信息，不能對(duì)故障進(jìn)行分析和歸檔，對(duì)廣播系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)的支撐能力有限[1]。

隨著黔西南廣播電視臺(tái)廣播系統(tǒng)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化升級(jí)改造完成，原有的很多系統(tǒng)已由原有的單一物理鏈路轉(zhuǎn)為復(fù)雜的邏輯信道，靠傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單耦合和信號(hào)分配的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已然不能有效發(fā)現(xiàn)問題，已經(jīng)不能滿足安全播出的需要。為保證廣播系統(tǒng)的安全運(yùn)行，必須建設(shè)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)相適應(yīng)的，具有分析、判斷、態(tài)勢(shì)感知能力，符合未來廣播發(fā)展的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以減少黔西南廣播電視臺(tái)因人手不足和技術(shù)能力有限而帶來的安全播出隱患，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

1 系統(tǒng)建設(shè)總體要求

國(guó)家廣播電視總局在2021 年國(guó)際廣播電視信息網(wǎng)絡(luò)會(huì)上提出，各電視臺(tái)要強(qiáng)化傳輸保障和監(jiān)測(cè)監(jiān)管，優(yōu)化智慧廣電安全保障體系，強(qiáng)調(diào)要通過應(yīng)用智能化新技術(shù)實(shí)現(xiàn)智慧化的安全態(tài)勢(shì)感知，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行研判分析，風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。因此，廣播監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須具有如下能力[2]。

（1）全面的信息收集和承載能力。系統(tǒng)要能全方位、多角度地對(duì)音頻、業(yè)務(wù)系統(tǒng)軟硬件運(yùn)行狀態(tài)、動(dòng)力環(huán)境、IT 資產(chǎn)及中間件等方面進(jìn)行實(shí)時(shí)信息的統(tǒng)一收集。

（2）強(qiáng)大的分析能力。系統(tǒng)應(yīng)能綜合多個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備及鏈路的優(yōu)先級(jí)，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的策略模板，及時(shí)對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行研判，并進(jìn)行預(yù)警。

（3）明晰、迅速的顯示和報(bào)警功能。系統(tǒng)要能夠?qū)⒏鱾€(gè)設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)內(nèi)部邏輯通道、各節(jié)點(diǎn)音頻數(shù)據(jù)、動(dòng)環(huán)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行圖形化的實(shí)時(shí)顯示，提供故障節(jié)點(diǎn)、原因分析和判斷，運(yùn)行情況有異時(shí)進(jìn)行聲光報(bào)警，并可根據(jù)權(quán)限配置，以短信、微信、電話等多種方式通知相關(guān)人員。

（4）智能化的智慧溯源功能。系統(tǒng)需可集中調(diào)閱至少一個(gè)月的監(jiān)控視頻、通道音頻、操作日志、播出日志以及故障告警記錄等多維度信息，便于事后溯源，提升運(yùn)行維護(hù)管理能力。

2 系統(tǒng)功能總體規(guī)劃

結(jié)合黔西南廣播電視臺(tái)的實(shí)際情況，建設(shè)一套符合現(xiàn)代廣播的運(yùn)維系統(tǒng)，一是要實(shí)現(xiàn)任務(wù)進(jìn)度、運(yùn)維檢測(cè)等數(shù)字化、流程化、可視化；二是要對(duì)各設(shè)備狀態(tài)、工作流程進(jìn)行集中采集、匯總、分析、診斷與追溯，深度融合制播業(yè)務(wù)與運(yùn)維服務(wù)，實(shí)現(xiàn)全流程智能、智慧管理，確保業(yè)務(wù)系統(tǒng)的運(yùn)行。基于上述考慮，新建成的廣播監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將涵蓋數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)呈現(xiàn)、工作流多端分發(fā)等板塊，通過各模塊的分工、協(xié)作機(jī)制，完成全域監(jiān)測(cè)和綜合分析[3]。廣播監(jiān)測(cè)系統(tǒng)整體框架如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)功能模塊圖

2.1 音頻監(jiān)測(cè)模塊

音頻監(jiān)測(cè)模塊可按頻率、按設(shè)備節(jié)點(diǎn)進(jìn)行音頻數(shù)據(jù)的采集。在IP 化音頻（Audio over IP，AoIP）模式下，音頻數(shù)據(jù)能無損地進(jìn)行復(fù)制，通過AoIP 架構(gòu)下的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可在不影響制播系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下完成音頻信號(hào)從發(fā)生、播出到分發(fā)的全過程監(jiān)測(cè)和監(jiān)聽。通過實(shí)時(shí)頻譜、李薩如曲線顯示等方式標(biāo)識(shí)音頻信號(hào)的實(shí)時(shí)狀態(tài)；通過對(duì)每節(jié)點(diǎn)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，調(diào)取各節(jié)點(diǎn)環(huán)節(jié)音頻進(jìn)行監(jiān)聽等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和告警，標(biāo)識(shí)故障音頻。

2.2 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)模塊全面采集系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的軟硬件運(yùn)行情況。各設(shè)備節(jié)點(diǎn)支持獨(dú)立的多通道VU 顯示，可根據(jù)系統(tǒng)信號(hào)走向，顯示系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備的工作狀態(tài)及鏈路工作情況，對(duì)每個(gè)設(shè)備以獨(dú)立的機(jī)柜設(shè)計(jì)，模擬設(shè)備實(shí)際位置，在故障時(shí)可突出顯示故障鏈路和設(shè)備或出錯(cuò)軟件，以快速定位故障點(diǎn)[4]。

2.3 機(jī)房動(dòng)環(huán)監(jiān)測(cè)模塊

動(dòng)環(huán)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過對(duì)機(jī)房整體運(yùn)行環(huán)境、動(dòng)力設(shè)備、在網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)溫度、濕度、電壓、電流、煙霧等對(duì)設(shè)備運(yùn)行影響較大的參數(shù)進(jìn)行采集，及時(shí)發(fā)現(xiàn)運(yùn)行情況的變化，提醒運(yùn)行維護(hù)人員進(jìn)行查看和處置，避免故障或安全事故的發(fā)生。

2.4 IT 基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)模塊

IT 基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)模塊對(duì)廣播系統(tǒng)內(nèi)所有的IT基礎(chǔ)設(shè)施如服務(wù)器、交換機(jī)、路由器、防火墻等進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，主要以系統(tǒng)性能、安全漏洞、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測(cè)等為監(jiān)控目標(biāo)，收集整理需要的相關(guān)數(shù)據(jù)如性能指標(biāo)、事件日志、配置信息，數(shù)據(jù)流量等，實(shí)時(shí)評(píng)估系統(tǒng)當(dāng)前的狀態(tài)和潛在風(fēng)險(xiǎn)，發(fā)生異常事件時(shí)告警，為運(yùn)行維護(hù)人員采取必要的措施來改善其性能和可靠性做預(yù)警和參考[5]。

2.5 智能分析及告警模塊

智能分析及告警模塊通過對(duì)所有信號(hào)的多模態(tài)化處理和分析構(gòu)建向量知識(shí)庫(kù)，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的態(tài)勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，從而對(duì)可能產(chǎn)生的故障進(jìn)行智能化的預(yù)警；對(duì)臨時(shí)發(fā)生的故障進(jìn)行智能分析，通過對(duì)比模型等準(zhǔn)確定位故障參考點(diǎn)，最后可通過預(yù)先定義的故障分級(jí)和分發(fā)機(jī)制，將對(duì)應(yīng)的信息發(fā)送到不同的員工。

2.6 記錄及溯源模塊

記錄及溯源模塊通過慢錄系統(tǒng)對(duì)各監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的音頻進(jìn)行錄制，視頻監(jiān)控系統(tǒng)記錄整個(gè)運(yùn)行及操作過程，并對(duì)各設(shè)備操作日志、故障記錄的記錄歸檔管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的全流程、全方位的記錄，便于在問題發(fā)生時(shí)進(jìn)行溯源和分析。

3 系統(tǒng)平臺(tái)搭建

整個(gè)技術(shù)平臺(tái)支持簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（Simple Network Management Protocol，SNMP）、IP 化 語音（Voice over IP，VoIP）、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口（Network Device Interface，NDI）、應(yīng)用程序接口（Application Programming Interface，API）、超文本傳輸協(xié)議（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP）、RS-485 等接口和協(xié)議，采用微服務(wù)架構(gòu)設(shè)計(jì)，通過安全隔離和冗余備份，具備獨(dú)立數(shù)據(jù)源監(jiān)測(cè)訪問能力，不直接訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，以提升安全管理，在不改變播出鏈路的條件下實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)部署，在PC 端和手機(jī)移動(dòng)端上實(shí)現(xiàn)全流程智慧監(jiān)測(cè)管理。平臺(tái)框架及技術(shù)平臺(tái)模塊設(shè)置如圖2 所示。

圖2 技術(shù)平臺(tái)模塊設(shè)置圖

3.1 整體平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)

平臺(tái)整體采用制播網(wǎng)分離架構(gòu)，通過數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，對(duì)制播網(wǎng)全流程設(shè)備、環(huán)境、信源及IT 設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)；采用業(yè)內(nèi)穩(wěn)定性較好的Linux 發(fā)行版本作為開發(fā)環(huán)境，采用supervisor 等技術(shù)手段，通過高可用、多機(jī)集群保障，實(shí)現(xiàn)無單一潰點(diǎn)；使各個(gè)核心監(jiān)控模塊服務(wù)化，每個(gè)服務(wù)模塊可以平行擴(kuò)展或互為備份；可采用N+1 模式建設(shè)備份服務(wù)器，作為在網(wǎng)運(yùn)行服務(wù)器的備份，在投資有限的情況下，最大限度地保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

3.2 音頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

音頻監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過IP 流數(shù)據(jù)復(fù)制的方式對(duì)直播系統(tǒng)、錄播系統(tǒng)、播出系統(tǒng)及慢錄系統(tǒng)的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)一匯總，應(yīng)用音頻路由器對(duì)信號(hào)源、空收信號(hào)、機(jī)頂盒播出信號(hào)等模擬音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化及編碼處理并送到音頻服務(wù)器，由音頻服務(wù)器對(duì)所有音頻信號(hào)進(jìn)行分析、錄制、呈現(xiàn)，可以直觀地對(duì)廣播系統(tǒng)的整體業(yè)務(wù)性能進(jìn)行完整監(jiān)測(cè)。

3.3 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由硬件運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)和軟件運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)組成。硬件監(jiān)測(cè)通過用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（User Datagram Protocol，UDP）的對(duì)接對(duì)信號(hào)接收、分配、轉(zhuǎn)換、調(diào)度等功能設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行采集，軟件部分則是對(duì)直播軟件、錄播軟件、播出軟件進(jìn)行接口連接狀態(tài)、信號(hào)通道、播出、播表等狀態(tài)等進(jìn)行采集，正常情況下以圖形方式直觀地展示各個(gè)廣播頻道的工藝流程中每個(gè)設(shè)備的工作狀況，以及各軟硬件模塊中運(yùn)行的各種設(shè)備、接口、數(shù)據(jù)流的運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)，對(duì)采集到的軟硬件數(shù)據(jù)，與正常狀態(tài)下的系統(tǒng)參數(shù)按預(yù)先設(shè)定的策略進(jìn)行比較，從而得出系統(tǒng)運(yùn)行情況，在異常時(shí)可呈現(xiàn)故障點(diǎn)，并可根據(jù)故障現(xiàn)象提出處理意見，可極大地提升運(yùn)行維護(hù)人員對(duì)故障處理的精準(zhǔn)性。

3.4 動(dòng)環(huán)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)主要監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)、機(jī)房溫度、濕度、煙感、空調(diào)運(yùn)行、人員出入及行為等信息。動(dòng)環(huán)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由電力基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)管與動(dòng)環(huán)監(jiān)測(cè)服務(wù)器對(duì)接，提供電流、電壓、電池運(yùn)行狀態(tài)等電力運(yùn)行數(shù)據(jù)，以監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；在機(jī)房或設(shè)備的相應(yīng)位置設(shè)溫度感應(yīng)、漏水檢測(cè)、煙霧感應(yīng)等設(shè)備（含傳感器和采集設(shè)備），將探頭感應(yīng)到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，通過RS-485 協(xié)議將數(shù)據(jù)送給動(dòng)環(huán)監(jiān)控服務(wù)器，就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)房級(jí)或設(shè)備級(jí)運(yùn)行環(huán)境安全的呈現(xiàn)；在關(guān)鍵部位設(shè)置攝像頭，既可以記錄重點(diǎn)部位的人員及行為，又可以通過動(dòng)態(tài)偵測(cè)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的管理。

3.5 IT 設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

IT 設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以IT 設(shè)備的網(wǎng)管數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，選擇合適的監(jiān)測(cè)工具和平臺(tái)，監(jiān)測(cè)服務(wù)器CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)及連接狀態(tài)，監(jiān)控路由器和交換機(jī)的丟包情況、Ping 響應(yīng)及帶寬使用情況，監(jiān)測(cè)防火墻的連通性等，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)整個(gè)IT 系統(tǒng)的負(fù)載、流量及交換容量等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)瓶頸和安全漏洞，提高IT 基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性和性能。

4 結(jié) 語

隨著安全播出工作重要性的提升、廣播制播系統(tǒng)的不斷升級(jí)、廣播業(yè)態(tài)的不斷豐富，廣播與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合度不斷提高。要提高廣播系統(tǒng)穩(wěn)定性，必須建設(shè)一套技術(shù)先進(jìn)、功能完善、能實(shí)時(shí)呈現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行情況，能快速定位遇到的問題、準(zhǔn)確分析判斷故障的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并通過技術(shù)手段對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)預(yù)警，進(jìn)一步提高廣播制播系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性。