基于移動通信的廣播電視監(jiān)控系統(tǒng)設計

摘要：由于主客觀人為外在因素影響導致出現(xiàn)播出差錯造成停播事故，許多無線發(fā)射電臺監(jiān)控系統(tǒng)中信號監(jiān)測控制、天饋連線同軸倒換等功能各自為政，導致技術人員操作費時費力。某些站臺監(jiān)控系統(tǒng)終端未實現(xiàn)互為備份，現(xiàn)有臺站可部分自動化播出，但無法通過信源狀態(tài)監(jiān)測切換實現(xiàn)安全可靠自動化播控功能。因此，廣播電臺需要根據(jù)實際情況采用競選式異地主備監(jiān)控終端以解決現(xiàn)有問題，提高信源的穩(wěn)定可靠性，加強安全播出能力。

關鍵詞：移動通信；廣播電視；監(jiān)控系統(tǒng)設計

隨著人們生活水平的提高，觀看廣電節(jié)目成為人們的重要休閑活動，國家正逐漸加大發(fā)射臺站建設力度，以提高偏遠地區(qū)覆蓋率。節(jié)目增加也對廣電系統(tǒng)可靠運行提出更高的要求。由于廣電發(fā)射系統(tǒng)可能出現(xiàn)網(wǎng)絡中斷、系統(tǒng)軟件異常等各種異常情況，將嚴重影響安全運行并造成巨大經(jīng)濟損失，因此對發(fā)射設備實現(xiàn)計算機監(jiān)控管理非常必要。廣播電視監(jiān)測工作是廣播電視持續(xù)發(fā)展的重要標志，有關部門需要加強監(jiān)控系統(tǒng)建設，對廣電發(fā)射臺進行科學有效監(jiān)測管理。傳統(tǒng)視頻監(jiān)控解決方案難以滿足針對公共突發(fā)應急事件應急指揮對現(xiàn)場實時監(jiān)控的要求，而通信技術的發(fā)展使得移動視頻監(jiān)控技術逐漸具備實現(xiàn)條件。

一、廣播電視監(jiān)控系統(tǒng)移動通信技術

隨著計算機網(wǎng)絡通信技術的迅速發(fā)展，監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應運而生，對設備自動控制完成實時監(jiān)控，并為安全生產(chǎn)管理提供完整數(shù)據(jù)支持，因此在油氣遠距離輸送、廣電發(fā)射塔監(jiān)控等領域得到廣泛應用。廣電發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)是廣電監(jiān)測事業(yè)的重要部分。廣電發(fā)射臺任務是將節(jié)目訊號通過技術系統(tǒng)發(fā)射到預定覆蓋區(qū)域，而發(fā)射臺是廣播電視重要的技術載體[1]。廣電發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)應當結合計算機網(wǎng)絡通信與現(xiàn)代控制技術等學科精華，構建有效的廣電發(fā)射臺管理體系。監(jiān)控系統(tǒng)既是確保廣電安全運行的重要技術手段，也是科學管理的現(xiàn)代化手段。

數(shù)字電視主要通過有線數(shù)字網(wǎng)與衛(wèi)星等方式覆蓋，衛(wèi)星電視可以為中央及地方衛(wèi)視臺傳輸節(jié)目，很多娛樂綜藝等地方節(jié)目利用廣電自營網(wǎng)絡傳輸。而偏遠山村采用衛(wèi)星及有線電視方式存在很大障礙。國家通過借助微波發(fā)射數(shù)字電視內(nèi)容。廣播電視發(fā)射臺采用小功率蜂窩式無線覆蓋，一些偏遠地區(qū)采用與移動基站共站[2]。發(fā)射系統(tǒng)優(yōu)劣影響系統(tǒng)覆蓋效果，發(fā)射系統(tǒng)結構包括音視頻端口、監(jiān)控系統(tǒng)接口、電力備用系統(tǒng)等。廣電監(jiān)控系統(tǒng)是集發(fā)射中心及管轄發(fā)射臺于一體的監(jiān)控管理平臺，通過加入計算機技術，將關鍵設備與發(fā)射中心應用系統(tǒng)結合，確保發(fā)射臺站內(nèi)設備正常。廣電健康系統(tǒng)能夠為一線工作部門提供信息獲取服務，完整的廣電發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)結構包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、管理監(jiān)督系統(tǒng)等部分。

隨著移動通信技術的飛速發(fā)展，特別是無線傳輸技術的進步，移動通信系統(tǒng)已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠帧＿@些系統(tǒng)不僅改變了我們獲取信息的方式，還極大地提高了通信的便捷性和效率。相較于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信技術，移動通信技術能夠提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，使得用戶能夠快速地從互聯(lián)網(wǎng)獲取信息。用戶可以在移動中方便地使用移動通信設備，如智能手機和平板電腦，隨時隨地保持連接。移動通信技術通過基站和蜂窩網(wǎng)絡，實現(xiàn)了廣泛的地理覆蓋，使得即使在偏遠地區(qū)也能接收到信號。移動通信技術不僅用于語音通話和短信，還支持數(shù)據(jù)服務、視頻通話、在線視頻流等多種應用。Web Service是一種通過URL標識的軟件應用程序，它允許不同機器上的不同程序之間進行通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換和處理。通過Web發(fā)布，Web Service可以被查找和調(diào)用，為其他應用程序提供數(shù)據(jù)服務。Web Service的體系架構通常包括服務提供者、請求者和注冊代理。服務提供者負責發(fā)布和維護服務，請求者則是服務的消費者，注冊代理則用于服務的發(fā)現(xiàn)和注冊。Web Service的邏輯性體現(xiàn)在它能夠為其他應用程序提供數(shù)據(jù)服務，支持不同平臺和編程語言之間的互操作性。

二、基于移動通信的廣視監(jiān)控系統(tǒng)設計

發(fā)射臺是在廣電系統(tǒng)中完成重要的通信環(huán)節(jié)，將音視頻信號調(diào)制后通過饋線傳送到發(fā)射天線，必須由發(fā)射臺中的多類設備協(xié)同工作[4]。近年來，廣電數(shù)字化技術迅速發(fā)展，地面數(shù)字電視業(yè)務主要面向偏遠地區(qū)。在我國約有2/3的農(nóng)村家庭需要依靠地面無線方式接收廣電節(jié)目，因此地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)如何可靠運行成為重要建設任務。現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡通信技術實現(xiàn)發(fā)射臺遠程監(jiān)控成為必然選擇。

（一）廣播電視監(jiān)控系統(tǒng)框架

我國各地廣電無線發(fā)射臺承擔覆蓋廣電節(jié)目的重要任務，偏遠地區(qū)臺站重要任務是確保各地廣電信號高效安全傳輸。目前人們借助移動通信設備可隨時檢查播出系統(tǒng)運行狀態(tài)，結合移動通信技術設計廣電監(jiān)控系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)巡檢方式存在的問題[5]。系統(tǒng)包括主服務器與節(jié)點設備，軟件由監(jiān)控數(shù)據(jù)處理程序等組成；MQTT服務程序實現(xiàn)節(jié)點與設備之間的通信。節(jié)點設備是監(jiān)測系統(tǒng)分布在臺站部分，系統(tǒng)主要技術包括MQTT協(xié)議與Flask框架等。

廣電網(wǎng)絡安全監(jiān)控系統(tǒng)的設計目的是確保廣播電視網(wǎng)絡的安全和正常運行。該系統(tǒng)由多個關鍵組件組成，包括識別信息插入設備等，具備監(jiān)測節(jié)目信號中斷和信號質量的功能[6]。1.識別信息插入設備：這些設備位于播出前端，負責在視頻信號的場逆程中加入特定的密碼或識別信息。加密和識別信息的添加有助于驗證播出內(nèi)容的合法性。2.遠程監(jiān)控信息回傳網(wǎng)絡：遠程可控監(jiān)控器通過密碼驗證來判斷播出節(jié)目的合法性。實時監(jiān)測電視網(wǎng)中的信號傳輸情況，確保信號質量和傳輸安全。3.監(jiān)測功能：當檢測到非法插入或信號中斷時，系統(tǒng)會立即向監(jiān)控中心報警。指揮遠程監(jiān)控器可以對非法頻道實施干擾措施，以保護合法頻道的正常播出。4.自動切換與報警機制：為了保證正常頻道的安全播出，系統(tǒng)會自動將正常頻道轉換為空頻道進行監(jiān)測。5.音視頻回傳：音視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)字壓縮后，通過回傳網(wǎng)絡傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。這使得監(jiān)控中心能夠實時了解各頻道的播出情況。通過這些組件和功能的協(xié)同工作，廣電網(wǎng)絡安全監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效地保障廣播電視網(wǎng)絡的安全性和穩(wěn)定性，防止非法插播和其他安全威脅，確保觀眾能夠接收到高質量的電視節(jié)目。

（二）廣電監(jiān)控系統(tǒng)設計思路

廣電發(fā)射臺運行關系到民眾娛樂渠道安全，直接影響信息的傳播效率。廣電總局堅持不懈地尋求各種途徑，以提高播出安全性。因此，多種先進技術的發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)應運而生[7]。發(fā)射機監(jiān)控產(chǎn)生監(jiān)控系統(tǒng)存在的不足會影響廣電發(fā)射臺推行監(jiān)控業(yè)務的開展，因此業(yè)務整合分布式監(jiān)控系統(tǒng)設計優(yōu)勢更加明顯。系統(tǒng)設計結合了用戶需求依靠分布式設計理念，力求系統(tǒng)水平擴展性便于商業(yè)部署；同時堅持標準性、先進性與開放性等原則，設計目標是實現(xiàn)發(fā)射機與電力部分設備監(jiān)控功能，具備排班查崗記錄值班情況、人員管理功能等。

廣電發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)是高度集成系統(tǒng)，需從多個方位對其功能和需求進行分析。面向操作員的監(jiān)控系統(tǒng)功能模塊涵蓋發(fā)射機與電力監(jiān)控、系統(tǒng)設置等[8]。操作員可運用計算機數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡技術，設計發(fā)射臺遠程監(jiān)控系統(tǒng)。該監(jiān)控系統(tǒng)是遠程監(jiān)控系統(tǒng)，其性能需求體現(xiàn)在報警響應等方面。廣電發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)需要與各種設備進行聯(lián)系，系統(tǒng)擴展必須具備橫向性。根據(jù)設計目標，該系統(tǒng)在符合發(fā)射中心多級管理模式要求的基礎上，設計完成了面向用戶角色的監(jiān)控系統(tǒng)。在控制成本等多方面因素的綜合比較下，甄選了最優(yōu)的設計方案，B/S 模式系統(tǒng)框架是快速發(fā)展系統(tǒng)的最佳選擇。明確系統(tǒng)所需實現(xiàn)的關鍵功能，從系統(tǒng)總體規(guī)劃到單級設計，對數(shù)據(jù)庫表單進行詳細描述。

目前無線發(fā)射系統(tǒng)具備功能簡單，隨著國家廣電關于加強發(fā)射機房安全穩(wěn)定運行的規(guī)定出臺，現(xiàn)有程序不能滿足廣電無線發(fā)射系統(tǒng)的要求。因此，研發(fā)人員采用分級控制對廣電發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)進行設計規(guī)劃，從安全可靠性與先進性等方面，保證發(fā)射機監(jiān)控系統(tǒng)正常穩(wěn)定運行。系統(tǒng)面向用戶包括發(fā)射臺值班人員、維護管理人員與其他管理考核系統(tǒng)。系統(tǒng)架構設計是明確廣電無線發(fā)射健康系統(tǒng)體系結構；系統(tǒng)軟件采用分層模塊化結構，具有良好安全可靠性。監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計要求靈活開放適應性強，具有方便友好的人機對話界面，且易于掌握使用。系統(tǒng)軟件設計包括主服務器與節(jié)點服務器軟件設計。其中，節(jié)點服務器軟yt0VewTSE3dMiSunILA2GA==件設計包括信息處理程序與遠程控制程序。

三、廣播電臺監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，我國各地電視臺播出節(jié)目時間大幅度增加。由于廣電系統(tǒng)發(fā)射機長期處于高頻大功率發(fā)射狀態(tài)，降低發(fā)射功率是提高廣電系統(tǒng)可靠性的關鍵。頻繁操作巡機等勞動強度大易產(chǎn)生操作插座，而值班人員不能準確判斷處理設備故障延長停播時間。為了確保廣電節(jié)目傳輸安全，廣播電臺必須采用高技術手段，降低設備故障造成停播時間。但由于發(fā)射機較多配置分散，值班人員經(jīng)常出現(xiàn)漏抄數(shù)據(jù)現(xiàn)象，因此對發(fā)射設備實現(xiàn)計算機監(jiān)控管理非常必要。為了保證自動化系統(tǒng)安全運行，廣播電臺需要建立自動化綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

系統(tǒng)設計是將需求轉化為軟件表示的關鍵過程，在設計階段主要關注系統(tǒng)功能模塊的設計。系統(tǒng)功能模塊的設計旨在確保軟件能夠高效地執(zhí)行其預定任務，而系統(tǒng)安全設計則關注如何保護系統(tǒng)免受未經(jīng)授權的訪問和潛在的安全威脅。在系統(tǒng)實現(xiàn)階段，將軟件設計轉化為實際可運行的代碼。其中，系統(tǒng)功能模塊的主要職責是實現(xiàn)節(jié)目截圖演示等功能。在編碼階段，選擇C++語言作為主要的編程語言，基于其強大的面向對象編程能力和高效的性能。我們的開發(fā)工作在Windows操作平臺上進行，使用Visual C++ 6.0作為開發(fā)工具，確保軟件在目標平臺上的穩(wěn)定運行。同時，我們還確保所使用的瀏覽器版本為Explorer 6.0以上，以確保軟件的用戶界面兼容性。遠程監(jiān)控系統(tǒng)具備多種功能，以滿足對廣電發(fā)射臺進行全面監(jiān)控的需求。這包括權限認證管理，確保只有授權用戶才能訪問系統(tǒng)；設備校時功能，確保系統(tǒng)時間的準確性；聲光短信報警功能，當系統(tǒng)檢測到異常情況時能夠及時向用戶發(fā)出警報。

廣播電視網(wǎng)絡安全監(jiān)控系統(tǒng)設計目標是實現(xiàn)對前端播出頻道節(jié)目全程實時監(jiān)控，使用戶完整收看合法電視節(jié)目，并確保網(wǎng)絡安全運行。系統(tǒng)工作流程為節(jié)點設備信息處理程序采集傳感器數(shù)據(jù)、連接主服務器MQTT服務程序以及將接收相關數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，操作員可以使用POST請求發(fā)出對應的指令，主服務器通過獲取客戶端數(shù)據(jù)包記錄到本機數(shù)據(jù)庫，按照設定條件判斷是否異常。廣電發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)核心業(yè)務圍繞數(shù)據(jù)獲取開展，數(shù)據(jù)庫設計是系統(tǒng)底層編程的核心，按照業(yè)務流程要求，功能子系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換對象抽象數(shù)據(jù)實體，建立相互關聯(lián)的數(shù)據(jù)庫存儲結構。系統(tǒng)投入使用前要經(jīng)過嚴格的測試，并從功能性能與安全兼容性等方面進行測試。監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式框架，通過網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交互，相互協(xié)作完成系統(tǒng)功能，系統(tǒng)測試框架部署模擬現(xiàn)實中的應用條件。廣電發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)是分布式多級聯(lián)控系統(tǒng)，測試中從總體功能出發(fā)細分到功能模塊，通過測試結果分析得出設計廣電發(fā)射臺監(jiān)控系統(tǒng)功能全部實現(xiàn)良好運行。

四、結束語

本文針對傳統(tǒng)實地巡查設備方式不能滿足實際需求情況，設計開發(fā)基于移動通信技術的廣電監(jiān)控系統(tǒng)。隨著技術的發(fā)展和需求的變化，傳統(tǒng)的實地巡查設備方式已逐漸無法滿足現(xiàn)代廣播電視監(jiān)控的需求。因此，開發(fā)一種新型的、基于移動通信技術的監(jiān)控系統(tǒng)顯得尤為重要。發(fā)射臺綜合監(jiān)控系統(tǒng)包含前端信息源的監(jiān)控等分項系統(tǒng)內(nèi)容；軟件系統(tǒng)具備分級控制結構等特點。作為日常廣電監(jiān)控的輔助設備，系統(tǒng)信息傳輸效率高且工作穩(wěn)定可靠。隨著計算機網(wǎng)絡通信技術的發(fā)展，廣電發(fā)射臺數(shù)字化將快速全面地實現(xiàn)。

作者單位：孫濤 山東省海陽市融媒體中心

參考文獻

[1]郭秀珍.廣播電視無線發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)[J].信息記錄材料，2023，24（07）：68-70.

[2]李學軍.廣播電視發(fā)射臺站音視頻信號監(jiān)測系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].西部廣播電視，2022，43（02）：223-225.

[3]翟愛國.廣播電視無線發(fā)射臺站智能監(jiān)控系統(tǒng)設計與分布式技術運用分析探討[J].科技資訊，2022，20（01）：10-12.

[4]王芳.基于LoRa和4G/5G的天饋線監(jiān)測系統(tǒng)研究[J].廣播電視信息，2021，28（10）：78-80.

[5]張宏斌，趙軍棋.廣播電視無線發(fā)射臺站智能監(jiān)控系統(tǒng)設計與分布式技術運用[J].電子制作，2021，（18）：96-97，95.

[6]李豐.中央節(jié)目無線發(fā)射臺站自動化系統(tǒng)設計與實現(xiàn)[J].廣播與電視技術，2021，48（08）：122-126.

[7]劉奕.5G網(wǎng)絡技術對提升4G網(wǎng)絡性能的研究[J].數(shù)碼世界，2020，（04）：24.

[8]高亞娟，尹學功，查朝云.廣播電視無線發(fā)射臺自動化控制系統(tǒng)方案分析[J].廣播與電視技術，2020，47（01）：85-89.