李瑞民

（上海風(fēng)格信息技術(shù)股份有限公司，上海 201804）

1 信號(hào)傳輸監(jiān)測(cè)簡(jiǎn)介

電視臺(tái)里的故障監(jiān)測(cè)是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，及時(shí)、準(zhǔn)確地報(bào)警監(jiān)測(cè)是值機(jī)員在發(fā)生故障時(shí)做出準(zhǔn)確判斷的關(guān)鍵因素[1-3]。要做到這一步，一套好的監(jiān)測(cè)算法必不可少。電視臺(tái)圖像層監(jiān)控五大要素分別是黑場(chǎng)、凍幀（又名靜幀）、彩條、臺(tái)標(biāo)丟失、無(wú)聲，前四個(gè)屬于圖像層面的，第五個(gè)屬于聲音層面的。黑場(chǎng)，就是屏幕上所有的區(qū)域都是黑色的；凍幀即整個(gè)畫(huà)面靜止不動(dòng)；彩條及由于墊片等原因?qū)е碌墓?jié)目呈現(xiàn)成豎的多色彩色條紋；臺(tái)標(biāo)丟失即頻道臺(tái)標(biāo)消失；無(wú)聲即沒(méi)有聲音的電平值。從五類(lèi)報(bào)警的定義上看，每一種報(bào)警的判斷似乎都不難。但在實(shí)際的算法中，要受很多外圍元素的影響，比如，一些電影電視制作人員通常會(huì)把盡可能多的信息（如頻道的LOGO、當(dāng)前時(shí)間、當(dāng)前節(jié)目名稱、滾動(dòng)新聞或廣告）提供給觀眾，再如大部分視頻的壓縮和解壓縮算法采用的都是失真算法，原始圖像與經(jīng)過(guò)壓縮、傳輸、解壓縮后的圖像從肉眼上很難區(qū)分，但實(shí)際上卻產(chǎn)生了一些變化，這些變化都會(huì)影響到報(bào)警的判斷。

除了對(duì)上面某一個(gè)信號(hào)的監(jiān)控之外，電視臺(tái)更關(guān)注一個(gè)鏈路的狀態(tài)。信號(hào)傳輸監(jiān)測(cè)模型圖如圖1所示，信號(hào)輸入后經(jīng)過(guò)編碼器編碼后，沿傳輸鏈路到達(dá)解碼器，經(jīng)解碼后再輸出。按圖1設(shè)置4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別監(jiān)測(cè)輸入信號(hào)、編碼后信號(hào)、經(jīng)鏈路傳輸后的編碼信號(hào)、解碼信號(hào)這4個(gè)信號(hào)。假設(shè)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)都正常監(jiān)測(cè)的情況下，不難發(fā)現(xiàn)如“監(jiān)測(cè)點(diǎn)1”的信號(hào)黑場(chǎng)故障，則“監(jiān)測(cè)點(diǎn)2”～“監(jiān)測(cè)點(diǎn)4”的信號(hào)必然是黑場(chǎng)故障；反之，如果“監(jiān)測(cè)點(diǎn)4”發(fā)生黑場(chǎng)故障，則未必“監(jiān)測(cè)點(diǎn)1”～“監(jiān)測(cè)點(diǎn)3”都是黑場(chǎng)故障，因?yàn)檫@3個(gè)環(huán)節(jié)中，有1個(gè)環(huán)節(jié)故障都會(huì)引起。

圖1 信號(hào)傳輸監(jiān)測(cè)模型圖

由此來(lái)看，一般的電視臺(tái)、電吧、地球站等單位所關(guān)注的并不是某一個(gè)頻道是否發(fā)生了故障，而是綜合考慮各頻道之間的組合報(bào)警。

2 算法設(shè)計(jì)

以上海地球站為例，有標(biāo)清節(jié)目30套左右，高清3套。每一套節(jié)目約有5～7個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，則總共會(huì)多達(dá)200多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。每一路節(jié)目都有5～7個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，一旦某中間節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，則直接影響后續(xù)的相關(guān)節(jié)點(diǎn)，因此存在同一時(shí)刻多路信號(hào)連鎖出錯(cuò)而導(dǎo)致的大范圍報(bào)警的可能，因此設(shè)計(jì)一套好的算法和實(shí)現(xiàn)方式尤為重要。

2.1 設(shè)計(jì)思路

為統(tǒng)一術(shù)語(yǔ)，約定如下：1）報(bào)警：當(dāng)某一設(shè)備的某一信號(hào)或狀態(tài)達(dá)到或超越某個(gè)閾值，向監(jiān)測(cè)或監(jiān)控端所發(fā)送的包含設(shè)備、信號(hào)值、報(bào)警類(lèi)型的信息稱為“報(bào)警”。2）策略：指定若干個(gè)報(bào)警，其中某些報(bào)警同時(shí)發(fā)生，某些報(bào)警均不發(fā)生時(shí)而響應(yīng)某一預(yù)定的動(dòng)作，包含若干報(bào)警的配置以及預(yù)定的動(dòng)作稱之為一個(gè)“策略”。如果當(dāng)前報(bào)警狀態(tài)正好符合一個(gè)策略的約定狀態(tài)，則稱為該“策略被匹配到”。需要說(shuō)明的是，策略中不僅要指定某些報(bào)警同時(shí)發(fā)生，還要指定另一些報(bào)警不同時(shí)發(fā)生，一是為了避免策略之間存在著包含的關(guān)系，增加了冗余度，二是避免產(chǎn)生二義性。同時(shí)也很容易看出，策略必須是有優(yōu)先級(jí)的，并且一般來(lái)說(shuō)當(dāng)高優(yōu)先級(jí)的策略被匹配到時(shí)，就不需要再響應(yīng)低優(yōu)先級(jí)的了，這樣做的目的是使值機(jī)員的處理有先后順序。

如果把所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)都混為一談，則會(huì)發(fā)現(xiàn)由于監(jiān)測(cè)項(xiàng)過(guò)多，即使是配一個(gè)很簡(jiǎn)單的策略，也要把所有報(bào)警都設(shè)置一下，這不僅增加了配置的復(fù)雜度，也增加了算法的復(fù)雜度。同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，在一個(gè)鏈路中的故障不會(huì)波及到另一個(gè)與故障鏈路完全獨(dú)立的鏈路，即各完全獨(dú)立鏈路之間的耦合度很低，因而報(bào)警相互影響的概率也很小，甚至沒(méi)有。為此，可以采用“分組”的概念，將所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)分組。原則上同一鏈路的為一組，不同鏈路的不在同一組。組與組之間具有優(yōu)先級(jí)，同時(shí)，每組中各策略之間也具有優(yōu)先級(jí)。

還有一個(gè)需要考慮的因素就是某一組中，未被匹配的報(bào)警的處理，即當(dāng)前某一組有若干個(gè)報(bào)警，但該組中的各個(gè)策略都未匹配到，作為一種不重要的“報(bào)警狀態(tài)”，也需要給值機(jī)員一個(gè)提醒，該提醒稱為該組的“默認(rèn)報(bào)警”。

通過(guò)這種設(shè)計(jì)，很顯然，報(bào)警不再是最終展示給值機(jī)員的元素，取而代之的是策略，因而值機(jī)員不再把報(bào)警作為首要關(guān)注因素，而只需要關(guān)注策略的變化，這樣設(shè)計(jì)大大節(jié)省了故障發(fā)生時(shí)值機(jī)員面對(duì)大量報(bào)警信息時(shí)再做二次判斷的時(shí)間，并減少了出錯(cuò)的概率。

2.2 報(bào)警采集的處理

報(bào)警的時(shí)效性很強(qiáng)，如果采集點(diǎn)和報(bào)警點(diǎn)不在同一個(gè)位置，則二者之間一般是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的SOCKET進(jìn)行通信的。一般的報(bào)警有三種方式，一種是采集點(diǎn)向報(bào)警點(diǎn)始終發(fā)一個(gè)心跳，并約定某一位的狀態(tài)值代表有報(bào)警或報(bào)警停止，這種方式只需要按協(xié)議判斷該位即可；還有一種是將報(bào)警分“開(kāi)始、持續(xù)、結(jié)束”三個(gè)狀態(tài)，報(bào)警點(diǎn)在接到報(bào)警后不僅知道在接到“開(kāi)始”和“持續(xù)”時(shí)應(yīng)該報(bào)警，而且還知道在接到“結(jié)束”時(shí)應(yīng)該結(jié)束報(bào)警狀態(tài)；第三種是報(bào)警不同狀態(tài)，這時(shí)報(bào)警點(diǎn)則需要記錄接到最后一個(gè)報(bào)警的時(shí)間，并且在一定時(shí)間內(nèi)如果接不到報(bào)警，則自動(dòng)將報(bào)警停止。

組合報(bào)警時(shí)，同時(shí)考慮的是數(shù)個(gè)報(bào)警的狀態(tài)，因此在接到一個(gè)報(bào)警時(shí)再等另一個(gè)報(bào)警一定是來(lái)不及的。一個(gè)可行的辦法就是針對(duì)每一個(gè)報(bào)警，專(zhuān)設(shè)一個(gè)“報(bào)警變量”和一個(gè)“時(shí)間變量”，前者保存最新的實(shí)時(shí)值，每當(dāng)有新報(bào)警來(lái)的時(shí)候，除了刷新該值之外，還設(shè)定當(dāng)前時(shí)間為時(shí)間變量。另有一個(gè)線程專(zhuān)門(mén)判斷所有時(shí)間變量，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一個(gè)報(bào)警的時(shí)間變量距離當(dāng)前時(shí)間大于預(yù)設(shè)的超時(shí)值時(shí)，則修改“報(bào)警變量”為報(bào)警停止。

2.3 語(yǔ)音報(bào)警的處理

報(bào)警聲音的處理很關(guān)鍵，一個(gè)準(zhǔn)確、清晰的報(bào)警方式對(duì)指導(dǎo)值機(jī)員做出快速、正確的反應(yīng)至關(guān)重要。根據(jù)以上分析，可以以策略為單位，每一個(gè)策略配一個(gè)準(zhǔn)確的故障語(yǔ)音描述，甚至是指導(dǎo)性的語(yǔ)音描述，如“X頻道主路黑場(chǎng)報(bào)警，請(qǐng)切備路”。這種語(yǔ)音報(bào)警效果很好，但也有一個(gè)缺點(diǎn)，每一個(gè)語(yǔ)音提示本身總是需要一定時(shí)間的，而當(dāng)播放時(shí)有新策略被匹配到的時(shí)候，后面的策略語(yǔ)音提示如果一起播放，會(huì)使兩個(gè)聲音重疊在一起，或后者中斷了前者的播放，導(dǎo)致前者只播了一段，特別是在某一時(shí)刻，有大量報(bào)警同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，各種策略報(bào)警提示一起播放，使各報(bào)警聲音相互交織，相互干擾，反而聽(tīng)不清。

一個(gè)可行的解決辦法就是建立一個(gè)報(bào)警語(yǔ)音隊(duì)列，每當(dāng)一個(gè)報(bào)警語(yǔ)音提示需要播放的時(shí)候，不是馬上播出來(lái)，而是放入隊(duì)列中，這樣，專(zhuān)門(mén)再建一個(gè)線程，時(shí)刻查詢?cè)搱?bào)警語(yǔ)音隊(duì)列，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有報(bào)警語(yǔ)音的時(shí)候，再提取語(yǔ)音文件然后進(jìn)行播放，當(dāng)有多個(gè)語(yǔ)音要報(bào)的時(shí)候，同樣可以一個(gè)一個(gè)地播出。

2.4 流程圖

根據(jù)以上分析，可以做出如圖2所示的流程圖。圖中分為左右兩部分，以豎虛線分隔，其中左邊分別是報(bào)警采集和語(yǔ)音報(bào)警，該部分相對(duì)簡(jiǎn)單，所以不再畫(huà)出流程圖；右邊則是組合報(bào)警的主流程圖。

圖2 組合報(bào)警流程圖

由于程序?qū)儆?×24 h運(yùn)行的程序，故上面沒(méi)有標(biāo)出退出的邏輯。

通過(guò)上述分析，可以簡(jiǎn)單總結(jié)為：循環(huán)按優(yōu)先級(jí)檢測(cè)各分組，針對(duì)每一分組內(nèi)，再按優(yōu)先級(jí)依次匹配各策略，如果匹配到，則將要報(bào)的語(yǔ)音發(fā)送到報(bào)警語(yǔ)音隊(duì)列中，并直接跳出該組的此后判斷，匹配下一個(gè)分組；如果沒(méi)匹配到，則繼續(xù)匹配下一個(gè)策略，直到匹配到，或本組策略都未被匹配到。此時(shí)再做一個(gè)判斷，如果有報(bào)警，則將本組默認(rèn)音放入報(bào)警語(yǔ)音隊(duì)列中，然后轉(zhuǎn)入到下一組的判斷。

3 算法測(cè)試和驗(yàn)證

為了驗(yàn)證上面方案的可行性，制作了一套程序，該程序采用Microsoft Visual C++2005（SP2）作為代碼開(kāi)發(fā)工具，分別在Windows XP（SP3）/Windows 2003下做了測(cè)試。

整個(gè)程序從功能上主要分2個(gè)部分：一部分是分組、策略的編輯，該部分占主界面的大部分位置；另一部分是各算法的具體實(shí)現(xiàn)方式，這部分幾乎不占用界面顯示部分，而是以線程方式在后臺(tái)運(yùn)行。程序主界面如圖3所示。

圖3 程序主界面（截圖）

3.1 主要線程

主程序主要由4個(gè)線程組成：

1）第一個(gè)線程負(fù)責(zé)接收采集端傳過(guò)來(lái)的實(shí)時(shí)報(bào)警，并將接到的報(bào)警狀態(tài)寫(xiě)入到報(bào)警池的指定位置，該部分可以直接采用CSocket類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這部分唯一需要注意的是效率要高，一般不宜有寫(xiě)數(shù)據(jù)庫(kù)、機(jī)械操作等占時(shí)間的操作，否則會(huì)影響到后續(xù)報(bào)警的處理。該線程每接收一個(gè)報(bào)警，就將該報(bào)警的最后接收時(shí)間設(shè)定為當(dāng)前時(shí)間。

2）第二個(gè)線程是專(zhuān)為第一個(gè)報(bào)警服務(wù)的，該線程唯一的作用就是處理第一個(gè)線程中的超時(shí)報(bào)警。在實(shí)際應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)總會(huì)或多或少地出現(xiàn)丟包現(xiàn)象，如果采集端發(fā)現(xiàn)某一個(gè)報(bào)警結(jié)束，于是向報(bào)警端發(fā)送“報(bào)警結(jié)束”的包，但如果這個(gè)包丟了，而報(bào)警端并不知道，仍然在報(bào)警，這是由于此后沒(méi)有報(bào)警了，則采集端不再發(fā)送報(bào)警信息，則報(bào)警端則會(huì)仍然繼續(xù)誤報(bào)有報(bào)警的信息。這時(shí)就需要一個(gè)收尾的線程來(lái)判斷。在本系統(tǒng)中，該線程約定5 s之內(nèi)接不到任何報(bào)警開(kāi)始或持續(xù)，則認(rèn)為報(bào)警結(jié)束。判斷方法即每隔1 s循環(huán)判斷一下第一線程中各報(bào)警的最后接收時(shí)間，用該時(shí)間值與當(dāng)前時(shí)間值做比較，如果兩者時(shí)間差大于5 s，則取消該報(bào)警。

3）第三個(gè)線程也是最關(guān)鍵、最主要的線程，該線程在總流程圖中有詳細(xì)說(shuō)明，故不再贅述。

4）第四個(gè)線程就是語(yǔ)音播放隊(duì)列線程，該線程始終判斷一個(gè)隊(duì)列鏈表，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鏈表的頭指針與尾指針不相等（即有要播放的聲音）時(shí)，根據(jù)所存的聲音文件名，取指定的聲音文件進(jìn)行播放，播放完成后，刪除此表頭，再次判斷后續(xù)是否還有要播的文件。

3.2 實(shí)測(cè)結(jié)果

根據(jù)上述算法所做的程序，經(jīng)過(guò)測(cè)試、策略調(diào)整、測(cè)試、試運(yùn)行、運(yùn)行，效果良好，受到值機(jī)員的好評(píng)，都認(rèn)為采用該方法處理，值機(jī)員不需要再考慮各個(gè)的單獨(dú)報(bào)警，特別是當(dāng)多個(gè)報(bào)警同時(shí)出現(xiàn)時(shí)，不需要在本已緊張的時(shí)刻再去判斷各報(bào)警之間的關(guān)聯(lián)，再由關(guān)聯(lián)推斷故障的原因，從而做出下一步操作的判斷。

4 結(jié)束語(yǔ)

近幾年有線電視技術(shù)飛速發(fā)展，各種新技術(shù)得到應(yīng)用，規(guī)模也在不斷地?cái)U(kuò)大，因此對(duì)電視的監(jiān)控也越來(lái)越復(fù)雜。如果把這些壓力推給值機(jī)員或簡(jiǎn)單地通過(guò)增加人員來(lái)解決，不僅不能大幅度地改善問(wèn)題的解決速度，也可能會(huì)部分增加協(xié)同的復(fù)雜度。筆者從科學(xué)性、規(guī)范性、前瞻性出發(fā)，設(shè)計(jì)了一種新的報(bào)警模式，該模式不再采用以往單純依靠報(bào)警來(lái)檢測(cè)的模式，而是綜合考慮了各報(bào)警之間的組合方式，向值機(jī)員提供更為準(zhǔn)確、更為詳實(shí)可靠的報(bào)警提醒，經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)驗(yàn)證，該方式是切實(shí)可靠的。

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