潘 登,趙豫青,王慧莉,何 麗
(十堰廣播電視臺,湖北 十堰 442000)
全方位智能化監(jiān)控系統(tǒng)的運用
潘 登,趙豫青,王慧莉,何 麗
(十堰廣播電視臺,湖北 十堰 442000)
近年來,先進成熟的數(shù)字化監(jiān)控技術在電視臺得到了廣泛應用,不僅使電視臺的播出信號有了質的飛躍,廣大技術工作者也徹底擺脫了長時間眼觀耳聽的監(jiān)播方式。新形勢下十堰電視臺根據(jù)自身需求,不斷將監(jiān)測、監(jiān)控的新技術一并納入到全系統(tǒng)的建設中來,形成了信號、設備、安防、機房環(huán)境等多種監(jiān)視系統(tǒng)的集成和一體化信息的展現(xiàn),大幅度降低了值班人員的監(jiān)看和應急處理壓力,安全播出工作得到了全方位的保障。
智能化技術;傳感器;實時監(jiān)控
2011年9月十堰廣播電視臺整體搬遷工作任務重、時間緊,在6個標清頻道的硬盤播出系統(tǒng)建設中,播控系統(tǒng)沒有形成從播前、播中、播后的一體化監(jiān)控格局。沿用的仍然是模擬播出系統(tǒng)的AV信號監(jiān)視,僅僅對機頂盒信號有故障報警,這顯然不符合安全播出規(guī)范,更不利于值班人員對故障的排查,尤其是出現(xiàn)問題后得不到盡快的應急恢復。隨著電視業(yè)務的不斷擴展,本臺每年有4萬小時的播出量,單純靠人工完成監(jiān)視工作顯然已力不從心,無法滿足安全播出的需求,集人防、物防、技防全方位的智能化的一體化監(jiān)控報警系統(tǒng)在本臺的播出工作中得到了廣泛應用,下面就從4個方面談談監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的建設過程[1-3]。
機房環(huán)境主要是指設備對溫度、濕度和空氣潔凈度的要求。本臺的播出機房設備間用鋼化玻璃墻與外部隔離,很好地做到了采光、防塵和隔音,但是又相對封閉,所以其內部環(huán)境對保護設備有著至關重要的作用。
首先是溫度監(jiān)控,設備機房里集中的全部是長年不間斷運行的服務器和播出周邊設備,運行中會產(chǎn)生大量的熱。眾所周知,無論是半導體器件、電阻、電容等器件在高溫下都會很快出現(xiàn)損壞,而磁介質(硬盤)對溫度要求更高,因為隨著溫度的上升,磁導率開始增大,要求低于或者遠低于居里溫度下使用。其次是濕度監(jiān)控,高濕度會使設備受潮、電源短路等,而低濕度會產(chǎn)生靜電,隨著靜電積累電壓就會越高,對人和電子器件都有危害。因此在空調機房內安裝了一套集溫濕度與停電報警一體化裝置,嚴格監(jiān)控溫度與濕度的變化。裝置主要由溫濕度探測器和報警主機兩部分組成。
1.1 溫濕度探測器
溫度傳感器采用美國DALLAS公司生產(chǎn)的DS18B20(如圖1),DS18B20是“一線總線”接口的溫度傳感器,全部傳感元件及轉換電路都在一只三極管的集成電路內,體積小,測量精度高,尤其是抗干擾信號強,解決了模擬溫度信號容易受到干擾而產(chǎn)生測量誤差的問題,在實際應用中取得了良好的測溫效果。
圖1 溫度傳感器DS18B20
濕度傳感器采用法國Humirel公司的HS1101,它是一款基于電容原理的濕敏電容傳感器。在自動測試系統(tǒng)中,電容值隨著空氣濕度的變化而變化,根據(jù)相對濕度的變化和電容值呈線性規(guī)律的原理。將電容值的變化轉換成電壓或頻率的變化,進行有效的數(shù)據(jù)采集,再利用555集成電路組成振蕩電路,HSl101濕度傳感器充當振蕩電容,從而完成濕度到頻率的轉換,如圖2所示。
圖2 濕度傳感器HS1101電路
1.2 報警主機
報警主機主要由8051單片機、雙音多頻信號接收器、GSM模塊、無線接收和有線接入端口等周邊電路組成。
主芯片STC11F16XE是增強型的8051系列單片機,通過探頭尋址電路不斷循環(huán)監(jiān)測8個探頭狀態(tài),對應狀態(tài)即為選擇的監(jiān)控項目。以溫度報警為例,溫度檢測器超溫后發(fā)出無線信號至探頭后,單片機8051通過輪訓信號檢測電路檢測到外線上的撥號音時,將會立即轉入對芯片HT9170D的控制,實現(xiàn)對它的片選,完成所需撥打的電話號碼的雙音多頻信號的功能。
HT9170D是一片18腳,DIPSOP封裝的DTMF信號接收解碼芯片。雙音多頻信號(DTMF),即電話系統(tǒng)中電話機與交換機之間的一種用戶信令,用于發(fā)送被叫號碼。HT9170D對接收到的DTMF信號進行檢測和解碼,形成代表不同數(shù)字的4位BCD碼輸出,從而完成自動撥打不同電話號碼的流程。
GSM報警器的電源外接市電,內置可充電電池,停、斷電后自動轉換至電池供電并短信息提示,實現(xiàn)停電報警的功能。具備兩種工作模式:
1) 布防模式:安防控制器對探頭檢測到的任何異常狀態(tài)都作出響應和報警,這種工作模式適用于夜間值班人員休息時的設置。
2) 撤防模式:安防終端處于監(jiān)測狀態(tài),但是不會對各探頭的異常狀態(tài)做出反應,外接警笛鳴響提示,適用于值班人員在機房值班時的設置。
近幾年國內出現(xiàn)多起人為攻擊廣播電視設施的事件,各家電視臺在提升技術支持確保安全播出的同時,也都在想方設法應對外部環(huán)境的困擾。電視臺播出機房作為全年24小時不間斷運行的重地,夜間值班僅僅依靠少數(shù)人顯然不能勝任。而安防技術的完善和發(fā)展,極大地延長了人眼的觀察距離,并且能進行長時間的監(jiān)視,讓人們能夠看到現(xiàn)場發(fā)生的一切情況。再通過錄像機記錄下來,與報警設備聯(lián)合使用后,就能對非法入侵進行有效防范。本臺安防監(jiān)控設備主要有攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)和紅外入侵探測系統(tǒng)組成。
2.1 攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)
攝像頭監(jiān)控技術已經(jīng)廣泛應用于社會的各行各業(yè),本臺監(jiān)控系統(tǒng)劃出的重點防范區(qū)域由3個攝像頭完成覆蓋,其中設備機房采用高清一體化攝像頭,自帶WiFi可以單獨用于聯(lián)網(wǎng)報警,如圖3所示。
圖3 攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)
主要有以下兩個特色應用:
1)移動監(jiān)測技術
每個攝像頭各自的監(jiān)控范圍內選擇性地劃分出重點區(qū)域,就可以對其內部移動的物體偵測,如有人走過,鏡頭被移動、遮蓋,都會引起畫面的變化,算法采用的是背景差分和時間差分相結合的方式。
首先將每個監(jiān)控畫面內劃分為大小相同的小方格;然后硬盤錄像機內部DSP(數(shù)字信號處理器)實時編碼錄制每一幀每一格畫面的同時,對每一格圖像與背景圖像的對比來檢測是否有運動,或者是利用連續(xù)所錄制圖像序列中2個或3個相鄰幀像素的變化來提取出圖像中的運動區(qū)域;最后通過提示音完成報警和錄制,實現(xiàn)“動則報警,不動則不報警”。
2)螢石云網(wǎng)絡監(jiān)控
“螢石云”完成了計算機全部監(jiān)控功能到手機的延生,利用云存儲服務功能將錄制的視頻存儲在公有云里,通過安全認證的手機可以實現(xiàn)PC客戶端的全部功能,從而實現(xiàn)了監(jiān)控現(xiàn)場信息的即時化,隨時隨地關注場所的異常信息,第一時間采取安全防護措施(見圖3)。
2.2 紅外入侵探測系統(tǒng)
紅外入侵探測系統(tǒng)主要有安防終端和熱釋電紅外傳感器兩部分組成。安防終端用于接收警情,支持多種探頭,每一種探頭對應檢測某一種情況的事件,觸發(fā)后用于打電話語音發(fā)送報警內容和警笛鳴響。
熱釋電紅外傳感器,其原理是選擇性接收人體發(fā)出特定波長10區(qū)性μm左右的紅外線。當有人進入檢測區(qū)時,由于人體相對恒定的體溫(37 ℃左右)與環(huán)境溫度有差別,菲涅耳透鏡濾光片只允許波長在10 μm左右的紅外線通過,經(jīng)放大增強后聚集到紅外感應源(熱釋電元件LHI778)上,自身就會失去電荷平衡,向外釋放電荷,進而產(chǎn)生ΔT,其晶體內部的原子排列將產(chǎn)生變化,引起自發(fā)極化電荷,在上下電極之間產(chǎn)生電壓ΔU,再通過后續(xù)電路經(jīng)檢測處理后就能產(chǎn)生報警信號。熱釋電紅外傳感器內部由光學濾鏡、場效應管、熱釋電元件、偏置電阻、EMI電容等元器件組成,其內部電路框圖如圖4所示。
圖4 熱釋電元件LHI778
兩套報警系統(tǒng)雖然互有重疊,但是很好地起到了互為補充的作用,做到了經(jīng)濟、安全、有效、無死角,切實增強了播出機房的安全防護能力。
電視臺播出量不斷增加隨之而來的就是大量的節(jié)目素材需要審核,純人工的審片方式顯然已經(jīng)難以勝任。本臺的播出素材自動技審系統(tǒng),就是應用技防手段,在素材播出之前以3∶1的速度自動完成待播節(jié)目審查,效率得到大幅度提高的同時也減輕了人工的工作量,播出安全也提升到了一個新的臺階。
技審平臺素材檢查點設置在二級陣列,首先將打包好的待播出素材拆開,自動分析每一幀的視頻和音頻數(shù)據(jù);然后將解析出的數(shù)據(jù)與用戶自定義的質量檢測標準進行對比,主要包括黑場、彩條、靜幀、彩場、雪花場、色彩丟失、單色等,確定被檢素材中是否含有以上視音頻問題;最后形成技審報告,再由人工進行復查。這種有針對性的檢查和判斷,不僅效率高而且減少了漏檢對象,加強了播出質量監(jiān)測的自動化、流程化、數(shù)據(jù)化,提高了安全級別。
本臺早期的播出實時故障監(jiān)測主要由大屏幕監(jiān)視墻和6通道監(jiān)控機組成。大屏幕監(jiān)視墻雖然能完成對每一級信號的監(jiān)視,但是沒有故障報警;監(jiān)控機有故障報警,但是由于通道很少導致每個頻道僅僅只能監(jiān)視一路信號,在故障應急中不能做到準確而快速的定位,顯然不利于緊急情況時的迅速處理。最新完成建設的多畫面多通道實時監(jiān)測系統(tǒng),對射頻、視音頻的圖像與聲音進行實時的監(jiān)視監(jiān)聽,并對出現(xiàn)的問題實時對應語音報警,準確報出對應頻道故障點和設備,很好地協(xié)助了技術人員應急時的故障排查。
監(jiān)測服務器內置6塊實時4路視頻語音處理卡,最大可支持24路節(jié)目信號源,本臺6個頻道可以平均分配到4個監(jiān)測點。主要完成播出中的圖像監(jiān)視和圖像查詢,以及各項監(jiān)
測功能,并能在事后進行圖像語音的查詢和取證。主要監(jiān)測的信號指標有:視頻丟失、音頻丟失、靜幀故障、黑場故障、非法信號、VA比告警等,用戶可以針對各個頻道的需求設置組合這些指標。
系統(tǒng)報警模式除提供即時語音報警外,網(wǎng)絡報警通過局域網(wǎng)實現(xiàn)圖像監(jiān)視、查詢接收實時報警等功能;短消息報警用于將監(jiān)測到播出系統(tǒng)信息發(fā)送至指定用戶的手機上,即時發(fā)現(xiàn)處理故障。
硬盤錄像功能分為時段錄像和觸發(fā)錄像。時段錄像即在指定時間段內不間斷地錄像,主要用于根據(jù)需求查詢圖像和語音的記錄。觸發(fā)錄像用于在當前通道監(jiān)測到了某種指定故障時,錄像功能被觸發(fā)后開始記錄,并能夠保存報警觸發(fā)前數(shù)秒鐘的視音頻信號,這一功能對于用戶事后的報警事件跟蹤判斷具有特別的意義。
智能化技術作為今后的重要發(fā)展方向,電視臺在信號處理、設備故障診斷、實時監(jiān)控、接口監(jiān)測等很多環(huán)節(jié)都會涉及,其應用不僅能夠把技術人員從繁復的事務工作中解脫出來,播出信號質量和機房整體安全都得到了顯著的提高。因此各家電視臺在全臺網(wǎng)的搭建中要將智能化技術的集成納入到整個系統(tǒng)的建設中來。
[1] 吳森.監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn) [J].廣播與電視技術,2010(7):97-100.
[2] 潘登,徐進.硬盤播出系統(tǒng)備份實現(xiàn)方式與完善措施[J].電視技術,2015,39(2):54-56.
[3] 江漢文,胡勇,熊攀.論輔助監(jiān)控在自動硬盤播出中的應用[J].現(xiàn)代電視技術,2010(6):142-144.
責任編輯:許 盈
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【本文獻信息】徐旭.統(tǒng)一存儲關鍵指標研究及在網(wǎng)絡制播中的應用[J].電視技術,2015,39(24).
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10.16280/j.videoe.2015.24.017
2015-06-29