陳 韜

（甘肅省甘南廣播電視臺(tái) 甘肅 合作 747000）

0 引言

廣播電視臺(tái)是當(dāng)前主流媒體中的組成部分之一，它在互聯(lián)網(wǎng)信息傳播過程當(dāng)中具有不可替代的作用。近幾年隨著數(shù)字化的發(fā)展，在大數(shù)據(jù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)的沖擊下，廣播電視面臨著升級(jí)與轉(zhuǎn)型這一關(guān)鍵時(shí)期。但超高清電視、跨終端、跨網(wǎng)絡(luò)以及平臺(tái)的廣播電視業(yè)務(wù)不斷發(fā)展，廣播電視安全播出技術(shù)的應(yīng)用也面臨著新的挑戰(zhàn)。因此，為了有效防止非法信號(hào)與插播的干擾，保障廣播電視節(jié)目的正常播出，本文從信號(hào)、電視監(jiān)測系統(tǒng)等方面對(duì)廣播電視安全監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并提出相應(yīng)的設(shè)計(jì)方案，從而保障廣播電視安全播出監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性和有效性[1]。

1 廣播電視安全播出監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求分析

1.1 系統(tǒng)概況分析

廣播電視安全播出監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，簡單來說就是將監(jiān)控安全廣播系統(tǒng)和硬件等兩者進(jìn)行有效整合，以此使得系統(tǒng)既具備對(duì)廣播電視節(jié)目輸出信號(hào)的監(jiān)測功能，還能夠有效保障廣播節(jié)目的質(zhì)量和安全性。同時(shí)，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)安全和自動(dòng)化監(jiān)控任務(wù)操作，從而確保廣播電視節(jié)目在播出期間的音、視頻等安全傳輸，降低了廣播電視節(jié)目播出事故發(fā)生的概率，還可以在較短的時(shí)間當(dāng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)目播出問題的排查和及時(shí)處理。

1.2 需求分析

首先，該監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)廣播節(jié)目的安全播出監(jiān)測、信號(hào)質(zhì)量監(jiān)測、電視節(jié)目內(nèi)容監(jiān)測以及中心畫面顯示和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析等。其次，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地方有線廣播電視數(shù)字信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)測、地方電視前端的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測管理、節(jié)目內(nèi)容采集、存儲(chǔ)、回傳調(diào)度等達(dá)到全面監(jiān)管的要求。因此，設(shè)計(jì)的廣播電視安全播出監(jiān)測系統(tǒng)需要具備以下四種功能：第一，監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具備可以實(shí)現(xiàn)對(duì)廣播中波、廣播調(diào)頻、有線電視、無線電視等進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測以及對(duì)廣播電視節(jié)目的安全播出的調(diào)度控制能力。該功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)廣播節(jié)目的安全、質(zhì)量、內(nèi)容進(jìn)行全面檢測，發(fā)出警告信息以及調(diào)度指揮指令等。第二，在監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要解決無法及時(shí)將監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋給對(duì)應(yīng)播出單位這一問題，還要能夠有效解決調(diào)度系統(tǒng)無法實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地將廣播電視安全播出告警信息自動(dòng)向相關(guān)單位發(fā)送的問題，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)廣播電視節(jié)目播出的高效管理。第三，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要將監(jiān)測功能與調(diào)度功能兩者有機(jī)整合在一個(gè)數(shù)字化、智能化的平臺(tái)當(dāng)中。第四，需要可以將省、市、縣等無人值守的自動(dòng)化監(jiān)測站點(diǎn)進(jìn)行有效鏈接。

1.3 工作流程

監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有對(duì)廣播電視節(jié)目信號(hào)源、信號(hào)內(nèi)容的監(jiān)測、報(bào)警等功能，以及廣播電視主機(jī)和備用機(jī)兩者之間的互相切換功能。借助該功能可以實(shí)現(xiàn)對(duì)廣播電視節(jié)目信號(hào)源進(jìn)行有效切換和監(jiān)測。因此，當(dāng)廣播電視節(jié)目在播出時(shí)發(fā)生靜幀問題、音源缺失問題以及黑屏現(xiàn)象時(shí)，工作人員就可以借助切換設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化節(jié)目識(shí)別和備份切換。若廣播電視信號(hào)發(fā)射機(jī)存在故障時(shí)，電視臺(tái)的主控計(jì)算機(jī)就會(huì)根據(jù)過載波實(shí)現(xiàn)對(duì)節(jié)目信號(hào)質(zhì)量和信號(hào)源進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)行節(jié)目播出。最后，即使節(jié)目出現(xiàn)播出故障，還可以利用錄像功能對(duì)節(jié)目進(jìn)行錄制轉(zhuǎn)碼處理，并讓多畫面服務(wù)器實(shí)現(xiàn)節(jié)目的傳輸?shù)浇K端設(shè)備上進(jìn)行顯示播出[2]。

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

廣播電視安全播出監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要由中心監(jiān)管平臺(tái)、實(shí)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)、電視信號(hào)檢測系統(tǒng)和廣播電視綜合監(jiān)測儀系統(tǒng)等4個(gè)部分組成，具體見圖1所示。其中，中心監(jiān)管平臺(tái)的設(shè)計(jì)擁有核心控制功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電視前端設(shè)備進(jìn)行有效監(jiān)管，并通過對(duì)節(jié)目的實(shí)時(shí)監(jiān)控，以此保障廣播電視節(jié)目的質(zhì)量和可靠性。

圖1 廣播電視安全播出監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖

2.1 中心監(jiān)管平臺(tái)功能

針對(duì)該功能的設(shè)計(jì)，需要配備兩臺(tái)專用的服務(wù)器以及廣電集中監(jiān)管軟件。因此，本文選擇利用B/S架構(gòu)對(duì)中心監(jiān)管平臺(tái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并有效滿足廣電網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測的要求以及廣電系統(tǒng)的分布式，使得該監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測功能、查詢以及業(yè)務(wù)配置能力得到發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)廣播、無線、數(shù)字以及有線等電視信號(hào)的監(jiān)測和對(duì)廣播電視前端設(shè)備的管控目的。同時(shí)，還可以借助系統(tǒng)中自動(dòng)監(jiān)測功能對(duì)節(jié)目信號(hào)采集并監(jiān)測，將所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)上報(bào)到中心監(jiān)管平臺(tái)，從而通過遠(yuǎn)程調(diào)度功能，滿足廣播電視臺(tái)前端無人值守和24小時(shí)不間斷地運(yùn)行[3]。

2.2 實(shí)時(shí)報(bào)警功能

該實(shí)時(shí)報(bào)警功能的設(shè)計(jì)主要是通過擁有高速緩存能力的數(shù)據(jù)庫（Redis）和推送功能（pushlet）來實(shí)現(xiàn)的。其中數(shù)據(jù)庫也是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫的讀寫速度最高可以達(dá)到每秒11萬次，從而使得數(shù)據(jù)的處理能力得到進(jìn)一步的提高，將其與傳統(tǒng)廣播電視安全監(jiān)測系統(tǒng)兩者進(jìn)行對(duì)比，該系統(tǒng)的監(jiān)測效率得到了40%的提升。而pushlet則通過將數(shù)據(jù)從SERVER端的Java對(duì)象，直接推送到客戶端的瀏覽器頁面之上，并且整個(gè)過程并不需要借助任何插件的幫助。同時(shí)，數(shù)據(jù)庫和推送功能兩者的有機(jī)結(jié)合保障了電視安全監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。

3 廣播電視信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 電視監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

廣播電視臺(tái)的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)主要由監(jiān)測中心、監(jiān)測點(diǎn)以及監(jiān)測站等三個(gè)部分構(gòu)成，具體見圖2所示。

圖2 廣播電視臺(tái)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

在監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，均在監(jiān)測中心、監(jiān)測地區(qū)站點(diǎn)以及監(jiān)測點(diǎn)等上面安裝了相應(yīng)的電視監(jiān)測設(shè)備以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。而廣播電視的視音頻信號(hào)、回傳數(shù)據(jù)以及控制數(shù)據(jù)等均借助網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)通信，并構(gòu)成一個(gè)能夠緊密聯(lián)系的整體，而停播報(bào)警數(shù)據(jù)和指標(biāo)測試數(shù)據(jù)以及音視頻回傳信號(hào)存儲(chǔ)在監(jiān)測中心的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器當(dāng)中，為數(shù)據(jù)處理中心對(duì)數(shù)據(jù)處理報(bào)表提供幫助。同時(shí)，為了便于全國聯(lián)網(wǎng)目的的實(shí)現(xiàn)，在國內(nèi)廣播電視監(jiān)測中心設(shè)計(jì)中，還保留了和中央連接的結(jié)構(gòu)，充分地發(fā)揮出其優(yōu)勢。

3.2 電視信號(hào)網(wǎng)絡(luò)連接模塊

該功能模塊的設(shè)計(jì)在廣播電視信號(hào)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)方面主要借助SDH光纖網(wǎng)絡(luò)、PSTN等連接模式形成了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。其中，現(xiàn)階段各個(gè)地方的廣電局所搭建的廣電光纜網(wǎng)均是利用SDH光纖網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的。通過對(duì)光纜網(wǎng)的充分利用，為廣播電視監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)連接提供了支撐，同時(shí)也是網(wǎng)絡(luò)搭建的最優(yōu)選擇。同時(shí)，SDH光纖網(wǎng)具備較高的保密性、帶寬大以及網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，主要作用于廣播電視中圖像聲音的回傳，且信號(hào)傳輸相對(duì)穩(wěn)定[4]。

3.3 電視監(jiān)測中心系統(tǒng)設(shè)計(jì)

信號(hào)檢測網(wǎng)絡(luò)模塊的設(shè)計(jì)，為廣播電視監(jiān)測中心網(wǎng)絡(luò)的核心，也是視音頻回傳數(shù)據(jù)以及相關(guān)信息的最終匯集之地。因此，在網(wǎng)絡(luò)控制中心和數(shù)據(jù)處理中心當(dāng)中，其設(shè)備的選擇應(yīng)當(dāng)為最先進(jìn)、最優(yōu)秀以及最穩(wěn)定的。如通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)控制終端、數(shù)據(jù)監(jiān)測終端以及顯示終端和數(shù)據(jù)處理中心、本地監(jiān)測等7個(gè)部分共同組成了廣播電視監(jiān)測中心系統(tǒng)。其中，從通信服務(wù)器設(shè)計(jì)上來看，服務(wù)器主要用來進(jìn)行串口設(shè)備和以太網(wǎng)接口的鏈接，也為遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)鏈路和中心臺(tái)監(jiān)測設(shè)備的鏈接提供了支撐。而數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器的設(shè)計(jì)，主要是實(shí)現(xiàn)了對(duì)回傳數(shù)據(jù)的識(shí)別、分類、存儲(chǔ)以及備份和檢查，并將其結(jié)果和相關(guān)數(shù)據(jù)分別發(fā)送到控制端與顯示端。數(shù)據(jù)處理中心主要負(fù)責(zé)相關(guān)信息數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和報(bào)表制作工作。

3.4 廣播電視信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為保障廣播電視節(jié)目能夠安全播出，本文結(jié)合廣播電視安全播出監(jiān)測系統(tǒng)的需求開發(fā)了一個(gè)信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由電視綜合監(jiān)測儀、客戶端軟件以及服務(wù)器軟件等三個(gè)部分構(gòu)成。其中，通過客戶端給服務(wù)器發(fā)送對(duì)應(yīng)的監(jiān)測指令，服務(wù)器在接收到相關(guān)測試指令之后，會(huì)將其傳遞到電視綜合監(jiān)測儀上。而廣播電視綜合監(jiān)測儀在接到對(duì)應(yīng)的測試指令之后，將其監(jiān)測到的測試值回傳到對(duì)應(yīng)的服務(wù)器當(dāng)中，通過測試后，會(huì)將測試值存儲(chǔ)在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。

3.5 電視綜合監(jiān)測儀原理

該綜合監(jiān)測儀的設(shè)計(jì)主要由電視信號(hào)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(gè)部分構(gòu)成。其中每個(gè)電視信號(hào)測試卡主要負(fù)責(zé)對(duì)相關(guān)頻道的電視信號(hào)進(jìn)行接收和處理，以此可以得到的載波的場強(qiáng)參數(shù)、工作狀態(tài)參數(shù)、音量電平參數(shù)等。并且，根據(jù)通信模塊發(fā)送的指令決定了測試卡對(duì)回傳的數(shù)據(jù)測試。同時(shí)，通信板作為廣播電視綜合監(jiān)測儀以及計(jì)算機(jī)兩者之間的通信通道，它主要由PC機(jī)、輸入控制與顯示模塊、電源模塊和測試卡等連接構(gòu)成。借助PC機(jī)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(fā)送到電視信號(hào)測試卡上，進(jìn)行信號(hào)卡回傳測試值部分的指示[5]。

3.6 電視信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

針對(duì)廣播電視信號(hào)安全播出監(jiān)測系統(tǒng)的軟件方面設(shè)計(jì)，主要由服務(wù)器軟件、客戶端軟件等兩個(gè)部分共同構(gòu)成。

3.6.1 服務(wù)器軟件設(shè)計(jì)

該軟件的設(shè)計(jì)，在廣播電視安全播出監(jiān)測系統(tǒng)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(jiān)測儀兩者進(jìn)行連接。首先，從服務(wù)器軟件和廣播電視綜合監(jiān)測儀兩者之間的通信來看，一般來說服務(wù)器軟件會(huì)和多個(gè)電視綜合監(jiān)測儀進(jìn)行有效鏈接實(shí)現(xiàn)通信，以此來實(shí)現(xiàn)借助電視信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)對(duì)多個(gè)不同的電視頻道進(jìn)行監(jiān)測的要求。同時(shí)，從連接方式方面來看，可以選擇利用串口擴(kuò)展卡配置在服務(wù)器上進(jìn)行連接，選擇利用串口一一和電視綜合監(jiān)測儀進(jìn)行連接。也可以將多個(gè)電視綜合監(jiān)測儀同時(shí)連接在一個(gè)串口上，這樣可以有效降低串口的負(fù)擔(dān)。而服務(wù)器向電視綜合監(jiān)測儀所發(fā)送指令的方式主要有兩種方式：其中一種是定時(shí)發(fā)送，另一種是由傳送客戶端軟件進(jìn)行排隊(duì)發(fā)送。其次，從服務(wù)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(xié)議（transport control protocol，TPC）服務(wù)器，通過客戶端接收指令，然后根據(jù)相關(guān)指令需要將電視綜合監(jiān)測儀上所接收到的測試值回傳到客戶端上。同時(shí)，傳輸層協(xié)議作為一種利用序列號(hào)來實(shí)現(xiàn)確認(rèn)信息面向連接的協(xié)議。借助TCP協(xié)議同樣可以將接收方所接收到的數(shù)據(jù)包等信息提供給數(shù)據(jù)包的發(fā)送方。若是在數(shù)據(jù)包傳輸?shù)倪^程當(dāng)中發(fā)生數(shù)據(jù)包丟失的現(xiàn)象，TCP傳輸協(xié)議會(huì)一直發(fā)送到接收方成功接收數(shù)據(jù)完成為止或出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)超時(shí)的情況。最后，TCP協(xié)議還能夠借助數(shù)據(jù)流控制機(jī)制，來降低和控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，從而保障?shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量[6]。

3.6.2 客戶端軟件設(shè)計(jì)

客戶端軟件的設(shè)計(jì)其軟件編寫主要以微軟系統(tǒng)為主，并以Visual Basic為軟件的編程語言。其功能的設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)廣播電視綜合監(jiān)測儀測試卡進(jìn)行了音頻、視頻以及場強(qiáng)等多個(gè)方面的功能測試。并對(duì)停播值以及回傳測試通過顯示器進(jìn)行顯示。同時(shí)，客戶端軟件還具備電臺(tái)管理、場強(qiáng)下限、播音時(shí)間、場強(qiáng)停測時(shí)間以及定時(shí)測試時(shí)間等多個(gè)方面的參數(shù)配置。讓用戶可以利用客戶端實(shí)現(xiàn)對(duì)上述參數(shù)的修改、刪除等操作，從而為廣播電視播出安全監(jiān)測管理工作的實(shí)時(shí)提供便利[7]。

3.6.3 服務(wù)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(fā)出的一方為客戶模式，而請求接收和處理的一方為服務(wù)器模式。因此，可以將集中的應(yīng)用根據(jù)功能進(jìn)行兩個(gè)不同部分劃分，并通過將這兩個(gè)部分分別在不同類型的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行運(yùn)行作用。然后，借助兩者的分工合作以此可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整功能。而該功能也是這兩種模式的基本應(yīng)用思想。所以，利用該通信方式，可以使得客戶進(jìn)程與服務(wù)器進(jìn)程兩者之間建立一條半雙工模式連接通道。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

為了進(jìn)一步證明本文設(shè)計(jì)開發(fā)的廣播電視安全播出監(jiān)測系統(tǒng)的可行性，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了安裝調(diào)試。在安裝調(diào)試過程當(dāng)中由于該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)屬于積木式結(jié)構(gòu)，因此在引入設(shè)備的過程當(dāng)中，會(huì)存在廣播電視信號(hào)停播的現(xiàn)象。這時(shí)就可以對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行安裝和固定，以及嘗試對(duì)備用的廣播電視信號(hào)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。在經(jīng)過半個(gè)月的時(shí)間進(jìn)行系統(tǒng)安全運(yùn)行，結(jié)合規(guī)定的檢修時(shí)間成功將系統(tǒng)接入到站臺(tái)后，通過測試證明了該系統(tǒng)不僅能夠提高廣播電視節(jié)目的安全播出質(zhì)量，還能夠降低監(jiān)測工作人員的工作強(qiáng)度[8]。

5 結(jié)語

綜上所述，廣播電視安全播出系統(tǒng)建設(shè)作為一項(xiàng)長期而艱巨復(fù)雜的工程，本文根據(jù)國家廣播電視總局規(guī)劃以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，以廣播電視監(jiān)測儀、監(jiān)測系統(tǒng)架構(gòu)等為切入點(diǎn)，對(duì)該監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了分析，并結(jié)合廣播電視實(shí)際的傳輸質(zhì)量和效果，實(shí)現(xiàn)了廣播電視節(jié)目的安全播出。這不僅為國內(nèi)廣播電視安全播出監(jiān)測工作提供了可靠性的保障，還對(duì)促進(jìn)廣播電視信號(hào)監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展具有促進(jìn)作用。