■文/周 楨

武漢廣播電臺總控安全監(jiān)測設(shè)計與實現(xiàn)

■文/周 楨

本文詳細介紹了武漢廣播電視總臺在新廣播技術(shù)形勢下的廣播總控系統(tǒng)的安全監(jiān)測構(gòu)架設(shè)計,以及能實現(xiàn)的具體功能。

監(jiān)測；安全；功能

1.總控系統(tǒng)的整體構(gòu)架

武漢廣播電視臺總控系統(tǒng)采用數(shù)字無源音分、數(shù)字音頻矩陣、網(wǎng)絡(luò)音頻矩陣作為大體構(gòu)架中的關(guān)鍵設(shè)備，完成全臺直播間、外轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)播等信號的匯集、調(diào)度、分配、傳輸?shù)裙δ?，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了一套先進的智能化監(jiān)測監(jiān)控應(yīng)急系統(tǒng)，從而組成一整套智能化數(shù)字總控系統(tǒng)，完成對全程業(yè)務(wù)的監(jiān)測監(jiān)控，包括：音頻工作站系統(tǒng)監(jiān)測、關(guān)鍵點音頻信號監(jiān)測監(jiān)聽、各機房關(guān)鍵設(shè)備監(jiān)測、系統(tǒng)故障報警、故障分析和應(yīng)急處理、音頻節(jié)目錄制、視頻信號監(jiān)控，從而在保證廣播節(jié)目安全播出的情況下，使得總控系統(tǒng)的安全監(jiān)測得倒實現(xiàn)。系統(tǒng)安全監(jiān)測設(shè)計如下。

1.1 音頻傳輸網(wǎng)的信號傳輸分配

直播間調(diào)音臺輸出信號直拉輸至智能切換器，然后輸出至光端機。7路外轉(zhuǎn)信號輸入數(shù)字矩陣，實現(xiàn)對外來信號的傳輸與切換，并實現(xiàn)電平等調(diào)整。

1.2 音頻信號監(jiān)測

對各頻率音頻信號的鏈路中，關(guān)鍵節(jié)點的音頻信號進行可視化的監(jiān)測監(jiān)聽。通過工作站的顯示屏，將所有頻率的關(guān)鍵節(jié)點音頻信號顯示在屏幕上。

1.3 設(shè)備監(jiān)測

對整個節(jié)目直播程中的關(guān)鍵音頻設(shè)備（如調(diào)音臺、延時器、數(shù)字音分等周邊設(shè)備）的工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測。并對發(fā)生的故障進行預(yù)警。通過監(jiān)測工作站，將系統(tǒng)信號流程和關(guān)鍵設(shè)備顯示在大屏幕上。

1.4 視頻監(jiān)控

將對直播、導(dǎo)播、走廊等采集的視頻信號，通過視頻實時錄像編碼主機與數(shù)字總控網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)監(jiān)測點與視頻畫面的聯(lián)動。

1.5 機房環(huán)境監(jiān)測

對于各直播間、導(dǎo)播間和總控機房的關(guān)鍵設(shè)備，配置ESM-888狀態(tài)采集器，對其溫度、濕度、電平值等進行監(jiān)測，并將所測得的數(shù)據(jù)實時顯示在屏幕上，所監(jiān)測數(shù)據(jù)如果超過預(yù)設(shè)的閥值則會進行報警。

1.6 音視頻信號的控制與應(yīng)急處理

在控制室配置分別進行故障分析、應(yīng)急處理、綜合管理、網(wǎng)絡(luò)控制、預(yù)聽、監(jiān)聽的6臺應(yīng)用工作站，可以對各頻率節(jié)目播出的各個進行監(jiān)測、控制和管理，并在出現(xiàn)各種故障時，能采取應(yīng)急處理手段，實現(xiàn)廣播節(jié)目音視頻信號的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測分析、智能控制管理。

1.7 慢錄音頻、監(jiān)測信號存儲載體

在總控機房設(shè)有4臺服務(wù)器，分別是存放慢錄武漢廣播電視臺5個頻率的音頻服務(wù)器、監(jiān)測數(shù)據(jù)采集ESM-888服務(wù)器、CAS2000與IASP狀態(tài)采集服務(wù)器、視頻監(jiān)控服務(wù)器。系統(tǒng)框架如圖1。

圖1 系統(tǒng)框架圖

2. 總控系統(tǒng)具體功能

2.1 總控播出信號傳輸

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)總控系統(tǒng)的信號傳輸切換功能：將總控系統(tǒng)所有的輸入、輸出信號線均匯總到總控機房的跳線盤（15副16路卡農(nóng)輸入/輸出），用于信號的調(diào)度、分配。

所有6個直播室調(diào)音臺源信號除包括話筒、計算機工作站以及周邊設(shè)備外，還有其它5個直播室的輸出信號、中央臺直達信號、數(shù)字音頻矩陣的外轉(zhuǎn)信號，信號線均鋪設(shè)一主一備兩路。

6個直播室輸出的信號經(jīng)過音分、延時器后，作為系統(tǒng)的主信號直接送出作為各直播間做互備信號；另一路信號經(jīng)過延時器進入音分，分為三路：一路直接送入自動補樂機作主輸出信號，一路進入智能監(jiān)測網(wǎng)作為主輸出備份，一路入數(shù)字矩陣作為臺內(nèi)信號調(diào)度。

數(shù)字音頻矩陣主要用于外轉(zhuǎn)信號的調(diào)度和直播室輸出信號的備份；智能監(jiān)測網(wǎng)同時具備外傳信號和直播室輸出信號的監(jiān)測和輸出備份。

傳輸部送來的5路立體聲信號(2路中國之聲、1路交通路況、2路直播)和2路數(shù)字信號通過數(shù)字音頻矩陣調(diào)整、轉(zhuǎn)換、分配后送入播控系統(tǒng)。

為了保證傳輸主通道的絕對安全，直播調(diào)音臺的主輸出信號通過主延時器和音分直拉至自動切換器輸出，經(jīng)切換器選擇切換后，送到傳送部門輸出，中間的環(huán)節(jié)減到最少。

各直播調(diào)音臺輸出的另外一路數(shù)字音頻信號送入CAS1600D網(wǎng)絡(luò)音頻監(jiān)測終端，同時8路外轉(zhuǎn)信號也送入CAS1616D網(wǎng)絡(luò)音頻監(jiān)測終端。音頻監(jiān)測終端除了對這些信號進行實時的質(zhì)量參數(shù)分析以外，還將音頻信號進行編碼，形成IP音頻數(shù)據(jù)包，通過網(wǎng)絡(luò)進行傳輸和分配。從而形成一個網(wǎng)絡(luò)音頻矩陣。網(wǎng)絡(luò)音頻矩陣輸出的直播調(diào)音臺信號至自動音頻切換器，作為切換器的第三路音源。

2.2 總控系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計

智能化網(wǎng)絡(luò)總控系統(tǒng)采用三層結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括信號采集、信號分析、信息顯示。信號采集層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的采集，包括音頻信號、設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境參數(shù)等。信號分析包括數(shù)據(jù)的處理、分析、和運算等信息。信息顯示包括大屏幕顯示、信息的調(diào)取和監(jiān)測等應(yīng)用。

2.3 總控系統(tǒng)智能監(jiān)測

針對安全播出各個要素分析,根據(jù)我臺的實際情況以及廣電總局《中國廣播電臺網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)白皮書》的精神，在本系統(tǒng)中，采用數(shù)字化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的音頻設(shè)備，建成一個操作界面友好、功能齊全、可進行安全監(jiān)測的節(jié)目播出總控系統(tǒng)，提高電臺的安全播出效率。

2.4 總控系統(tǒng)信號狀態(tài)監(jiān)測

智能監(jiān)測網(wǎng)接收6個直播室各套頻率的播出信號、7路外轉(zhuǎn)音頻信號、另外還包括專門配置的專業(yè)多路FM/AM解調(diào)器采集的6路FM和4路AM開路信號，通過ASM-16D對各音頻信號，質(zhì)量進行實時監(jiān)控。顯示音頻信號狀態(tài)參數(shù)，可實時對輸入音頻信號進行電平分析，包括電平L/R/L+R、相位、失真、噪音、AES的狀態(tài)值等等參數(shù)，具有標(biāo)準(zhǔn)儀器級別的相位和李薩育圖實時分析和頻譜分析能力。對所監(jiān)控信號按類別靈活組屏顯示。當(dāng)音頻信號異常時，系統(tǒng)應(yīng)立即報警并顯示在大屏幕上，同時系統(tǒng)按響應(yīng)等級進行應(yīng)急處理。

2.5 總控系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控

智能監(jiān)測網(wǎng)通過設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測終端對所監(jiān)控的設(shè)備工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)設(shè)備“異態(tài)”時，在屏幕上以圖形化顯示該設(shè)備，并發(fā)出報警信號。

延時器監(jiān)測：以圖形化顯示延時器工作狀態(tài)，顯示重要參數(shù)（延時、刪除）；對播出站工作狀態(tài)進行監(jiān)測，顯示重要參數(shù)。

數(shù)字矩陣監(jiān)測：以圖形化顯示矩陣的工作狀態(tài)，當(dāng)矩陣故障時，規(guī)定時限內(nèi)自動應(yīng)急處理，保證傳輸信號暢通。

設(shè)備異常報警和應(yīng)急處理：當(dāng)設(shè)備運行出現(xiàn)異常狀態(tài)或工作處于臨界狀態(tài)時，系統(tǒng)將提供“文字提示”“聲音”“光閃爍”等多種方式進行提示報警，如圖2。

圖2 新聞頻率設(shè)備監(jiān)測狀態(tài)

智能監(jiān)測網(wǎng)系統(tǒng)管理平臺將按事故等級設(shè)置，按要求實時向各管理終端發(fā)布報警信息，實現(xiàn)實時管理。

監(jiān)測管理平臺能夠?qū)崿F(xiàn)報警信息、日志的查詢，提供設(shè)備故障現(xiàn)象分析報告，包括時間、基本參數(shù)、故障點、環(huán)境參數(shù)。

2.6 總控系統(tǒng)環(huán)境監(jiān)控

通過設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測終端，對監(jiān)測設(shè)備的工作環(huán)境進行監(jiān)控、如溫度、濕度等參數(shù)；并對核心播出設(shè)備的用電負(fù)荷進行監(jiān)測。

對視音頻進行統(tǒng)一監(jiān)控，并錄像，對工作人員缺崗、離崗（超過規(guī)定時限）情況，系統(tǒng)將自動發(fā)出報警提示，并將信息發(fā)布到相關(guān)管理者終端設(shè)備。

2.7 閉路視頻監(jiān)控

在直播機房（6個）、導(dǎo)播間（6個）分別布置高分辨率帶聲音采集的網(wǎng)絡(luò)攝像頭，在四、五樓走廊布置4個網(wǎng)絡(luò)攝像頭，在此視頻安全監(jiān)測設(shè)計中選用一臺錄像編碼主機，所監(jiān)測的的視頻信號可以被總控視頻監(jiān)測錄制工作站實時監(jiān)測和回放。

視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)由視頻實時錄像編碼主機保存到監(jiān)控音像存儲庫。為保證將監(jiān)控音像數(shù)據(jù)保留不低于2個月備查，在要求視頻存儲分辨率不低于640×480的前提下，我們選擇通用格式，存儲空間大約在5～8個T；用戶可以通過調(diào)整視頻保留時間長短和存儲視頻分辨率、碼率來控制存儲的空間。我臺的直播室、導(dǎo)播室、走道的視頻監(jiān)控如圖3。

圖3 視頻監(jiān)控

2.8 總控系統(tǒng)大屏功能

我總控系統(tǒng)，主要實現(xiàn)對節(jié)目播出的全過程監(jiān)測、報警和控制等操作，同時還應(yīng)能以最直接的方式進行顯示相關(guān)內(nèi)容，因此我們設(shè)計了大屏幕顯示墻，使監(jiān)測的設(shè)備及各種參數(shù)可直觀的圖形化形式在大屏幕上進行顯示。并且將監(jiān)測系統(tǒng)與視頻監(jiān)視系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng)，將視頻監(jiān)視圖像和設(shè)備監(jiān)測進行聯(lián)動，從而使值班人員對整個系統(tǒng)的運行狀況一目了然。大屏顯示分為若干小屏，如圖4。

圖4 大屏顯示

總控系統(tǒng)配置的大屏幕顯示設(shè)備（音頻信號綜合監(jiān)測站、數(shù)據(jù)分析/設(shè)備狀態(tài)和環(huán)境監(jiān)測服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)音頻路由控制服務(wù)器）均采用雙屏顯示，顯示界面可由用戶自定義各個屏的內(nèi)容。針對直播室信號和外轉(zhuǎn)信號，可以由用戶自定制的彩條監(jiān)看界面，任意數(shù)量、任意布局的彩條監(jiān)看及頻譜,可對所有直播間信號進行監(jiān)視報警，可進行視頻、音頻彩條信號、溫濕度混合顯示監(jiān)視報警。

用戶可以選擇需要顯示的內(nèi)容，選擇顯示整個主備矩陣的工作狀態(tài)，以及關(guān)鍵設(shè)備和信號傳輸流向分配示意圖，可以選擇動態(tài)顯示關(guān)鍵設(shè)備的工作狀態(tài)，也可切換顯示到指定的直播室的監(jiān)控信號，可以顯示監(jiān)控視頻信號進行多畫面的視頻監(jiān)控。

2.9 總控系統(tǒng)監(jiān)聽工作站

監(jiān)聽工作站主要對頻率音頻信號的實時監(jiān)聽。總控系統(tǒng)中的監(jiān)聽工作站選用17寸觸摸屏，方便快捷。

監(jiān)聽工作站在音量彩條界面上,進行智能化監(jiān)測。監(jiān)聽界面可以根據(jù)信號的種類、所屬頻道，進行排列組合。并在監(jiān)測界面上實時顯示各路信號的音量彩條。監(jiān)聽站如圖5。

在監(jiān)聽界面上，可以根據(jù)音頻信號的流程，任意設(shè)置每個監(jiān)聽點的位置。在監(jiān)聽界面上，可以實現(xiàn)四種監(jiān)聽模式：輪回監(jiān)聽、手動選擇監(jiān)聽、定時監(jiān)聽，觸發(fā)監(jiān)聽。

圖5 監(jiān)聽站

2.10 總控系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測和故障分析

總控系統(tǒng)全面監(jiān)測了整個音頻播出系統(tǒng)的工作狀態(tài)，包括音頻信號、設(shè)備狀態(tài)和環(huán)境狀態(tài)、播出系統(tǒng)狀態(tài)。監(jiān)測工作站顯示整個系統(tǒng)的每個頻率的設(shè)備和信號的當(dāng)前運行狀態(tài)。

工作站監(jiān)測主界面，顯示各個頻道和設(shè)備以及播出系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)。

當(dāng)音頻信號或者設(shè)備狀況出現(xiàn)故障時，相應(yīng)的狀況欄會變化閃爍并有不同顏色顯示。同時對故障持續(xù)時間開始計時。所以可以很快地了解整個系統(tǒng)當(dāng)前運行是否正常，并且音頻系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，能夠用語音、聲光等方式進行報警。

2.11 總控慢錄子系統(tǒng)

我臺總控系統(tǒng)還建立了一套全新的慢錄工作站，配置了聯(lián)匯ProDS多路錄音系統(tǒng)。聯(lián)匯ProDS多路錄音系統(tǒng)采用最新的技術(shù)平臺開發(fā)，能夠構(gòu)成單機系統(tǒng)以及大型的網(wǎng)絡(luò)化錄音系統(tǒng)，滿足各種不同的需要。

ProDS多路錄音系統(tǒng)功能強大，更支持多通道錄音、停播報警、網(wǎng)絡(luò)快速查詢，多種錄音格式選擇等功能。能夠完全滿足電臺所要求的各種功能，ProDS多路錄音系統(tǒng)擁有自我管理、維護以及查詢監(jiān)聽等功能，支持B/S結(jié)構(gòu)查詢。

我臺需同時對5套頻道播出數(shù)字信號進行長時間慢錄，并保存3個月歷史記錄，我們設(shè)計采用MP3格式，需要磁盤空間1T以上，用戶可以通過設(shè)置錄制音頻文件格式（采樣頻率、傳輸速率）對存儲空間進行合理運用。

慢錄系統(tǒng)的音頻來源于5路音頻處理器后端播出返送數(shù)字信號，我們對5路音頻播出數(shù)字信號進行監(jiān)測、采集、轉(zhuǎn)碼、壓縮和存儲（3個月）。

（作者單位：武漢廣播電視臺）

TN949.6+91

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1671-0134（2017）12-117-03

10.19483/j.cnki.11-4653/n.2017.02.035