新疆广播电视节目内容监测系统建设的设计

王红梅等

摘 要： 近年来，国家实施了“西新工程”，加大了对新疆广播电视事业的建设和投入。建立一个全面、实用、快捷、有效的广播电视节目内容监测系统，必须运用当前先进的数字压缩、网络通讯、视音频比对、智能比对、关键词识别、数据库等技术，采用不同的组网方案，来构建节目内容监测系统的监测方式。通过实时监测、轮询监测、任务监测来达到效果，该系统采用面向服务的架构SOA，基于 XML 统一标准的系统结构。系统在逻辑上采用基于.Net FrameWork 规范的 B/S/S（浏览端/服务器/服务器）三层结构模型来设计，形成了整体技术解决方案。

关键词： 广播电视； 节目内容监测系统； 视音频比对； 重点监控

中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）06?0071?04

0 引 言

新疆位于亚欧大陆中部，地处中国西北边陲，总面积166.49万平方公里，周边与蒙古、俄罗斯、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、阿富汗、巴基斯坦、印度等8个国家接壤，总人口为2181.3万人，地域辽阔、交通不便、居住人口分散，广播电视是各族群众了解外界的重要渠道，在扩大宣传党的政策、反对民族分裂和恐怖主义、加强民族团结、促进新疆经济发展、扩大新疆在中亚和世界的影响等方面都具有十分重要的作用。

近年来，在党和政府的高度重视下，国家实施了“西新工程”， 加大了对新疆广播电视事业的建设和投入，给新疆的各族人民群众带来了新的信息与新的思维理念，加快了新疆与经济发达地区的信息交流速度，更好地满足了各族人民群众日益增长的精神文明建设的需要。如何加强对广播电视节目的监管，提高广播电视节目播出、传输质量，使各族群众能够收听收看好广播电视，成为新疆各级广播电视播出和管理部门关心的重要问题。建立广播电视节目内容监测系统，能够提升各级广播电视管理部门的监管水平、充分发挥广播电视的宣传作用和效益、规范广播电视播出行为。本文就广播电视节目内容监测系统的建设提出了自己设计方案。

1 系统规模及构成

系统由局中心平台和各地州（市）、县级监测前端组成。中心平台与监测前端通过网络进行数据通信，对前端播出节目的内容、效果进行实时监测，获取、保存监测前端回传的各类数据信息，对前端上报的数据进行统一的管理、维护以及综合查询和分析，并能够向监测前端下达指令任务。各监测前端作为二级用户可查看本地的广播电视音视频信号和监测数据。如图1所示。

2 系统建设需要考虑的几个问题

建立一个全面、实用、快捷、有效的广播电视内容监测系统，必须运用当前先进的数字压缩、网络通讯、视音频比对、智能比对、关键词识别、数据库等技术，在全疆14个地州市、87个县（市）设立广播电视监测前端，对全区的广播电视节目播出内容进行实时监测。系统在设计时需要考虑以下几个问题：

2.1 网络组网方案

网络组网方案在系统建设中有举足轻重的地位，制定一个既经济又能满足业务需求的数据传输方式是系统建设者们需要解决的问题。新疆地形较为复杂，方案设计要综合考虑各监测前端的实际情况、网络分布状况及运维成本等因素，不仅要最大程度地利用现有传输网络、减少新建网络投入，还要保障各类数据完整性和可靠性，常见的组网方案有以下几种：

（1） 数字同步体系传输SDH。中心平台与监测前端采用SDH网专线进行通讯连接，各监测前端的视音频数据、监测信息数据实时回传至中心平台，在中心平台可以实时查看或下载音视频数据。这种组网方式具有传输数据量大、传输速度快、性能稳定的特点，但运维成本较高。

（2） ADSL接入组网，为了减轻资金投入也可采用ADSL接入方式组网。各监测前端的报警数据实时上传，提供一定但不是全部数量的视音频上传能力，可按照中心平台指令将部分节目的视音频数据实时编码、压缩、上传至中心平台，便于中心平台轮流监看和下载。其余节目均实时录制压缩在监测前端的本地硬盘上，待需要时再上传数据。这种方式具有方便快捷、拓展方便、运维费用低等特点，能够克服传统用户“最后一公里”的“瓶颈”，适用于边远地区监测前端。

（3） DDN接入组网。在不具备以太网接入的前端，可考虑点到点数字线路（DDN）进行视/音频数据传输。系统由电信部门的数字数据业务提供高质量、高带宽的数字传输通道，依据实际情况租用相应带宽，完成各类信号的传输。监测前端由当地电信局提供的接口或使用现有的接口与中心平台对接。随着监测业务的扩展，可以通过增加带宽来满足视音频传输需求。这种方式具有带宽高、传输技术可靠，性能稳定等特点。

2.2 数据存储方式

系统需要进行存储的内容主要包括实时音视频数据、异态音视频数据、监测数据信息及系统运行状况信息等数据。根据业务需求，可以采用以下几种存储方式：

（1） 监测前端将实时音视频数据、异态音视频数据、监测信息及系统运行状况信息等数据实时回传并保存至中心平台，中心平台可实时监测或调用。但这种方式对系统网络传输带宽和中心平台存储容量要求较高。

（2） 监测前端的异态音视频数据、监测信息及系统运行状况信息等数据主动实时上传至中心平台。实时音视频数据则暂时存储在本地，待中心平台有需要时再调用或查看。这种方式的优势是可以节约网络带宽，不占用中心平台的存储资源。

2.3 监测方式

（1） 实时监测。系统对被监测的广播电视节目进行一对一的扫描、分析，获取被监测节目的实时音频流并予以存储或上传，发现异态立即报警。这个过程是指系统实时监测广播电视信号的信道指标（广播信号的信号电平、调幅度、制度、频偏等和电视信号的信号电平、载噪比等），并可对广播音频和电视视画面进行监测报警。系统的测量数据和报警信息以及音视频数据都可记录下来可以人工或自动切割异态文件，也可按要求传送到远程数据中心，并提供历史询、录像检索、实时回传等功能。全频段扫描监测系统按任务要求工作，对广播电视频段内的广播电视信号分别进行检测，如发现新频，及时报警，可人工或自动进行语种识别，并可启动备用接收设备完成新频监测和存储记录[2]。

（2） 轮询监测。系统对特定的广播电视节目进行扫描、分析和过滤监测，发现异态立即上报并同步存储或上传异态音视频流。

（3） 任务监测。系统按照用户下达的监测任务，按时段、节目类型自动进行监测，并同步存储或上传监测结果、异态视音频。

2.4 系统安全性

系统的安全性主要是防范外部攻击和保障系统数据的保密性、完整性和可用性。因此，可以从逻辑安全和物理安全和安全管理三方面入手，采用建立专网、配备硬（软）件防火墙、安装杀毒软件、完善系统访问权限、建立数据备份与恢复机制和避免无关设备与人员接触系统等手段来确保系统安全。

3 设计原则

为了确保系统建设的延续性和可扩展性，系统应结合我区实际情况，按照“统一规划、合理布局、突出重点”方针，遵循以下设计原则进行建设：

（1） 开放性。系统应采用国家和行业标准及行业规范，具有可扩充性，即设备可以增加、前端可以增加、终端可以增加、业务可以增加、频道（率）可以增加、功能可以增加等，预留通讯接口，只要满足此接口条件的设备都可以无缝地接入到系统中来。

（2） 兼容性。系统可对现有的广告监测系统、互联网监测系统进行网络整合、系统集成，实现统一管理、互联互通。要充分考虑到未来技术发展的需要，使其能够在尽可能长的时期内保证应用的需要。系统界面、业务逻辑、设备/数据接口独立，具有可扩充性，能够使客户端摆脱繁锁的安装维护工作。

（3） 准确性。系统必须要保证设备监测指标准确、数据上报准确、执行指令（任务）准确、信息汇总准确，并且能够长时间安全稳定运行。

（4） 高效性。由于系统对某些数据的实时性要求较高，如：报警信息的上报与处理、音视频文件查询等业务，所以在设计时要充分考虑到用户习惯及响应速度等问题，力求将一些复杂的流程及处理方式简化，使用户可以高效快捷地完成工作任务。

（5） 扩展性。系统设计应充分利用现有网络和设备，避免重复建设、资源浪费。需要增加新业务、新功能、新设备时，在不改动系统体构架情况下，只升级系统软件就能够增加业务、扩展负载，实现低成本平滑过渡。

（6） 同步性。为保证数据采集和任务实施的精确，系统需要建立标准的GPS授时系统，采取强制时钟同步的方法，强制所有设备（包括中心系统设备和前端）时间与授时系统的时钟保持实时同步，并确保误差在1秒以内。

（7） 统一性。系统应使用统一的架构、统一的标准通讯接口和通讯协议的模块化管理，便于统一的升级、维护管理和操作。所有监测数据均采用国家统一标准进行压缩、存储，并采用统一的权限和用户角色进行管理。

（8） 易维护。系统能够提供远程重启、支持在线维护和升级。中心平台可以远程控制前端的监测设备。

根据以上原则，我们设计了基于 XML 统一标准的系统结构。系统在逻辑上采用基于.Net FrameWork 规范的 B/S/S（浏览端/服务器/服务器）三层结构模型，这种模型结构可以实现零客户端的管理。

4 系统功能

系统能够对全区范围内的广播电视节目内容、传输质量和广告播出情况进行监测，及时发现未经批准的播出频道和有害信号，准确了解事故位置，及时发现播出中的重大停、劣播事故，为各级政府职能部门、播出单位、管理单位提供监测信息。本系统基于B/S/S（浏览端/服务器/服务器）三层结构模型体系架构来设计系统结构、选用MPEG4格式采集压缩卡获取视/音频播出信号、用IDE硬盘阵列录像存储、以流媒体方式进行视/音频传输、采用基于数据库技术的专用监播软件。

4.1 系统功能模块图

系统功能模块如图2所示。

4.2 系统基本功能

（1） 内容监测：系统采用特征识别技术将监测对象的节目信号与标准信号源进行比对，对广播电视节目播出内容进行实时监测，防止恶意插播和播出错损[4]。

（2） 质量监测：系统通过对广播电视节目信号的技术指标测量和对音、视频信号的主观评价，监测广播电视节目的停、劣播情况。

（3） 广告监测。系统通过样本提取、自动识别、广告识别等技术手段实现对广播电视节目广告播出情况的监管。

5 系统结构设计特点

本项目需要规划建设新疆自治区安全播出节目监测系统。应用系统结构总体设计要实现公共的服务，定义标准的接口，将平台构建为一个开放的、可扩展的平台，方便后期新增加的应用系统模块化的搭建。如何使这些现有的应用程序尽可能无缝地进行通信，如何使系统应用更灵活且更快地响应不断改变的业务需求、这就是系统应用体系结构设计所主要应当解决的问题。为了从根本上解决这个问题，本应用从体系结构上采用了面向服务的架构SOA，根据这一结构我们对系统结构设计特点作了以下总结：

（1） 任务监测功能。系统能够根据用户业务需求执行日常监测和临时监测任务，对特定节目或时间段的节目进行内容比对、节目分类、站点信息同步、人工核实、节目内容的自动跟踪、自动监测，并提供任务指令的修改和编辑功能。还可以采用信息检索技术，检索相应的监测站点的文本信息和音视频内容。

（2） 音视频信号采集功能。通过针对视音频的抓取引擎，主动发现和采集重点节目内容，并根据相关规定及系统功能对疑似违规节目内容自动进行采集压缩和存储，保存时间90天。

（3） 内容分析与归整功能。利用视频关键帧提取、伴音识别等技术，对采集的数据进行实时数据分析与整理，得到相应的文本摘要和媒体特征信息，然后以这些特征信息作为索引，对节目录音/录像进行自动排重和分类、聚类，建立有序分类的视音频节目数据库[3]。

（4） 检索与统计。以视音频节目数据库为基础，通过B/S架构，提供友好的人机界面，对重大事件进行预警，并提供关键字、视频样例、音频样例等多种形式的检索和统计[4]。

（5） 节目归类功能。结合视音频特征分析技术，根据预定义特征（视音频样例、图片等）实现节目内容的自动识别和分类，提供查询、统计等基础监管信息。

（6） 信息查询功能。通过WEB界面，提供关键字、视频样例、音频片断等多种形式的检索方式，并提供报表、图形等多种统计方式，还能够直接显示、播放相应的视音频节目内容。

6 系统在实施过程中存在的问题

系统是根据新疆广播电视内容监测业务需求单独设计的，软件开发周期较短，要形成一个实时精确的监测系统，还需要进行完善和细化。整系统建设是分步实施的，各个前端是在不同时期、由不同施工单位承建的，每个单位都有各自独立的系统，在调试时要细致深入地与各承建方进行协调和沟通，实现无缝连接，使系统的运行达到最佳状态。

参考文献

[1] 宋栋栋.MPEG?2TS码流监测的研究分析[J].广播电视监测，2010（1）：7?9.

[2] 王红霞.流媒体中的广告视频监测系统的设计[J].光电工程，2010，37（10）：55?57.

[3] 古月.基于商业智能的领导综合查询分析系统的设计与实现[D].重庆：重庆大学，2005.

[4] 姚正忠，姜洪臣，姚舜.广播电视广告智能监测系统的设计与实现[J].广播与电视技术，2012（1）：124?128.

[5] 白妙青.云计算技术在广播电视网中的应用[J].现代电子技术，2013，36（11）：142?144.

[6] 张欣，莫巍巍.广播电视多频道合成器的设计[J].现代电子技术，2008，31（22）：158?160.