自主研发基于VC++的音频信号监测系统

梁建彬

广东省广播电视技术中心，广东广州 510240

自主研发基于VC++的音频信号监测系统

梁建彬

广东省广播电视技术中心，广东广州 510240

本文根据需求，基于VC++软件平台、MYSQL数据库、海康威视DS4008HS视音频采集卡设计研发了一套中波发射台音频信号监测系统。该系统可以实时监测中波发射台站信号链路中每个节点的音频信号，并上传至中控平台统一监测管理。该平台的实施可以让中波发射台更好地监测音频信号链路中每个节点的实时情况，可以显著地提高中波发射台的安全播出水平。

音频信号监测；VC++；中波发射台；自主研发

中波发射台的主要业务是使用专用设备，面向公众无线传送中波音频节目。保证音频信号的完整性，不间断地传送音频信号是中波发射台工作的重中之重，是安全播出中不可或缺的一环。中波发射台保证音频信号安全的传统做法是进行人工监听，其中包括开路监听和闭环监听，这种通过人工监听来保障音频信号安全的方式其实并不安全，因为人工监听多使用循环监听的方式，一旦出现音频信号的中断可能无法第一时间发现。由于音频信号在台站的传输要经过多个设备，音频信号的故障一旦被发现，仅通过人工监听的方式很难快速定位故障点，达到快速解决故障，恢复正常播出的目的。

基于以上考虑，本人独立研发设计了一套针对中波发射台站的音频信号监测系统，可以实现对台站内每一套节目音频链路中的所有关键节点进行取样监测，取样的音频信号统一送到中央监控计算机（服务器），并设计了用于处理和显示音频信号状态的软件，可以对每一套节目音频链路中的所有关键节点进行实时监测，音频信号一旦出现异常就会立刻声音报警，并推图显示出现异常的故障位置。

1 音频监测系统的组成

本音频监测系统主要由3个部分组成：信号采集处理系统、数据存储服务器、音频信号状态显示系统。系统的拓扑结构如图1。

信号采集处理系统安装在音频立柜内，负责对从各个音频链路关键节点分配器送来的音频信号进行采样处理，并将处理结果送至数据存储服务器。

数据存储服务器安装在服务器机柜内，主要用于存储信号采集处理系统送来的临时数据、历史数据、报警信息等，同时也作为信号采集处理系统和音频信号状态显示系统的数据交换中心。

音频信号状态显示系统安装在值班室的监控平台计算机上，主要负责显示各路音频信号链路关键节点的实时状态，如若音频信号节点出现异常（如静音），便以声音报警的方式通知值机员，并推图显示异常节点位置。

2 信号采集处理系统

信号采集处理系统是一台装有3块海康威视DS4008HS视音频采集卡的电脑主机，主机的安装位置尽量靠近各个信号采集点，以本台为例安装在音频立柜内，这样可以尽量缩短音频信号采集线的长度，减少电磁干扰。

海康威视DS4008HS是一块8路视音频信号采集卡，可以同时对8路视频和8路音频信号进行采样处理，实现视频/音频的模数转换，方便后期计算机的处理。本系统只使用了该板卡中的音频处理部分。该采集卡的8个音频采集通道是相互独立的，每个通道的参数均可以单独设置，每个通道都具有16位DSP，量化精度对于中波音频来说已经足够了。海康威视公司为购买该板卡的客户都提供了一套针对该板卡的完整基于VC++的SDK开发包，使用该开发包可以很方便地进行后期软件开发，极大程度上提高了后期开发软件的可靠性。

信号采集处理系统的软件部分是基于海康威视公司提供的SDK开发包，使用VC++语言编写的服务器端程序。该程序先从数据存储服务器的MYSQL数据库中读取采集卡中每个接口通道的初始化信息，然后通过调用DS4008HS视音频采集卡SDK开发包相应的API接口函数，读取相应接口经过采样量化后的音频幅度数据，并将该数据存储到数据存储服务器中MYSQL数据库的临时数据列表中，以供音频信号状态显示系统的读取和显示，相关代码如图2。该软件还会定时将每个通道的采样数据存储到数据存储服务器中MYSQL数据库的历史数据列表中，以供有需要时翻查，定时时间可以根据需要在系统设置中设置。其模块结构如图3，软件界面如图4。

图1 音频监测系统拓扑图

图2 采集卡初始化、API接口函数调用及数据处理函数

图3 信号采集处理系统软件结构图

图4 信号采集处理系统软件界面图

3 数据存储服务器

数据存储服务器是一台装有MYSQL数据库的专用服务器主机，这是整一套音频监测系统的数据存储及交换中心。MYSQL数据库中存有如下数据：音频链路节点配置信息、音频链路节点量化的音频幅度即时数据、音频链路节点量化的音频幅度历史数据、系统信息、历史报警信息。每一类信息和数据在MYSQL数据库中都以一个单独的数据表存储，这样可以提高数据库的运行效率和软件调用读取调用数据的灵活性。

4 音频信号状态显示系统

在控制台计算机上运行的音频信号状态显示系统客户端程序，用于显示各路音频信号链路关键节点的音频信号实时状态（实时动态音频柱状图），如若音频信号节点出现异常（如静音），便以声音报警的方式通知值班机员，并推图显示异常节点位置。

该客户端软件程序使用VC++语言编写，其算法流程如图5，软件界面及异常报警推图如图6，相关音柱实时显示代码如图7。

图5 音频信号状态显示系统客户端算法流程图

图6 音频信号状态显示系统客户端软件界面及异常报警推图

图7 音频信号状态显示系统客户端软件音柱实时显示相关代码

5 音频信号监测系统运行情况分析

本系统投入运行后经过近一个月的调试修改和将近一年的试运行，各设备运行正常，网络通信稳定，能够直观地显示每一套节目音频链路中的所有关键节点的实时状态，监测的节点音频信号出现异常时，能够及时地以声音和推图的方式通知值班员。除此之外，在有需要的时候，还可以很方便地在音频信号状态显示系统客户端程序中查看各个监测节点的音频量化数据和报警信息。测试结果证明本音频信号监测系统具有稳定、高效、实时的特点，安装简单，系统组织结构灵活，改变了传统产品需要人工观察、异常情况处理费时费力的状况，极大地减轻了人的劳动强度，提高了音频信号监测技术水平，保证了音频信号链路工作的可靠性，提高了发射台管理的智能水平。

6 结论

鉴于本音频监测系统的可移植性高，既可独立运行，在应用推广到其他台站时，只需更改相应设置即可，如节目名称、静音门限等；也可集成到其他系统当中去，成为子系统运行，现在该套系统已经集成到了本台站自主研发的八〇八台播出监控系统集成平台里面，成为八〇八台播出监控系统集成平台不可或缺的一个子系统。考虑到海康威视DS4008HS视音频采集卡具有音频压缩解码功能，在音频信号监测系统的后期开发工作中可以加入音频录音模块，这样可以不断丰富和完善本系统的功能。

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A

1674-6708（2016）177-0044-03

梁建彬，广播电视工程技术助理工程师，研究方向为中波广播传输。