德阳市广播电视台播出信号监测监录系统的设计与实现

黄英克

德阳市广播电视台拥有新闻频道﹑公共频道2套高标清同播电视节目和2个频率的电台节目。而负责播出值机的人员仅有6名，分3班，每班1～2人进行24小时值机。这对人的精力和身体状态要求很高。大部分人很难保证一直处于身体健康和精力充沛的状态。因此，传统的仅仅依靠技术人员值机的方式，误报漏报的情况时有发生，存在较大的播出安全隐患。基于此种情况，德阳市广播电视台急需建设一套播出信号监测监录报警系统，实时监测播出链路中30多个关键节点的HD/SD-SDI信号，实时监录电视频道播出前﹑后的信号，避免误报漏报，增强广播电视节目播出的安全性。

1　设计原则

建设播出信号监测监录系统的总体目标是实现对德阳市广播电视台2套电视节目内容进行24小时不间断监播和录制，其整体设计应遵循以下原则。

监测指标：利用广播级专业HD/SDSDI信号监测卡，对广播电视节目播出信号进行实时监测，一旦发现电视信号出现异常情况，应及时提供报警信息；各项监测技术指标的默认阈值须符合国家广电总局颁布的高（标）清晰度电视演播室标准。

实时报警：系统实时报警的准确率须达到100%，以满足德阳市广播电视台电视节目内容安全播出的需求。

系统安全性：系统应具备完善的冗余备份及快速恢复的能力，确保无单一崩溃点，保障端到端的安全。

监录可靠∶可7×24小时不间断可靠录制，具备冗余备份容错﹑故障恢复等能力，以保证所记录数据的安全。

先进性：在实用和安全的基础上，系统设计要有一定的前瞻性，必须考虑因技术的进步而产生的新应用和需求，确保系统具备可持续发展的能力。

扩展性：采用模块化结构，当监测任务增加时，可以通过增加HD/SD-SDI信号监测卡及采集卡来扩大系统的规模，满足未来电视事业发展的需求。

开放性：为实现与全台网的互联互通，系统应采用开放式软﹑硬件设计，所有接口须符合行业开放性标准，使得符合标准的不同厂家的设备之间能够互联互通。

2　系统需求

根据德阳市广播电视台播出系统的特点和运行模式，播出信号监测监录系统须满足以下需求：

（1）应用平台：系统采用微软开发平台进行开发，确保系统运行稳定﹑安全﹑高效及操作界面的友好。数据库系统采用分布式数据库管理系统SQL Server 2003，而平台操作系统应采用Windows7。

（2）信号监测：当监测到播出链路中关键节点的视音频信号出现黑场﹑中断﹑静帧﹑彩场﹑彩条﹑静音﹑声音中断﹑声音过高过低等异常情况时，迅速发出声光警报。

（3）监录存储：根据H264视频压缩算法，利用监录设备将电视频道播出前﹑后的电视节目内容编码压缩为1.5 Mbps码流的流媒体数据，并保存到本地硬盘；存储容量须满足7×24小时不间断的录制需求；自动实现素材的归属，自动删除过期的收录素材。

（4）报警方式：监测到播出信号异常时，提供声光报警方式；可自行设定报警信息，可修改故障临界值。

（5）检索回放：可随时检索回放监测监录系统所录制频道的节目内容，精确定位到造成劣播﹑停播和误播的故障点，做到播出故障事后有据可循；提供视频链接显示功能，当某个频道某段时间出现静帧﹑黑场﹑音频丢失等异常信号故障时，双击该条故障信息，就能播放显示该故障点对应的视频内容，以便技术人员快速定位，确保报警信息的真实性。

（6）日志查询：根据信号监测要求，日志查询应包含工作日志﹑报警日志﹑路由日志等查询功能，实现按日志记录人﹑日志类型﹑记录时间﹑报警消息内容﹑报警类型﹑故障处理人﹑报警级别﹑报警时间﹑信号等条件及参数等多种条件来查询报警记录。

（7）管理方便：可对设备及网络进行实时监测和控制，自行设定信号的监测精度﹑技术指标阈值及录制时段；可方便快捷地查询用户信息和系统信息。

3　系统的构成

德阳市广播电视台播出信号监测监录系统采用北京格非视频科技发展有限公司提供的MagiCon智能综合监控系统解决方案，主要由2台HD/SD-SDI信号监录设备﹑2台双路HD/SD-SDI信号监测设备﹑2台48口千兆以太网交换机﹑2台数据库服务器﹑2台系统监控服务器﹑1台集中存储器和5台客户端等主要设备组成。整个系统主要通过千兆以太网交换机进行连接，保证数据实时高速地交换。公共频道和新闻频道播出末端的高清及标清共4路PGM信号接入HD/SDSDI信号监录设备。同时，我们还使用了4个机顶盒，用于接收德阳市广播电视台在广播电视网络中传输的信号，经转换器转换为4路SDI信号后接入信号监录设备。8路监录信号从HD/SD-SDI信号监录设备环出，与节目源﹑切换器﹑视分器﹑二选一和键控器等播出链路中关键节点的20余路信号一同接入HD/SDSDI信号监测设备。HD/SD-SDI信号监录设备和HD/SD-SDI信号监测设备通过交换机与播出监控系统相连，对播出前﹑后及播出链路中关键节点的SDI信号质量进行实时监测，并结合语音灯光报警方式，及时提醒值机人员注意处理信号发生黑场﹑中断﹑静帧﹑静音等异常事件。

3.1　系统关键硬件设备

3.1.1　HD/SD-SDI信号监测设备

HD/SD-SDI信号监测设备主要由机箱﹑网络接口卡和XIO9050HSM数字信号监测卡组成。信号监测主要通过XI09050HSM数字信号监测卡完成。XI09050HSM数字信号监测卡基于模块化结构，采用最新DSP技术，每块板卡支持2路HD/SD-SDI信号自适应输入和主备两路同步信号输入，能监测20多种播出通道中关键技术指标，监测质量为国家广电甲级指标。同时，XIO 9050HSM数字信号监测卡，内建Web Server，可通过远程计算机利用IE浏览器直接访问控制；支持SNMP，可通过格非MagiCon综合监控软件或第三方软件进行设置，能接受“Trap”报警，并能实时以图形化显示。

3.1.2　HD/SD-SDI信号监录设备

HD/SD-SDI信号监录设备配置了8块HD/SD自适应信号采集卡，完成对4路高清和4路标清播出前﹑后信号的视音频质量进行实时监测﹑报警及录制存储任务。HD/SD-SDI监录设备将实时采集到的数字视频编码压缩WMV格式文件，音频数据实时编码压缩成WMA格式，同时对接入的视音频信号进行实时监测。监测内容主要包括信号状态﹑信号制式﹑EDH﹑信号是否存在静帧及黑场﹑音频状态及声道分布等。当监测到信号发生异常时，结合语音灯光报警方式，及时提醒值班人员注意处理。

HD/SD-SDI监录设备可分段录制，具备完善的报警查询能力；支持Web功能，用户可以远程登入实时查询和浏览素材；同时，还支持根据预设的时间和容量门限自动删除过期的录制内容，释放存储空间。

3.1.3　监控终端

监控终端由5台工业级PC机组成，其中3台设置在播出机房，1台设置在技术中心办公室，1台设置在值班人员休息室。监控终端主要用于浏览﹑收集﹑备份各监测卡的数据，对整个监测监录系统实行管理和控制。管理人员通过监控终端，完成系统﹑设备和信号等参数设置，如报警门限值﹑设备名称﹑网络地址等，使播出信号监测监录系统可靠稳定地运行。

3.2　系统软件

MagiCon智能综合监控系统对信号层﹑设备层进行监测，并对采集的作息进行实时分析，分级分类提醒。该系统软件主要由信号监测﹑监控终端操作﹑信号编码录制及数据库信息存储等子模块组成。监控终端操作模块主要功能包括实时监控﹑配置管理﹑统计报表﹑设备资产﹑日志查看和其他状态监测等。配置管理主要完成系统﹑设备﹑信号等参数设置；实时监控可在播出链路拓扑图或设备名称上实时显示监测节点信号的状态，并提供警告事件的详细信息。监录模块操作界面上实时显示所监录信号的图像﹑伴音通道及电平，同时实时监测所监录信号的制式﹑EDH﹑静帧﹑黑场﹑状态﹑音频状态及声道分布等信息，并将常用技术指标的监测结果显示出来。界面上的绿灯表示信号指标正常且在设定阈值内，黄灯表示信号指标超出设定阈值，灰灯则表示信号丢失或功能受限。

4　系统的功能特点

（1）信号实时监测报警功能。通过与XIO9050HSM数字信号监测卡配合使用，可以实时对播出链路关键点信号进行量化监测，对视音频信号出现的画面丢失﹑静帧﹑彩条﹑彩底﹑黑场﹑音频幅度过高过低或丢失等异常情况进行实时报警并记录备查，及时提醒值班人员注意处理播出事故。

（2）图像伴音实时显示功能。监录终端实时显示所监录的SDI信号的视频图像﹑伴音电平﹑当前采集状态和信号的状态。

（3）硬盘自动录制功能。监录软件将信号采集卡接收到的HD/SD-SDI信号以WMV流媒体格式编码成媒体数据保存到本地硬盘，并按录制频道名称﹑当前日期和时间自动生成文件，每个文件的录制时长为一个小时。

（4）检索回放功能。可以随时检索和调用存储在硬盘中的录制内容。以便对异常信号进行分析﹑判断。

（5）软件后台管理功能。系统有完备的保存机制。如数据编码格式﹑数据保存时间﹑数据保存地址及配置文件等。此外。监录软件可自动清理过期的录制素材。智能管理硬盘空间。

（6）操作便捷界面友好。具备可定制的图形化监控界面，可从VISIO﹑CAD等施工图直接关联至各类设备；通过自带画图软件，可将抽象关键节点轻松形成系统链路拓扑图，并在界面上显示。

（7）系统扩展功能。系统具有开放的控制协议和对外接口，允许第三方与监测监录系统进行对接，为未来全台监控平台的统一建设留下充足的技术空间。

5　结语

德阳市广播电视台播出信号监测监录系统自投运以来，运行稳定可靠，报警准确及时，大大减轻了值班人员的工作强度和工作压力。此外，播出信号监测监录系统可对已保存的节目进行快速检索回放﹑定位及统计分析，实现了数字化管理，提高了工作效率。