智能应急切换在播出系统中的应用

石海波 江苏省广播电视总台

1.概述

我台传统的播出应急模式采用“一切换，二倒换，三跳线”方式，来解决视频源与播出链路的故障，值班人员需要通过第三方的报警监测软件，预先设定相应的报警门限，事故发生时触发报警，然后通过多画面监看，人工判断故障问题后采用以上的应急处置方法。

在传统的工作方式中，存在着人为干预太多的瓶颈，需要人工去确认故障耗时耗力，而且故障属于小概率事件，在长期值班过程中，值班员很难时刻保持很好的状态。因此我们在建设新的高标清同播系统时，不仅在系统的模式上做了改变，简化了值班人员对视频源、播出链路上故障的判断，缩短了应急时间，同时建设了智能应急切换系统，将原来复杂的人工判断交由计算机完成，将原来需要组合判断的故障处理条件，简化成两画面之间的切换，并且明确给出“切”与“不切”的准确提示，同时通过可视化的展示，简化值班员的工作方式，提高应急的效率，从而提高安全播出。

2.新高标清同播系统

新的高标清同播系统采用了与传统的播出系统完全不一样的模式——“主控主，备控备”的模式，即主播出服务器、主播出矩阵、主切换台在主播出通道，备播出服务器、备播出矩阵、备切换台在备播出通道，同时第二备采用了独立的IP化的“all in one”播出服务器，实现了异构的播出模式，扩展了播出方式，能够实现播出直接向新媒体提供信号源，其采用软件解码最大程度解决文件格式兼容性问题。其中第二备由“all in one”的SDI输出口输出（解决IP延时问题），垫片由IP口输出后经IP转SDI设备后进入4X1切换板卡。

在这种架构下，4X1的四路输入中，主路和备路节目源一致，设备也一致，但链路上相互独立，因为两个链路同时出现故障的概率远远小于一条链路的故障概率，同时第二备又与主备两路完全独立且设备不同，这样也避免了因设备设计缺陷而导致节目播出受到影响，前三路的信号内容是完全一致的，而第四路的垫片是独立的节目源，因此也保证了应急的多种方案。采用这种播出架构可以让播控值班人员不用去考虑故障是由视频源还有由播出链路造成的，只需要通过通道的倒换实现“一键应急”智能推荐的最优应急备路。新的高标清同播系统以江苏城市频道为例，标清的播出由高清播出末级信号下变换之后播出，为实现2020年全高清化播出作铺垫。高标清同播系统框图如图1所示。

图1 高标清同播系统框图

3.智能应急切换系统

在日常播出过程中，应急顺序按四路输入顺序应急，后一路的信号都是前一路的备路，但是在实际中，四路节目都有可能出现故障。作为一名值班人员，所关注的不是哪一路输入信号出现了故障，而是需要关注：一是当前的输出所对应的输入信号是否正常；二是万一现在播出的信号出现了故障，那么应该从剩下的三路信号中选择哪一路作为输出，这是需要在短时间内迅速做出正确选择的。因此我们在搭建新的高标清同播系统的同时，构建了智能应急切换系统，将需要思考的事情交由计算机完成，并能实现自动分析输入源，自动应急备份源，其余应急备份也能实现“一键应急”，从而减轻值班人员压力，提高了安播质量。

智能应急切换系统应急的手段主要有：

（1）智能应急信源选择。通过合理的采集点设置和逻辑算法由计算机实现原值班员完成的逻辑判断，实现简化值班员应急操作的目的。同时，需要将信源采集点和算法逻辑设计成可配置模式。

（2）漏报提示和误报过滤技术。通过分布在主备路和前后级各个采集点的数据综合分析，除去其中的误报信息，并且实现漏报提示，提高智能网管系统的报警准确性。

（3）所见即所得的人机交互操作。在同一个操作面板上实现应急操作和对操作结果的确认，并且支持手动切换、一键切换和全自动切换功能，极大程度降低值班员的操作量和复杂度。

在本系统中，系统架构可以分为如图2中几个部分，每个部分的功能描述包括：

（1）视频源：针对某一个频道，四路输入依次为主路、备路、第二备（备播）、垫片。

（2）采集服务

信号采集：每一路SDI信号进入监控采集板卡，将采集的信号转给视频比对服务，进行图像帧间比对。

图像层监控：对SDI信号中的图像层进行监控，当发现黑场、静帧、无声时，会将报警信息发送给后台综合管理中心的逻辑中心进行报警。

TS流转换:将采集到的视频信号转换为TS流送到综合管理中心的矩阵控制开关以备应急。

（3）视频比对服务

画面帧间比对：将采集板卡采集的信号进行图像帧间比对

管理B/S：通过web服务实现比对参数的配置以及日志的查询

（4）控制中心

4X1切换板卡：每个频道高标清主备一共对应4块板卡，通过设置相应参数，可以实现GPI面板手动切换、智能监控触摸屏切换、板卡自动切换3种切换方式。

GPI控制：通过GPI面板控制4X1应急一键切换，其优先级最高。

触摸屏应急：可视化的应急方案，通过报警信息提示，应急切换提示，触摸应急，实现信号源的倒换，其优先级次于GPI切换。

（5）展示界面

信号展示：通过触摸屏的展示，可以直观看到在播信号源、备播信号源以及其他备播信号源的状态。

报警信息展示：综合管理平台逻辑中心的报警信息会通过触摸屏进行报警展示

切换信息展示：当需要应急的时候，经过逻辑中心分析判断，提示需要应急切换，增强可视化应急体验。

（6）综合管理平台

逻辑中心：对画面比对及进行报警信息逻辑分析，将报警信息实时发送给触摸屏应急系统。

矩阵控制：如果配置自动应急，则在报警的同时通过矩阵切换系统实现自动智能应急切换。其优先级最低且可配置。

时钟服务：授时给系统间各级设备

数据库：整个系统信息的汇总，可以进行各个切换系统切换信息的日志查询。

智能应急系统架构见图2。

4.系统展示

展示系统为应急终端播出值班人员提供软件操作方法说明和配置说明。

触控应急终端主要是以简洁而快捷的方式向播出值班人员展示系统的运行状态、播出异态定位以及应急操作提示，甚至基于准确的逻辑定位，直接实现自动应急响应。

触摸屏的设计目标是：减少值班人员的视觉不停地在大屏和倒换开关之间切换，转而由一个屏幕将监看和应急切换操作合理整合布局，减少人工判断画面数量，减少人工误操作概率。

单个大屏显示的内容如图3所示。

（1）当控制权在智能切换上时，上面标题显示在播信号源，当控制权在GPI面板时，只有复位后，屏幕上才能显示在播信号源。

（2）当5选择为智能备播时，图中2会自动推荐应急备播信号源，如图中3所示，此时主路为故障（红色即为故障），系统自动应急到备路作为最终输出，此时应急备播推荐的是第二备信号源（即备播）。

（3）图中3里代表4路输入信号源，以及信号源的状态，此时主路为故障状态。

（4）图中4里显示为切换信息，内容包括“应急”“回切”“开关失效”。

图2 智能应急系统架构

图3 触摸屏展示内容

（5） 图中5显示为智能备播，推荐最优应急备播信号源，以及自动和手动应急的切换。根据我台播出部综合考虑，目前自动应急仅限于主备两路，如图3主路故障，系统自动应急到备路。当主路恢复后，根据部门应急方案，设置为不自动回切，需要值班人员确认主路彻底恢复后手动回切，需要应急第二备或者垫片的时候需要人工确认后一键应急。

（6）图中6显示的为设备报警信息如图3所示，当GPI面板拿到控制权时，显示器会有文字提示，告警信息可以确认清除。

系统自建设、测试到上线运行，经过多次总结，对系统的执行策略进行了多次自定义修改，以帮助我部门值班人员更好的工作，该系统相对过去的应急方式具备以下多个优势：

（1）将值机员在监看屏幕和控制面板之间来回切换，缩减为只需要眼盯触模屏一个屏幕即可。从而从设计上避免了视角的来回切换，减少了值机员的紧张心理，增加了切换速度，还减少了出错的可能。

（2）触摸屏显示画面的优化。以播出环节为例：使原来一个频道的五个屏幕，简化为一个频道的两个屏幕画面。这种同时监看屏幕路数的减少，大大减少值机员同时监看的数目，缩减人工判断时间，减少了误判概率。同时，通过优化组屏策略，触摸屏上展示的两个屏幕正是值机员最关注，直接影响应急判断结论的关键环节，使其通过最少的判断素材中最快速获取更加准确的应急处理结论，同时可以将一个岗位所关注的频道集中到一个屏幕上方便值班人员关注，如图4所示。

图4 值班岗位集中监看

（3）触摸屏支持多点触摸，可以实现“组合键”操作（通过Fn+其他键组合）。这样既避免了一些误操作，同时也可以在这种保护模式下，为用户提供强制切换的操作。通过强制操作，用户可以指定非计算机推荐的切换方案，也可以实现一键多切和一键全切操作。

5.结束语

科技在发展，随着技术的不断推进，IP化融入播出的趋势，我们对系统需要实现的功能也在不断提出新的需求，在现有的系统基础上，我们也总结出需要改进及提高的部分，例如：配置信息需通过后台配置文件进行修改，无法提供直观的web/程序界面进行操作、缺少通过获取在线节目单和文件技审信息来降低报警误报率的手段等。

希望在以后的项目建设中能够将一些新的理念融入进去，为安播工作提供更有力的帮助，也为后期播出IP化建设做好铺垫。