浅析北京电视台播出中心集中监控系统

李元序

【摘要】 伴随着广大群众对精神文化要求的不断提高，为满足观众对于高质量电视节目的观看要求。电视台高效安全不间断的播出就变得尤其重要。正所谓“责任终于泰山”，对于电视台播出中心来说，保证设备的正常运行，节目的正常播出是此项责任的重要表现。如何保证播出安全、防止不必要的事故发生，则是在播出一线的工作人员一直探讨的问题。播出中心集中监控系统的搭建为这个问题提供了一种解决方法，以期望为今后的工作提供帮助。本文介绍了北京电视台播出中心集中监控系统的设计思想、系统架构方案以及系统应用等方面内容。

【关键词】播出中心 信号监控 系统构建

近年来，伴随社会经济的迅猛发展广大人民群众对精神文化领域的要求也不断提高，为满足观众对于电视收看的要求，电视台将一些频道改为24小时播出。这就对电视台的安全播出工作提出了挑战。所谓“播出无小事”，在播出岗位上工作的同志除了具有较强的责任感外，还具有较高的业务水平及事故应急处理能力，但由于多种原因难以做到全面监听监看。因此，本着以人为本的理念基础，为确保电视台安全高效的播出，北京电视台搭建了播出中心集中监控系统，以满足安全播出工作需要。

一.播出中心集中监控系统需求及设计

1.系统设计需求

集中监控系统是将播出信号，时钟信号，机房环境温、湿度等影响播出安全的因素，集中在一起给予监测，同时通过监控系统的信息发布功能将多种监控信息进行实时显示，并将出现的问题通过声光报警告知值班员，及时正确处置，确保安全播出。在以往的工作中，由于系统链路中设备繁多、接线密集，值班人员难以做到面面俱到，使用集中监控系统既能够对这些因素进行综合管理，也能节省值班人员时间提高工作效率。

集中监控系统需要具有网络化、具备开放协议性、硬件的模块化及软件化的特点，使设备能够网络中共同进行监控、管理和灵活化的配置及易操作；采用智能化监控的方法，实时监测各个监测点的信息变化，对异常信号进行报警；具备完善的日志功能，能对设备信息、监控信息、错误信息等进行告警、发布、记录、归类、存档，以方便值班、系统运维等人员进行查看分析等工作。

2.监控系统硬件架构设计

集中监控系统的应用架构采用模块化设计，分别为机房环境监测模块、信号监测模块、声光报警模块、2选1检测模块、查询和发布工作站五部分组成。

环境监视模块负责收集播出中心机房及相关工作区域的温湿度信息；信号监视模块负责监测各播出频道的主备路播出信号；2选1监测模块对播出系统中的2选1切换器进行实时监测和控制；声光报警模块通过报警灯闪烁和故障告警声音的联合报警，给予播出中心工作人员及时提醒；发出查询工作站具有较为完善的日志功能和消息发布功能，能够对设备提供的相关信息进行发布、记录、归类和存档等，方便播出值班人员全面掌握播出系统的运行状态。

3.监控系统软件设计

集中监控系统软件要以数字化、可视化的信息将收集来的设备、信号、流程以及工作环境等综合信息，提供给播出一线工作人员。便于工作人员实时了解系统运行状态，快速定位及处理系统故障，记录和统计系统状态信息等。

基于上述要求，我们对集中监控软件做了如下功能设计：

（1）软件提供从系统图、机架图、机柜图到板卡图的分级监控界面，通过可定制的图形化监控界面，直接关联各类设备；自带画图软件，可以抽象关键节点、加强系统链路图的直观性。

（2）可随时根据设备的变动情况自动更新设备信息；以多种组合显示方式直观多样展现，包括设备布局图、机柜图、流程图等。

（3）多种报警通知机制，支持声光图文、游动字幕提示等多种方式。具有日志记录和查询功能，要能记录播出业务相关的信息，如：切换台切换信息、矩阵信息及交叉点信息、播出切换记录等。计算机基础网络的各种威胁、警告、报警信息，利于管理与查询；提供声、光等、短信、消息等报警方式；具备完善的权限管理机制；

（4）系统具有开放的控制协议并提供系统对外接口，允许第三方通过该协议或者接口实现与监控系统中的对接，以保证未来全台监控平台的统一建设。

二.播出中心集中监控系统的建设

1.系统硬件建设

我们将播出中心集中监控系统的核心设备布置在总控机房新建的两组机柜中。两组机柜分别配置了监控系统的主备设备，其中包括汇聚分析服务器、信号收集服务器，信号检测卡，核心交换机，存储硬盘等设备（如图1）。

北京台使用的播出系统采用主备双链路模式，主备播出信号相互独立，因此分别在主备信号播出端口分别布置监测采集点。监控系统分别从各播出频道的监测节点采集所需信号并分别将信号送至检测卡和信号监视服务器中。信号检测卡通过调用主数据服务器和码流检测服务器中的数据，对播出的主备信号进行检测对比，检测后结果通过监控交换机送入信号收录服务器中进行存储。分析服务器通过调用收录服务器中的信号检测情况进行分析，如超过设定门限则向声光报警模块发出指令进行语音、信号灯闪烁及画面报警框报警等提示。

监控系统配置的2选1监测模块对播出系统中的2选1切换器进行实时监测和控制。监控模块通过千兆以太网线与播出系统中的2选1板卡所在IQ机箱连接，将2选1的状态信息发送给监控系统。同时监控系统会根据主备播出信号的检测情况经过综合分析决定是否进行2选1链路切换，并反馈至播出控制台的2选1面板显示。

监控系统中的环境监视模块负责监测播出中心机房及和播出相关工作区域的温湿度信息。我们在播出中心机房的主要区域安装温湿度采集器收集并顯示相关温湿度信息。采集器将检测到的温湿度信息收集到相应模块的交换机中再传至核心监控交换机交由汇聚分析服务器集群进行相应的分析，分析后将得到的信息在发布查询工作站及监视屏上显示。

发出查询工作站具有较为完善的日志功能，能够对设备提供的相关信息进行记录、归类和存档，如记录信号质量以及设备或信号出现错误时的信息等，从而方便播出值班人员对错误进行分析。

监控系统通过千兆以太网网线进行连接，使各模块之间可以相互通信，接受控制。

2.系统软件建设

监控软件是监控系统的重要组成部分，不仅对播出系统的运行提供了数字化、可视化的信息，还可通过控制线或者以太网网线端口实现对设备状态、处理信息的调用发布。

监控系统软件部分主要包含系统管理模块和系统监控模块两个模块。

系统管理模块是利用SNMP协议对整个监控系统的设备进行管理，完成监控系统软件的部署，如监控参数、监控信息设置、用户配置等。模块定义了使用系统的部门、操作员权限；监控可控的设备、系统图表展示方式、运行数据库服务器、接口服务器等配置。

使用SNMP服务设置所需要监控的设备，在界面上配置子服务的起始端口（第一个UDP端口号），系统会根据子服务器数量依次自动生成其他端口号。通过服务设置窗口可以查看当前每个子服务所监控的设备；若系统内有待分配设备，则可选中某个进程，双击设备进行分配将该进程添加到监控表中；也能通过设置的自动分配按钮，将设备情况和任务数自动分配。

根据配置表建立的数据档案，构建出的设备、信号之间的关联关系，定义每一个节点的监控信息（这里的节点定义包括视音频处理板卡、计算机网络设备、信号源、环境信息等）。通过SNMP进行访问设置。在设置中定义SNMP协议的版本、端口号、读写名称、状态检测等信息。为系统从MIB中读取数据。

系统根据MIB文件读出节点可支持的状态监控参数，并将参数信息在设备监控参数界面上显示。该界面配置节点的具体监控阀值信息（如图2）；左右为所有监控设备的树形结构，右侧为选中节点的监控参数设置。

系统管理模块中，还能配置Tally服务和报警指示设置。通过配置的Tally服務器，使Tally服务器可以控制矩阵及关联信号源设备，能够让值班人员更加清晰的查看所监视的服务内容。报警指示设置可以配置不同的LED指示灯，报警声音等信息辅助值班人员，不同的指示灯和报警声音代表不同警告出处，同时可以配置系统共用几个报警指示。

系统监控模块提供用户监控系统的直观展示界面以及自定义监控参数设置、告警信息处理、日志查看等。界面中由实时监控、日志查看、设备资产、统计报表、配置管理等几个部分组成。实时监控提供系统总信息的不同展示方式，通过不同导航途径可得到设备状态和网络状态、信号状态等。设备资产在实时监控下选中的设备资产信息。日志查看可查看所有告警信息、日志等。配置管理主要是部署监控模块的运行环境，主要是包括客户自定义参数，让值班员可以根据自我习惯来个性化定义报警方式、显示方式等（如图3）。

当系统出现异常时，监控模块界面中会弹出提示框，且出现的该信息会在告警信息未处理。未处理信息栏中将会显示故障发生的时间、名称、级别、内容、类型等，以帮助值班人员判断和处理。监控系统还提供对于事件的统计和查询，以方便对故障的总结，为系统改进提供依据。

三.播出中心集中监控系统使用的技术

集中监控系统在信号异常检测、二选一倒换控制，声光联合报警和报警显示方面等方面进行了技术加强，以确保系统的高可靠高效运行。

1.信号异常检测技术

信号异常状态检测包括高标清同播播出系统和标清播出系统的SDI信号。视频信号的检测项目除了包括静帧、黑场、彩条、彩场、信号丢失、台标异常等常见问题，还加入了主备播出视频信号的对比、声画联合检测等内容；音频声道检测包括静音、声道反向等内容。

节目播出画面往往都包括角标、时钟、底拉字幕等频道包装内容及效果，这些元素通常位于画面的四周。为了防止这些元素对播出换面异常状态的检测造成干扰，针对这种情况，开发使用了自定义区域检测技术。根据各频道播出内容及使用频道包装效果的情况，自定义播出画面的检测区域。

在节目播出中常常会遇到由于解说需要让画面处于静止状态。出现这种情况是传统的检测机制会发出视频静帧的报警造成误判。为了减少这种误报，开发使用了声画联合报警技术。根据各播出频道节目内容的归纳，将声画联合报警的门限分别做出设定，即当音频正常播出画面静止的时间在门限时长内，监控系统将不会判定此种现象为视频静帧。

主备播出视频信号对比技术是通过对两个不同播出信号播出的视频内容进行逐帧对比，以判断主备播出是否出现异常。将播出画面进行区域划分，统计区域内提取出来的每帧信息，然后将两路信号的统计信息进行比较，就可以判断信号内容是否一致，不一致发生的时间，不一致画面的位置在哪儿。

2.高可靠二选一倒换控制

二选一倒换控制基于播出系统的二选一设置，当单一源或者单一链路发生故障时，监控系统会通过SNMP触发二选一切换开关进行倒换。二选一倒换控制策略按照以下设置，a.人工优先，b.单向倒换，c.人工恢复。同时，当二选一倒换发生倒换时，在监控系统及播出系统的二选一切换开关上都会有相应的显示，提示工作人员现在选用的播出视源和播出链路。系统支持两种模式：自动倒换模式，人工模式。

3.平台综合报警管理与展现

平台综合报警管理主要包括：报警门限及条件的综合设置，视音频信号及温湿度信号的监视任务，信号节点和设备的拓扑关系及接口轮询，报警结果展现等。

由平台设置的播出系统链路中各节点的监测参数。对于不同频道的节目内容和业务需求的综合分析，结合实际情况对不同频道的监视参数分别设置报警门限。对于温湿度监测信号也采取相同的设置方法，根据不同机房不同区域的要求设置相应的报警参数。生成的监测信息派发给对应的板卡和分析服务器。当板卡按照设定的门限参数对信号节点进行检测出现异常、数据分析服务器根据既定策略进行分析，分别将告警信息上报给系统平台，形成系统的报警信息。

监控系统根据要求对二选一、温湿度、信号监测卡、时钟系统等各设备进行状态查询及监控。各设备通过主动消息的发送机制，将事件消息发送至监控系统接口服务端，由该服务端分析事件后记录在数据库中。由于事件的特殊性，和网络传输介质的环境所限，不可避免的导致个别事件消息无法及时被接口服务端接收处理，造成事件漏报的出现。为避免事件消息的丢失，最大程度的解决监控系统对各待监控设备报警的漏报，系统还添加了事件轮询机制，该机制原理是每间隔一段时间向各监控设备主动查询一次其状态，发现异常后，及时更新监控系统状态，提高事件报警监控的准确性。

发布终端采用CAD工程图和定制拓扑图形式直观展示信号状态，对播出系统信号路由的监看（包括交叉点、P/P、鍵填充、键引用、AUX引用、包装图文等），结合信号链路进行状态展示。当监控系统得到报警信息时，发布终端提供丰富的报警处理提示方法，如多画面提示框报警、声光报警、web网页信息提示等。

由于发布终端是基于Web网页功能来实现的，发布模板制作、模板发布、发布工作站管理、信息查询、资产管理、系统管理、自定义信号链路图界面、节点检测，故障上溯、设备及环境状态监控、实时在线的SDI信号、同步信号的监测等重要系统信息均可通过Web网页体现和操作，内容清晰、明了，操作简单方便。

四.结论

在对电视节目播出要求不断提高的今天，北京台播出机房始终以安全播出为首位。播出中心集中监控系统是根据北京台播出中心自身特点设计搭建，而系统的应用为安全播出又增加了一层保障。虽然监控系统仍有不完善的地方，但随着电视监控技术的不断发展，监测精度水平的提高会帮助我们不断改进此系统，使其更加智能化、人性化。同时，这也是我们不断追求的目标。B&P

参考文献

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[4]《电视台播控系统的智能监控》邓贵、汪汉捷、师海鸣，现代电视技术，2011

[5]《新型播出信号监控系统中的关键技术》 王榕，现代电视技术 2016.12