广播电视安全播出监测系统的设计和实现

陈 韬

（甘肃省甘南广播电视台 甘肃 合作 747000）

0 引言

广播电视台是当前主流媒体中的组成部分之一，它在互联网信息传播过程当中具有不可替代的作用。近几年随着数字化的发展，在大数据技术、计算机技术以及互联网信息技术的冲击下，广播电视面临着升级与转型这一关键时期。但超高清电视、跨终端、跨网络以及平台的广播电视业务不断发展，广播电视安全播出技术的应用也面临着新的挑战。因此，为了有效防止非法信号与插播的干扰，保障广播电视节目的正常播出，本文从信号、电视监测系统等方面对广播电视安全监测系统进行了分析，并提出相应的设计方案，从而保障广播电视安全播出监测系统的可靠性和有效性[1]。

1 广播电视安全播出监测系统设计需求分析

1.1 系统概况分析

广播电视安全播出监控系统的设计，简单来说就是将监控安全广播系统和硬件等两者进行有效整合，以此使得系统既具备对广播电视节目输出信号的监测功能，还能够有效保障广播节目的质量和安全性。同时，该系统的设计能够实现安全和自动化监控任务操作，从而确保广播电视节目在播出期间的音、视频等安全传输，降低了广播电视节目播出事故发生的概率，还可以在较短的时间当中实现对节目播出问题的排查和及时处理。

1.2 需求分析

首先，该监测系统的设计主要实现了对广播节目的安全播出监测、信号质量监测、电视节目内容监测以及中心画面显示和数据存储和分析等。其次，该系统的设计可以实现对地方有线广播电视数字信号实时监测、地方电视前端的设备进行监测管理、节目内容采集、存储、回传调度等达到全面监管的要求。因此，设计的广播电视安全播出监测系统需要具备以下四种功能：第一，监控系统应当具备可以实现对广播中波、广播调频、有线电视、无线电视等进行动态监测以及对广播电视节目的安全播出的调度控制能力。该功能可以实现对广播节目的安全、质量、内容进行全面检测，发出警告信息以及调度指挥指令等。第二，在监测系统设计时，需要解决无法及时将监测数据反馈给对应播出单位这一问题，还要能够有效解决调度系统无法实时、动态地将广播电视安全播出告警信息自动向相关单位发送的问题，以此实现对广播电视节目播出的高效管理。第三，该系统设计时需要将监测功能与调度功能两者有机整合在一个数字化、智能化的平台当中。第四，需要可以将省、市、县等无人值守的自动化监测站点进行有效链接。

1.3 工作流程

监测系统的设计具有对广播电视节目信号源、信号内容的监测、报警等功能，以及广播电视主机和备用机两者之间的互相切换功能。借助该功能可以实现对广播电视节目信号源进行有效切换和监测。因此，当广播电视节目在播出时发生静帧问题、音源缺失问题以及黑屏现象时，工作人员就可以借助切换设备实现自动化节目识别和备份切换。若广播电视信号发射机存在故障时，电视台的主控计算机就会根据过载波实现对节目信号质量和信号源进行对比分析，进行节目播出。最后，即使节目出现播出故障，还可以利用录像功能对节目进行录制转码处理，并让多画面服务器实现节目的传输到终端设备上进行显示播出[2]。

2 系统总体架构设计

广播电视安全播出监测系统的设计主要由中心监管平台、实时报警系统、电视信号检测系统和广播电视综合监测仪系统等4个部分组成，具体见图1所示。其中，中心监管平台的设计拥有核心控制功能，可以实现对电视前端设备进行有效监管，并通过对节目的实时监控，以此保障广播电视节目的质量和可靠性。

图1 广播电视安全播出监测系统设计示意图

2.1 中心监管平台功能

针对该功能的设计，需要配备两台专用的服务器以及广电集中监管软件。因此，本文选择利用B/S架构对中心监管平台进行设计，并有效满足广电网络化监测的要求以及广电系统的分布式，使得该监测系统的监测功能、查询以及业务配置能力得到发挥，实现广播、无线、数字以及有线等电视信号的监测和对广播电视前端设备的管控目的。同时，还可以借助系统中自动监测功能对节目信号采集并监测，将所监测到的数据上报到中心监管平台，从而通过远程调度功能，满足广播电视台前端无人值守和24小时不间断地运行[3]。

2.2 实时报警功能

该实时报警功能的设计主要是通过拥有高速缓存能力的数据库（Redis）和推送功能（pushlet）来实现的。其中数据库也是一种数据结构服务器，数据库的读写速度最高可以达到每秒11万次，从而使得数据的处理能力得到进一步的提高，将其与传统广播电视安全监测系统两者进行对比，该系统的监测效率得到了40%的提升。而pushlet则通过将数据从SERVER端的Java对象，直接推送到客户端的浏览器页面之上，并且整个过程并不需要借助任何插件的帮助。同时，数据库和推送功能两者的有机结合保障了电视安全监测系统监测的时效性和准确性。

3 广播电视信号监测系统设计

3.1 电视监测网络整体架构设计

广播电视台的监测网络整体架构设计主要由监测中心、监测点以及监测站等三个部分构成，具体见图2所示。

图2 广播电视台监测网络拓扑图

在监测网络设计中，均在监测中心、监测地区站点以及监测点等上面安装了相应的电视监测设备以及数据采集系统。而广播电视的视音频信号、回传数据以及控制数据等均借助网络实时通信，并构成一个能够紧密联系的整体，而停播报警数据和指标测试数据以及音视频回传信号存储在监测中心的数据存储服务器当中，为数据处理中心对数据处理报表提供帮助。同时，为了便于全国联网目的的实现，在国内广播电视监测中心设计中，还保留了和中央连接的结构，充分地发挥出其优势。

3.2 电视信号网络连接模块

该功能模块的设计在广播电视信号监测网络方面主要借助SDH光纤网络、PSTN等连接模式形成了一个网络。其中，现阶段各个地方的广电局所搭建的广电光缆网均是利用SDH光纤网络来实现的。通过对光缆网的充分利用，为广播电视监测网络连接提供了支撑，同时也是网络搭建的最优选择。同时，SDH光纤网具备较高的保密性、带宽大以及网络稳定等优点，主要作用于广播电视中图像声音的回传，且信号传输相对稳定[4]。

3.3 电视监测中心系统设计

信号检测网络模块的设计，为广播电视监测中心网络的核心，也是视音频回传数据以及相关信息的最终汇集之地。因此，在网络控制中心和数据处理中心当中，其设备的选择应当为最先进、最优秀以及最稳定的。如通信服务器、数据存储、网络控制终端、数据监测终端以及显示终端和数据处理中心、本地监测等7个部分共同组成了广播电视监测中心系统。其中，从通信服务器设计上来看，服务器主要用来进行串口设备和以太网接口的链接，也为远端数据链路和中心台监测设备的链接提供了支撑。而数据存储服务器的设计，主要是实现了对回传数据的识别、分类、存储以及备份和检查，并将其结果和相关数据分别发送到控制端与显示端。数据处理中心主要负责相关信息数据的统计和报表制作工作。

3.4 广播电视信号监测系统结构设计

为保障广播电视节目能够安全播出，本文结合广播电视安全播出监测系统的需求开发了一个信号监测系统，该系统由电视综合监测仪、客户端软件以及服务器软件等三个部分构成。其中，通过客户端给服务器发送对应的监测指令，服务器在接收到相关测试指令之后，会将其传递到电视综合监测仪上。而广播电视综合监测仪在接到对应的测试指令之后，将其监测到的测试值回传到对应的服务器当中，通过测试后，会将测试值存储在相应的数据库当中。

3.5 电视综合监测仪原理

该综合监测仪的设计主要由电视信号测试卡、通信接线板以及输入控制电板、显示板、电源模块等五个部分构成。其中每个电视信号测试卡主要负责对相关频道的电视信号进行接收和处理，以此可以得到的载波的场强参数、工作状态参数、音量电平参数等。并且，根据通信模块发送的指令决定了测试卡对回传的数据测试。同时，通信板作为广播电视综合监测仪以及计算机两者之间的通信通道，它主要由PC机、输入控制与显示模块、电源模块和测试卡等连接构成。借助PC机以及输入控制和显示板，在通信板的作用下，可以将通信指令发送到电视信号测试卡上，进行信号卡回传测试值部分的指示[5]。

3.6 电视信号监测系统软件设计

针对广播电视信号安全播出监测系统的软件方面设计，主要由服务器软件、客户端软件等两个部分共同构成。

3.6.1 服务器软件设计

该软件的设计，在广播电视安全播出监测系统中主要起到了连接通信桥梁的作用，可以将客户端软件和广播电视综合监测仪两者进行连接。首先，从服务器软件和广播电视综合监测仪两者之间的通信来看，一般来说服务器软件会和多个电视综合监测仪进行有效链接实现通信，以此来实现借助电视信号监测系统对多个不同的电视频道进行监测的要求。同时，从连接方式方面来看，可以选择利用串口扩展卡配置在服务器上进行连接，选择利用串口一一和电视综合监测仪进行连接。也可以将多个电视综合监测仪同时连接在一个串口上，这样可以有效降低串口的负担。而服务器向电视综合监测仪所发送指令的方式主要有两种方式：其中一种是定时发送，另一种是由传送客户端软件进行排队发送。其次，从服务器软件和客户端软件两者之间的通信方面来看，本文主要选择利用传输控制协议（transport control protocol，TPC）服务器，通过客户端接收指令，然后根据相关指令需要将电视综合监测仪上所接收到的测试值回传到客户端上。同时，传输层协议作为一种利用序列号来实现确认信息面向连接的协议。借助TCP协议同样可以将接收方所接收到的数据包等信息提供给数据包的发送方。若是在数据包传输的过程当中发生数据包丢失的现象，TCP传输协议会一直发送到接收方成功接收数据完成为止或出现网络超时的情况。最后，TCP协议还能够借助数据流控制机制，来降低和控制数据传输的速度，从而保障数据传输的质量[6]。

3.6.2 客户端软件设计

客户端软件的设计其软件编写主要以微软系统为主，并以Visual Basic为软件的编程语言。其功能的设计主要实现了对广播电视综合监测仪测试卡进行了音频、视频以及场强等多个方面的功能测试。并对停播值以及回传测试通过显示器进行显示。同时，客户端软件还具备电台管理、场强下限、播音时间、场强停测时间以及定时测试时间等多个方面的参数配置。让用户可以利用客户端实现对上述参数的修改、删除等操作，从而为广播电视播出安全监测管理工作的实时提供便利[7]。

3.6.3 服务器模式/客户模式

该两种模式一般指通过相互的请求与处理的一种合作模式，其中请求发出的一方为客户模式，而请求接收和处理的一方为服务器模式。因此，可以将集中的应用根据功能进行两个不同部分划分，并通过将这两个部分分别在不同类型的计算机上进行运行作用。然后，借助两者的分工合作以此可以实现一个完整功能。而该功能也是这两种模式的基本应用思想。所以，利用该通信方式，可以使得客户进程与服务器进程两者之间建立一条半双工模式连接通道。

4 系统实现

为了进一步证明本文设计开发的广播电视安全播出监测系统的可行性，对该系统进行了安装调试。在安装调试过程当中由于该系统结构属于积木式结构，因此在引入设备的过程当中，会存在广播电视信号停播的现象。这时就可以对所有设备进行安装和固定，以及尝试对备用的广播电视信号进行系统调试。在经过半个月的时间进行系统安全运行，结合规定的检修时间成功将系统接入到站台后，通过测试证明了该系统不仅能够提高广播电视节目的安全播出质量，还能够降低监测工作人员的工作强度[8]。

5 结语

综上所述，广播电视安全播出系统建设作为一项长期而艰巨复杂的工程，本文根据国家广播电视总局规划以及相关标准规范，以广播电视监测仪、监测系统架构等为切入点，对该监测系统的设计以及关键技术应用进行了分析，并结合广播电视实际的传输质量和效果，实现了广播电视节目的安全播出。这不仅为国内广播电视安全播出监测工作提供了可靠性的保障，还对促进广播电视信号监测系统的发展具有促进作用。