陜西電視臺硬盤播出系統監控解決方案

張開宇

（陜西電視臺 技術管理部，陜西 西安 710061）

0 引言

2010年4 月陜西電視臺啟用12個頻道的數字化硬盤播出系統[1]。作為電視臺的核心系統，硬盤播出系統是衡量全臺技術質量最為關鍵的一個環節，該系統的實現是電視臺技術系統數字化的一個重要標志。隨著播出系統技術的發展，系統的復雜程度也不斷提高，對電視播出和傳輸質量進行實時監測已經成為廣播電視行業管理的重要任務。如何設計一個合理的、先進的、智能化程度高的監控系統，是播控系統設計中的重要問題。

1 播出系統監控的實現方式

播出監控按照功能可以分為兩種方式：

1）播出節目內容監看

包括所有播出信號源內容的監看和播出通道關鍵環節的安全監控，主要用于監看信號源的有無和主觀節目信號質量。

2）系統技術質量和安全性的監控

實時分析播出過程中節目的技術質量，對整個系統的信號流程自動進行故障監測、報警。

早期的播出監控主要是通過電視墻對多套節目進行人工監控，即在播出的重要環節通過電視墻上的監視器進行監看。隨著現代技術的發展，播出系統的主要設備大都具備了智能化監控的功能，節目監控的方式也發生了巨大的變化。

智能監控系統需要以數字化、網絡化為基礎，才能實現自動化、智能化的總體發展目標。系統監控不僅是對設備而言，而且是需要對系統傳輸的信號、網絡以至邏輯軟件的監控。監控的概念包含監測和控制兩部分，監測是基礎，控制是目標，兩者結合才能充分體現系統監控的整體性。

2 播出監控系統的解決方案

2.1 視音頻直接監視方式

陜西電視臺總控系統監視采用“畫面分割器+大屏幕”的顯示方式。畫面分割器采用Miranda KX系列產品，該產品是可擴展的帶有矩陣的多畫面顯示處理器，總控監視系統支持160路SDI數字視頻信號輸入和20路DVI輸出。播出系統每個頻道采用“1個大屏幕+10畫面分割器+9個小液晶監視器”的配置，每個小液晶監視器均支持嵌入音頻顯示和監聽。

總控播出系統信號源可以通過調度矩陣選擇性監看，采用源名跟隨技術（UMD），分割器監視內容指示名稱和畫面同時變換。同時可以顯示多種樣式的模擬和數字時鐘/時間（日期），時間被外部的LTC鎖定。另外畫面分割器可以監測信號的狀態參數并顯示出來，監測點可以設定為不同的門限。對于視頻，可以檢測黑場、靜幀、視頻電平過高、視頻丟失等；對于音頻，可以檢測靜音、音頻過載、單聲道音頻、音頻相位超范圍等。

2.2 播出節目技術監控系統

為確保播出節目的技術質量，技術監控是一個必不可少的環節[2]。在節目播出的同時，技術監控系統要進行實時的視頻、音頻技術指標分析，并要具備及時記錄故障和錯誤的功能，為播出節目的技術質量查驗提供可靠的依據。

總控和播出分控都配備了泰克（Tektronix）公司的WVR7120系列多格式監測儀，它可以監視HD、SD、模擬復合視頻信號以及模擬音頻和數字音頻信號，并提供視音頻錯誤記錄簡報。它提供全面的數字視頻波形顯示、矢量顯示、色域顯示、圖像監視器顯示，對圖像信號進行定性的觀察。視頻簡報提交的信息包括輸入信號格式和報告時間以及有關誤碼檢測和處理（EDH）/循環冗余校驗（CRC）錯誤和色域錯誤。音頻簡報提交有關音頻質量的報告，記錄有最高真實峰值以及該時間內的靜音、消峰、過高電平和默音數。

為支持無人職守監視，系統可以保存所有的監視告警記錄和時間標記。

2.3 主要設備原廠配置的智能化技術管理監控報警系統

目前市場上的主流周遍產品基本都具有智能監控功能，如：Snell&Wilcox公司的RollCall監控系統，Miranda公司的Icontorl監控系統等，陜西臺播出系統中涉及到上述2個產品。

1）Snell&Wilcox公司的RollCall監控系統

RollCallTM軟件能夠自動識別和自動設置系統中的模板和機箱，通過監控計算機，可對系統所有的接口機箱及接口板進行統一調整、統一監控。RollCall軟件提供了全面的錯誤記錄和報告功能。RollMap圖解顯示器為操作人員提供功能強大的診斷和故障定位功能。播出系統中鍵控器、音頻處理模塊等采用了史諾偉思IQ模板系統。

2）Miranda公司的iControl監控系統

iControl控制系統是基于網絡的全臺周邊模塊和播出產品監測系統，對周邊產品可實現遠程和本地的實時監控。除了對機箱和板卡的狀態、線路的通斷等進行監控外，還能對信號畫面本身和播出聲音內容進行實時遠程和本地監控，并實時對畫面進行監控。能在顯示屏上看到信號波形而不需要再配示波器，并可進行參數調整。

iControl Web提供了一個圖形化的系統界面，可以監視視頻信號和告警信息。監控點可以設置在各個關鍵的環節通路中。iControl Log Viewer提供快速發現記錄故障的工具，包括用戶的操作事件和系統告警事件，系統可顯示記錄的故障出現時間和恢復時間。系統的周邊系統均采用Miranda公司的DENSITE2系列模塊。

2.4 綜合智能化技術管理監測報警系統

針對整個總控播出系統的實際需求，統一建設了綜合智能化技術管理監控平臺。主要功能特點：

1）可以對系統中所有的周遍板卡進行參數設定、監測、報警。

2）可以通過控制網絡對送入板卡的信號進行監測，包括信號有無、信號質量、誤碼校正、同步、幅度等，也就是說可以對整個系統的信號流程進行故障監測、報警。

3）通過智能軟件繪制系統圖解，整個播控系統實現圖形化系統監測，清晰直觀，一目了然，為快速判斷故障提供了快速手段。

4）通過錯誤記錄軟件，對播出系統的各種問題進行實際記錄，主要對信號質量、信號故障等進行記錄，分析節目出現問題的原因，排除隱性故障。

5）根據需求，在統一的監控系統平臺上構建了包括總控監控、分控監控、上載監控三大部分相關軟硬件設備構成的整體方案。監控系統采用服務器/用戶端的架構，服務器端運行有設備運行狀態獲取的服務、信號狀態分析服務、信號收錄服務等；各監控工作站則安裝有顯示界面，供操作人員實時查閱系統運行狀態、報警狀態以及實時查詢收錄的節目內容。

圖1為整體系統圖。

3 綜合智能化技術管理監控平臺分析

3.1 總控監控系統模塊

陜西電視臺總控系統主要完成信號接收、信號調度、信號傳輸的功能。總控系統包括的設備有總控矩陣及自動調度系統、周邊板卡、同步系統、畫面分割器、UPS、空調系統等。

總控監控系統可分為三個部分實現，即設備工作狀態監控、設備信號監控和末端信號監控，各系統均采用相互獨立的監控工作站。監控系統的主要功能是搜集設備的運行情況、信號質量信息等，根據系統預先配置好的策略，對發生異常的設備、信號進行分級別的報警與應急響應。系統界面如圖2所示。

對總控設備的監控主要功能如下：

1）設備工作狀態監控。

（1）可監控設備的工作狀態，設備能夠提供網絡狀態信息、電源信息、板卡工況等信息；

（2）UPS、空調、房間溫度、濕度等信息的門限報警；

（3）可監測總控矩陣自動調度系統軟件的工作狀態。

2）設備信號監控。

（1）對于設備的輸入輸出信號狀態監控，將經過設備的入/出信號狀態實時顯示到監控界面上；

（2）監控系統將依據由播出系統傳來的節目單信息分配監控任務，僅監控在監控時間段的設備，不在監控時間段的設備不予以監控；

（3）當有信號狀態低于或者接近臨界安全級別時，在主界面或者彈出窗口以示提醒，并提供聲光報警，提供相關處理方法和建議。

3）末端信號監控

（1）本監控系統基于畫面分割器進行二次開發，可實時讀取畫面分割器提供的信號狀態，并顯示在監控界面上；

（2）根據畫面分割器提供的信息，監控軟件能夠準確檢測視頻丟失、黑場、彩條、靜幀、臺標丟失、音頻丟失等故障；

（3）監控系統根據串聯單開播結束時間調整具體頻道的監控時間；

（4）當被監測信號出現故障時，監控系統能夠提供聲光等多種報警方式；

（5）配合信號收錄設備，監控系統還可提供末端信號MPEG-4文件錄制功能，存儲時間設為半年以上。

3.2 分控監控系統模塊

陜西電視臺的分控系統主要完成全臺12個頻道節目的播出。分控系統包括的設備有切換臺、切換器、周邊板卡、播出硬盤、二級存儲、畫面分割器、各播出工作站、素材管理工作站等。

根據播控系統情況，監控系統采用信號級監控、設備級監控以及文件級監控共用的方式。信號級監控和總控方式一致，分為末端信號的監控和設備輸入輸出信號監控。

在播控系統內建立了專用的文件級監控方案，文件級監控分為兩類：1）以串聯單為核心，主要監控在播以及待播素材文件狀態；2）監控文件遷移流程，查詢文件遷移狀態。

對分控系統的監控主要功能如下：

1）設備狀態監控（如圖2所示）。

（1）可監控設備的工作狀態提供網絡狀態信息、電源信息、板卡工況等信息；

（2）監控系統可監測播出軟件、延時播出軟件、內容管理軟件、字幕機軟件的工作狀態；

（3）能夠監測硬盤播出服務器及其內部編解碼板卡、硬盤陣列工作狀態；

（4）能監測播出緩存各網關服務器及其軟件工作狀態、網絡狀態以及流量信息，需要相關軟件、設備提供監控接口協議等支持；

（5）提供對硬盤服務器存儲容量狀態的監測；

（6）提供對播出緩存存儲容量狀態的監測。

2）設備信號監控。

（1）能夠輸入所有設備的信號安全狀態，后期監測是可將設備實時狀態與前期所設定的安全狀態進行比對，判斷設備實時安全級別和故障程度；

（2）支持用戶輸入各播出信號源具體路由及信號流程，監控系統能根據具體路由及信號流程實現監控；

（3）監控系統能夠通過網絡或者文件讀取串聯單信息，根據用戶前期輸入的信號源路由及流程，分析在播節目路由和PST節目路由中所有的設備及文件。

3）文件級監控。

（1）根據通過網絡與播控軟件同步獲取串聯單信息，查詢串聯單內綁定素材在各級分級存儲中的狀態；

（2）根據素材ID或者素材元數據查詢具體素材在各級分級存儲中的狀態，能夠查詢具體素材在整個素材遷移流程中的狀態；

（3）針對具體素材在不同存儲體中的文件可進行文件大小比對，如所對比文件素材大小不同，系統將顯示各存儲體內該素材文件的詳細信息；

（4）讀取內容管理遷移策略，并根據所獲取策略，在素材文件所處流程中的狀態不滿足策略的情況下通知相關部門或者相關播出人員；

（5）提供對內容管理遷移流程的監控，針對違反流程的事件予以報警，用戶可完全定制相關監控流程。

4）末端信號監控功能同總控系統。

3.3 上載監控系統模塊

上載系統目的是完成12個頻道的上載，上載完成后都遷移到二級存儲系統或播出服務器中。上載系統的監控需要做到錄像機和解碼板輸出視音頻信號的監測、服務器編解碼板的監測、上載服務器和播出服務器、二級存儲系統文件的比對等。

上載監控軟件的作用主要有：

1）提供對上載服務器編解碼板卡狀態的監測；

2）提供對上載服務器存儲容量狀態的監測；

3）素材文件遷移[3]到播出內容管理系統后對播出服務器、二級存儲系統和上載服務器中文件大小進行比對；

4）通過專業的視頻信號分析儀能檢測錄像機和解碼板輸出信號中視頻丟失、黑場、彩條、靜幀、音頻丟失等故障；

5）監控時間與上載軟件要求聯動，即，當且僅當編碼板或者解碼板進行編解碼工作的時候才啟動監控系統進行信號級監控；

6）監控系統可讀取上載軟件中正在上載或者審看素材的元數據，可根據頻道、節目類型、欄目名稱、制作人員等信息產生故障報表，方便統計。

4 結束語

數字化硬盤播出系統隨著設備和系統復雜性的提高，對監控系統的要求也勢必越來越高。系統設計要適應電視臺監控、監播發展規劃，能夠滿足多方面的應用，并確保系統在今后相當長的一段時間內留有擴充的余地。

當前播出系統的監控方式形式多樣，但每種形式都不是獨立存在的，實際在每個系統之中，多種監控方式是有機組合的，這樣監控手段更加完善、方便，更具有可操控性。擁有了全面完善先進的監控手段，播出系統的安全性、可靠性、靈活性將會有一個大的飛躍。

[1] 王恒.陜西電視臺新播出系統設計實施與安全策略[J].電視技術，2010，34（8）：69-73.

[2] 葉青青.長春電視臺數字播總控系統[J].電視技術，2010，34（2）：68-69.

[3] 王恒，鄭科鵬.現代媒體資產管理的發展和規劃探討[J].電視技術，2010，34（8）：4-7.

張開宇（1957-），于1980年在陜西電視臺工作至今，工程師，設備科長，主要從事陜西電視臺的設備采購、技術項目建設以及各種大型活動的技術支持和設備保障工作。