余姚電視臺播出機房監測系統

文丨徐 翔

（浙江省余姚市廣播電視臺，浙江余姚 315400）

1 系統背景概述

廣播電視傳輸網絡的安全，直接關系到國家安全、社會穩定以及廣播電視宣傳工作的正常進行。目前數字化是當前世界科技發展的必然趨勢，是國家信息化的必然要求。整個廣電行業的技術轉型，數字電視的實施，徹底改變了廣播電視業務運營方式。在現階段我國大部分廣播電視播出監控機房數字化播出改造后一般需要監測的電視信號有幾十路到上百路，頻道數目越來越多的同時，也帶來了許多新的問題：

（1）傳統的CRT監視器構成的電視墻成本高、熱量高、體積大、功耗大，而且顯示單一；

（2）依靠人工職守，效率不高，無法顧及所有頻道的安全運行；

（3）現存設備功能單一，不適合國內機房要求，不能有效輔助值班人員進行日常值守；

（4）監測報警的智能化程度不足，不能及時提醒值班人員出現故障或無法準確告知故障類型。

基于以上目的及需求，為了確保有線電視節目高質量安全傳輸，迫切需要建設一套有線數字電視、數字音頻廣播監測系統。

2 總體思路和系統構成

2.1 QAM信號多畫面顯示與信道碼流監測

要求監測系統完成調制器輸出并混合后的末端QAM信號24路頻點的監測（節目數量約160左右）。要求系統實時監測QAM信號的信道同步鎖定、碼流同步丟失、信號強度（載波功率）、信號質量（噪聲指示）、有效強度（載噪比）、MER、EVM、星座圖、誤碼率（RS糾錯之前和之后）、節目靜幀、黑場、靜音、音視頻丟失、聲道、音量大小等等參數，系統需要完成節目內容和信號質量的監測，節目畫面通過大屏幕進行多畫面顯示。

2.2 RF模擬有線電視信號和自辦頻道的播出信號監測

要求系統具備42套RF模擬有線電視節目的監測功能及本臺3套自辦節目的畫面的監測，可做到節目內容多畫面顯示監測和信號質量參數的監測。節目質量監測包括視音頻載波電平，V/A比等參數的監測。

系統組成：

2臺BHC2000工業機箱

系統配備2臺BHC2000工業機箱，每臺機箱可放置4塊不同功能的板卡。

3塊BHQA28多通道QAM監測卡

系統通過3塊BHQA28多通道QAM監測卡，完成24個頻點QAM信號信道和碼流層面的實時監測和分析。

3塊BHIP22多通道IP碼流解擾卡

系統通過3塊BHIP22多通道IP碼流解擾卡完成24個頻點碼流的實時解擾，將解擾后清流通過交換機發送給多畫面顯示主機完成節目畫面解碼顯示監測。

6臺TrinityAres-Display多畫面顯示監測報警主機

通過交換機接收監測前端實時發送的組播TS流，完成視音頻內容的解碼，通過大屏幕顯示設備完成節目多畫面顯示和實時監測信息顯示。每臺主機可以支持40套數字電視節目的監測和顯示，可輸出2路VGA/DVI信號到兩塊大屏幕進行顯示。4臺主機完成多達160套標清數字電視節目的多畫面顯示和監測信息。對監測到的故障和異常提供多種方式的報警，具備時段錄像和故障提前觸發錄像功能，通過數據庫對監測信息和錄像文件進行存儲、管理和查詢，具備成熟的多級用戶管理功能，支持遠程訪問和操作

1臺TrinityAres-QAM信道碼流監測集中監管服務器

集中顯示所有信道碼流參數監測信息和故障報警信息，實時監測QAM信號的載波功率、信道同步鎖定、碼流同步丟失、信號強度（載波功率）、信號質量（噪聲指示）、有效強度（載噪比）、MER、EVM、誤碼率（RS糾錯之前和之后）、流帶寬和節目帶寬等參數，通過網絡統一管理所有監測前端和修改監測參數。

1套42路RemoteAres模擬監測系統 完成42路模擬電視節目信號

在信號出現黑場、靜幀、視音頻丟失、音頻過高過低、臺標異常時及時提供語音報警，提醒值班人員及時關注并解決故障。系統在提出報警的同時自動記錄故障發生時刻該頻道的提前30S錄像，保存完整的錄像記錄。同時利用射頻場強測量終端用于對返回的開路接收RF信號進行場強的測量，并將測量結果通過以太網分別送至各自監測主機。并自動按時段設置自動對測量值進行數據庫記錄。

1臺千兆網絡交換機

整個監測系統IP網絡構架的樞紐，所有碼流和監測信息通過交換機進行IP組播。

1套報警監聽音箱

所有監測主機輸出的報警語音和節目伴音音頻信號通過報警服務器軟件進行處理，集中輸出給1對報警監聽音箱進行監聽。

1臺KVM切換器

彈性模量是土體特征的一個關鍵參數,反映了所敷設土的軟硬程度.為了研究對管道變形的影響,在保證其他參數不變情況下,從軟到硬對不同彈性模量的土基進行分析比較,得到對管道變形的影響關系曲線如圖6所示.

所有主機輸出VGA信號給KVM切換器，同時接入鼠標鍵盤控制線，這樣通過KVM切換器，僅僅使用一套鼠標、鍵盤和顯示器就可以完成對所有主機的操作控制和操作臺上的監看。

3 播出機房監測系統功能概述

3.1 數字多畫面顯示和視音頻監測（TrinityAres-Display多畫面顯示監測報警主機）

采用高性能硬件配置基礎，結合成熟和優秀的系統軟件，可支持多達40套以上節目的視音頻組合顯示，并且跟隨硬件技術發展和軟件的升級，應具備相應的擴展能力，能輕松地實現將來增加節目的顯示和監測的需求。

每臺主機可以輸出兩路VGA/DVI信號，把40套以上節目的畫面分別輸出到2個大屏上顯示。輸出畫面為原始無壓縮數據，指標清晰，支持分辨率高達1920×1080。可以任意選擇TS over IP組播碼流，任意選擇節目，進行畫面組合監聽、監看和監測。實時顯示節目伴音音量柱、支持模擬/數字時鐘顯示，可以疊加自定義圖片。

支持畫面的任意組合，可以快速的配置顯示方案。可以在任意主機上通過IP網絡對多畫面顯示監測報警主機進行多畫面組合顯示的配置，而無需在監測主機上操作。

任何一個電視頻道畫面可以放大到全屏，同時監聽此頻道聲音。支持高清數字電視節目顯示和監測，可以與標清節目同屏組合顯示。

節目內容實時監測報警，包括：靜幀、黑場、視音頻丟失、聲音過高/過低等。對音頻監測分為左、右、雙聲道，三種方式監測和監聽。在畫面上顯示監測信息和故障報警信息。

支持語音、日志、狀態燈報警，并可以擴展短信、電話等更多報警方式。

可以實時直接錄制碼流，沒有文件大小和時間的限制，只受硬盤空間的限制。

3.2 數字信道和碼流監測集中顯示和報警（TrinityAres-QAM信道碼流監測集中監管主機）

所有信道和碼流監測參數都可獨立設置故障觸發碼流錄制，可以對碼流錄制的文件大小、持續時間和提前錄制時間進行設定。

碼流帶寬分析信息顯示和統計，包括：最大值、最小值、當前值、CA信息占用帶寬。

CA監測信息顯示，可以實時監測ECM、EMM的有無、帶寬是否溢出和CW加密控制字是否按時間間隔發生變化等。

支持QAM信道參數、碼流的詳細分析。集中語音報警，支持語音、文字、日志、標識、網絡等多種報警方式，還可擴展電話、短信、報警燈等。

支持數據統計分析及可視化報表功能，支持表報打印輸出。

可以實時監測所有監測前端工作狀態，查詢任意頻點和碼流的監測數據，調用選定時段的故障觸發錄制存儲的碼流進行下載和播放。

可以從碼流中任選1套節目實時解碼顯示視音頻內容。

根據分級用戶權限進行操作和管理。

4 總 結

本系統內的所有設備工作在專用網絡內，監測設備與傳輸鏈路并行，不影響現有播出系統的穩定可靠性，在各個環節對信號進行有效的監管，起到協助機房人員快速判斷故障點和均衡信道資源的作用。系統是一個監測系統，它有別于目前市面存在的碼流分析儀器。它基于數字電視監測的實際需求，非常適用于日常監測工作。其次，系統充分考慮到了中國人的操作習慣，采用全中文操作界面，簡單易用，充分體現了人性化設計，使用者只需通過眼觀耳聽即可了解到數字信號在那個環節出現了問題，從根本上減輕了機房值班人員的勞動強度。