數據挖掘在現代廣播電視技術維護中的應用

佟長劍

（國家新聞出版廣電總局二〇二三臺，海南臨高 571837）

廣播電視工作是我國文化事業的重要組成部分，在思想宣傳領域起著十分重要的作用，隨著市場經濟的發展，各種新興媒體已充斥于我們的生活，但傳統的廣播電視傳輸發射工作依然占據著獨特的地位，起著新興媒體無法代替的作用。于此同時我們也應該看到，廣播電視這種傳統媒體想在當今激烈的競爭中站穩腳跟，必須不斷地自我完善，保障節目高質量地播出。因此，通過不斷提高維護技術和管理水平，確保節目內容的安全播出是廣播電視技術維護工作的核心目標。

1 現階段廣播電視工作特點分析

不同的歷史時期，廣播電視工作在不斷地發展和變化，因此在不同時期技術維護工作也呈現出不同的特點。在現階段廣播電視技術維護工作有如下幾大特點。

1.1 播出任務不斷增加

隨著受眾對各類媒體信息服務需求不斷增加，越來越多廣播電視節目進入到我們的生活，廣播電視的播出頻率和播出頻道越來越多，各頻率的播出時長越來越長，很多廣播電視頻道是24小時滾動播出的。

1.2 傳輸系統容量快速增長，傳輸手段日趨多樣

播出頻率和頻道的增加，必然導致廣播電視傳輸系統整體帶寬及容量的增加，同時，受眾對于音頻、視頻質量的要求不斷提高，為提高音質、畫質，傳輸發射設備不斷擴容和升級，以求給受眾帶來更高等級的視覺聽覺享受。

1.3 整個傳輸及播控系統日趨復雜

如此多的新頻率、新頻道，高清視頻、高品質音頻傳輸需求增加到我們的傳輸系統中，整個傳輸體系越來越龐大，24小時不間斷的循環播出，不時應對突發事件帶來的緊急播出任務，各類字幕、畫中畫、現場連線等輔助播出手段的采用，在讓受眾能夠在更短的時間中獲取更多有效信息的同時，也對我們的傳輸播控系統提出了更高的要求。

1.4 發射設備的固態化、數字化、自動化、網絡化程度高度發展

以無線局為例，無線局經過十幾年的工程建設，目前所有臺站的發射機均實現了自動化控制，通過建設自臺播出質量保證系統實現了全局各發射機實時播出狀態的自動化監測。另外，通過建設各發射臺的安全傳輸發射控制平臺及全局互聯互通的專用廣域網絡，全局各臺站的發射機自動化、實時監測數據能夠實時上傳到局端，同時局端的調度指令可以通過各級應用系統逐級下發到發射機和監測設備。

2 現階段技術維護工作分析

2.1 目前主要采取的維護方式

目前在廣播電視技術維護中采取的方式可以歸納為三種類型：故障應急性維護、預防性維護、測試性維護。

2.1.1 故障應急性維護

通過建立較完備的播出故障應急響應機制，確保安全傳輸發射效果，降低停播率。包括的內容有：

1）根據播出時長合理配備值班人員，值班人員在及時對播出設備的異態做出反應，采取代播或應急處理的方式盡快恢復播出，確保設備和播出安全。

2）制定完備的應急處置預案。應急預案的制定應該把握簡潔實用的原則，便于人員實施及操作。

3）組織好人員的培訓教育、預案演練。人和制度的結合是安全播出的重要保障，發射臺站工作人員必須經過基礎知識教育、安全教育和考核，具備理論及操作能力方可參與技術工作。

4）應急備份設施設備的配備。在供配電系統、信號源系統、發射系統中均應配備相應的備份手段，定期做好測試檢驗工作，確保完好可靠。

5）做好值班過程的管理。播出部門應該制定交接班、開/關機、巡視、試線、監測等相關的管理要求，明確每一項工作的操作要點和注意事項，管理人員應該做好這一系列工作的監督檢查。

2.1.2 預防性維護

通過周期性檢修、運行中巡視等方式降低故障發生的概率。在這方面需要做的工作有：

1）明確檢修類型，主要包括外觀檢查、清潔保養（包括清潔、擦拭、添加潤滑劑、緊固螺絲等工作）、拆修、更換元器件、功能檢查、測試調整等。

2）明確檢修項目，根據設備及其零部件的構成、功能、工作原理，參考生產廠家建議和同類型設備的維護經驗，確定對每個具體設備部位和器件采取何種類型的檢修方式。

3）確定檢修周期，根據設備所處環境的實際情況，如環境溫度、濕度、沙塵、鹽霧等特定條件影響，確定各檢修項目的間隔周期。

4）明確檢修人員，根據人員情況，在部門內部分配檢修任務，明確責任區域。

5）通過復查、抽查的方式檢驗檢修工作的完成情況，建立故障倒查追溯機制，確保檢修效果。

2.1.3 測試性維護

測試性維護其實是預防性維護的延伸，或者說是更高等級的預防性維護。一般來說，在設備初始安裝調試結束后，驗收時會對設備進行一次徹底的系統性測試并形成檢測報告，從驗收通過開始，維護管理人員就應該建立設備維護檔案，定期（根據檢修周期表要求）或不定期（更換重要的核心器件或經過大型故障維修處理后）通過使用專業的儀器儀表對設備重要播出指標進行系統性測試，每次測試結果應錄入維護檔案，維護人員通過將測試結果與維護檔案進行比較分析，了解設備狀態并根據情況進行設備調整。

2.2 目前維護方式不足的分析

以上三種方式在目前無線局的安全播出管理工作中起到了很重要的作用，可以說是安全播出的基石。但是也應該注意到，上述三種維護方式也有不足之處：

1）對人的依賴較強，個體對制度執行的差異性會對安全播出的結果起決定性作用。在上述三種維護方式中，人的作用是決定性的，但現實的工作中，不同的工作人員素質、能力方面有著較大的差異，對設備的工作原理、線路的熟悉程度、工作經驗的積累程度決定了判斷、排除故障的時間，對預案的熟練程度、應急處置時的心理承受能力決定了應急響應的時間，對工作的責任心、對自動化設備的依賴心理決定了值班檢修工作的到位程度和人為責任性事故發生的概率。從近年的播出情況的分析看，安全播出整體完成效果不斷提高，停播率逐年下降，但是責任性事故在停播時長和事故數量中的占比在增長。

2）對已形成的檢修工作周期的合理性驗證需要較長的時間，無法及時做出調整。對于隱蔽性較強、概率低的故障點的發現和應對往往要付出停播事故的代價。比如水冷式發射機水路內部的結垢或堵塞現象往往是在停播發生后的解剖性檢查中發現并引起重視的。

3 數據挖掘技術在廣播電視技術維護工作中的應用

3.1 數據挖掘的概念

數據挖掘（data mining，DM）是通過仔細分析大量數據來揭示有意義的新的關系、趨勢和模式的過程，是數據庫研究中一個很有應用價值的領域。

3.2 數據挖掘的基本知識

數據挖掘的主要任務就是發現隱藏在數據中的模式，其可以發現的模式一般分為兩大類：描述型模式和預測型模式。描述型模式是對當前數據中存在的事實作規范描述，刻畫當前數據的一般特性；預測型模式則是以時間為關鍵參數，對于時間序列型數據，根據歷史和當前的值去預測其未來的值。

數據挖掘所能發現的知識可以劃分為如下幾種知識類型。

1）分類模型：通過對已知類別的個體進行歸納，提取出能夠代表群體共同的特征屬性，即分類模型。

2）聚類模型：是將一個群體分成多個類，使同類個體盡可能相似而不同類個體差異盡可能大。與分類模型不同的是，聚類模型屬于無導師學習過程。

3）回歸模型：能用所分析對象屬性的歷史數據預測未來趨勢。

4）時間序列模型：能用已有的數據序列預測未來。與回歸模型相比，時間序列模型更強調考慮時間特性，尤其要考慮時間周期的層次，如日、星期、月等，有時還要考慮日歷的影響。

5）關聯模型：反應事物之間依賴或關聯的知識，稱為關聯規則。關聯規則的一般形式是：如果A發生，則B有c%的可能發生，c稱為關聯規則的可信度。

6）序列模型：與關聯模型很相似，不同的是，序列模型的對象是在時域分布的，發現的規則也與先后順序有關。

7）偏差模型：對差異和極端特例的描述，如聚類外的離群值。大部分的數據挖掘方法都將這種差異信息視為噪聲而丟棄，但在一些應用中（如異態分析），罕見的數據可能比正常的數據更有用。

3.3 數據挖掘的過程

所有的數據挖掘系統都要有數據準備、挖掘操作、結果表達和解釋等幾個階段。其數據挖掘的過程細分為以下幾個步驟。

1）理解和定義問題：即提出需求。

2）數據的搜集和抽取：根據需求對基礎數據進行采集。

3）數據凈化：數據預處理，校驗數據有效性，去除無用數據。

4）數據引擎：重復多次形成針對某個任務的定制數據庫。

5）算法引擎：選擇或修改算法來適應特定的數據挖掘。

6）運行數據挖掘算法：執行算法，得到挖掘結果。

7）評估結果：通過對挖掘結果與預測結果的比較分析，對挖掘算法的可行性得出結論。分析出需求和數據采集處理環節需要進的改進。

8）重新精化數據和問題：根據評價對需求或數據采集處理方法進行修正，并進行新一輪的數據挖掘。

9）使用結果。

3.4 數據挖掘的在廣播電視技術維護中的應用分析和概述

我們以無線局為例試分析數據挖掘在廣播電視技術維護中的應用。經過多年的信息化建設，無線局絕大多數設備已實現了自動化、網絡化，已經建立了關于設施設備及其運行數據的基礎數據庫，發布了《無線電臺管理局信息化建設規范》，具備了進行數據挖掘的數據準備基礎。同時，采用傳統的統計分析方式已經不能夠有效處理這些大量的實時運行數據，無法發現其中蘊含的深層次規律，采取數據挖掘技術也是更充分利用已有信息資源的迫切需求。

數據挖掘技術能夠在技術維護工作如下領域中提供支持。

1）設備運行狀態的監視。目前無線局各臺站均已實現設備運行狀態和運行數據的本地和遠程監視，如在此基礎上建立一個設備運行預警系統，通過實時運行數據與本機歷史運行數據、相同機型發射機在同等條件下的運行數據進行比對，運用關系數據庫和神經網絡技術，可以自動發現某些運行數據的不正常變化，提前提醒值班人員發射機可能出現故障，及時應對。

2）協助故障診斷。可以使用現有的典型故障匯編作為基礎，輔以使用仿真技術推演出的故障數據，使用決策樹的計算方式，通過人機交互界面，為值班人員提供一套設備故障診斷輔助系統，為故障排查提供決策輔助。

3）設備工作狀態自適應調整。在設備運行狀態監控的基礎上，使用自適應決策樹對設備運行數據進行分析，得出對某些設備電壓、電流等運行參數進行調整的指令，達到增加設備運行的穩定性，延長其使用壽命，促進安全播出工作的目的。

將數據挖掘技術應用于廣播電視技術維護中，可以在一定程度上彌補原有技術維護方式的不足，同時也可以形成新的技術維護方式。首先是可以通過對實時數據的閾值越限報警及時對可能發生的設備異態進行預警，這提高了技術維護工作的實時性，我們可以稱之為“在線監測式維護”；在此基礎上智能化程度再前進一步，實現設備工作狀態自適應、自調整，我們可以稱之為“智能維護”。

近年來，無線局提出了安全播出常態化管理的理念，除了加強對人的教育培養和對制度的修訂完善，技術手段也應該在常態化管理中發揮更加重要的作用。而以上兩種維護方式旨在充分利用現有的自動化系統提供的運行數據及計算機的實時運算能力，使傳輸發射系統及設備具備自適應、自調整、自修復的能力，達到提高系統的穩定性、可靠性，降低維護成本、降低停播率的目的。從技術角度講這兩種維護方式更適應當今的技術發展方向，同時與無線局技術設備現狀和管理目標相契合，能夠充分利用現代技術手段，減少對個體執行的不確定性的依賴，降低安全播出的風險等級。

4 結束語

本文介紹了現代廣播電視工作特點和技術維護方式，分析其中存在的問題。引入了數據挖掘技術，以無線局為例，分析數據挖掘技術在現代廣播電視技術維護工作中所能夠起到的重要作用。在此基礎上提出了在線監測式維護和智能維護兩種新型維護方式。應該指出的是，本文只是對于廣播電視技術維護工作未來技術發展的構想，數據挖掘技術也不能解決所有的問題，做好安全播出工作，人的管理和技術的進步永遠都是相輔相成的。

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