中央電視臺E14演播室群監控系統的構建及應用

羅新艷

（中央電視臺，北京 100020）

視頻技術

中央電視臺E14演播室群監控系統的構建及應用

羅新艷

（中央電視臺，北京 100020）

介紹中央電視臺E14演播室群監控系統的構成和應用特點，包括模塊組成、信號檢測、設備監控及軟件操作等。

演播室群；監控系統；企業服務總線；模塊設計；報警監看；信號輪詢

演播室系統需要對所有設備進行監控和管理。以往的系統是點對點和節點化的控制。隨著網絡化進程的普及和發展，總線制中間件體系架構應用模式形成。它面向服務體系架構（SOA Service -Oriented Architecture），能夠把應用程序的不同功能設備，通過服務之間定義良好的接口和協議通信監管起來。筆者以中央電視臺E14演播室群系統為例，介紹演播室群監控系統的構建及應用。E14演播室群，包含E14（250 m2）、E15（250 m2）、E17（開放式）三個演播室，主要用于體育類型節目制作。

1 監控系統功能概述

1.1 功能介紹

（1）概況：監控系統與URM（全稱為Uniform Resource Monitoring，統一資源監控）系統之間傳輸的數據都通過ESB（全稱為Enterprise Service Bus，即企業服務總線）系統進行交互，主要負責收集演播室群內部被監測系統的相關數據，參照URM標準規范與URM系統的接口適配，提交狀態信息。

（2）設備設置：可完成切換臺、周邊、矩陣等核心設備狀態的實時監控，并根據直播狀態信息對相關設備參數設置進行保護。

（3）設備與信號狀態巡檢：匯總設備報警與信號檢測報警，并處理報警信息。

（4）全面管理功能：包括設備的使用管理情況、設備報警情況、信號監測點的管理。

1.2 模塊設計

監控系統進行了如下模塊設計：其中包括報警監看、信號輪詢、設備輪詢、報警綜合處理等主要模塊。

（1）設備狀態輪詢服務器：用于控制/訪問設備，通過創建與管理監測線程來實現眾多設備的狀態巡檢。

（2）信號狀態輪詢服務器：在進行狀態檢測中被檢測的對象是信號檢測點，其監測結果描述的是經過該檢測點的信號是否正常。

（3）報警綜合處理服務器：是匯總上述兩類服務器產生的報警信息，利用系統的知識庫和處理規則，產生報警處理結果，最終通知客戶端報警的產生。

2 系統流程

2.1 輪詢模塊

設備輪詢模塊通過網絡或串口與設備連接，依照設備提供的協議和通信接口獲取設備狀態；設備狀態信息不僅有設備自身信息（軟/硬件、電源、風扇），還有信號相關信息，如進入設備信號狀態（有無輸入，是否鎖定）、輸出的狀態（如強度、標準等）。執行矩陣切換完成信號到示波器的調度。信號輪詢模塊通過訪問示波器，對調入信號進行檢測。檢測對象是測試點上的信號而不是某個具體設備。

2.2 報警綜合處理模塊

輪詢模塊和信號輪詢模塊產生的報警信息，利用系統的路由信息、設備/信號連接信息以及加載的綜合處理插件來執行報警綜合處理規則，分析報警產生的真正原因，產生報警處理結果與報警日志，通知客戶端報警并產生推薦的解決方案。

2.3 報警監看模塊

它能夠以圖形的方式直觀地顯示當前的報警信息。對于不支持監控的設備的前后級信號，或者系統關鍵點的信號（如去總控制室的信號），可以將它們引導到矩陣的輸入，并通過信號輪詢模塊控制的示波器來執行測試，并獲取信號相關信息，以消除監控上的盲區，增大監控的范圍。

3 E14演播室群系統構成

E14演播室群由兩臺視頻矩陣構成，其中一臺視頻矩陣采用64×64（用于全系統內信號調度），另一臺視頻矩陣采用16×1（僅用于監控系統信號輪詢）。此設計可以最大程度地減少監控系統對核心矩陣的訪問，可以選擇性地對群內核心信號進行輪詢。

各演播室視音頻信號經過各自系統處理后，經加嵌后統一送至主控系統，并且末級信號狀態直接影響下一級（主控）的接收狀態及質量，為此在設計中對16×1輪詢矩陣輸入、輸出分配如表1。

圖1 演播室群監控系統流程圖

4 信號檢測

4.1 信號監控測試辦法

信號監控需要檢測的信號接入調度矩陣，示波器接在矩陣出端口上，監控計算機通過網口與檢測儀連接，通過串口與矩陣連接。軟件切換矩陣完成對進入示波器信號的自動調度。檢測流程是：先給矩陣發送切換命令，將指定的信號調入示波器；再給示波器發送命令以具體執行某個指標測試；之后收取示波器的檢測結果進行分析，如果異常則把報警提交上去，查看報警是否正確有效，見圖2。信號的檢測項目及內容見表2。

4.2 信號巡檢

（1）信號選擇的原則：需要經常監控的信號輸入到16×1矩陣，不需要經常監控的信號通過主矩陣來輪詢。對主矩陣設置較低的巡檢頻率，對16×1矩陣設置較高的巡檢頻率，保證主矩陣的穩定性。

表1 演播室群輪詢矩陣輸入分配表

圖2 信號巡檢流程

表2 信號檢測的內容

圖3 信號報警界面

（2）主矩陣輸出信號和其他關鍵點信號作為16×1矩陣的輸入，16×1矩陣的輸出端口連接示波器。信號檢測軟件通過示波器實現對信號的指標測試。信號報警界面如圖3，其中，中央的矩形框代表矩陣；藍色的矩形框代表一組路由，橫線下的條數代表該路由組內的信號通道數量；路由組內的任何一個信號通道上的信號指標異常時，對應的路由組都會紅色閃爍，提示內部有信號異常發生；通過點擊閃紅的路由組可以進入各個信號通道的報警細節顯示界面，可以到具體的信號通道。

圖4 監控網絡拓撲圖

5 設備監控

5.1 設備監控特點

架構靈活，支持多種協議；支持多廠家多接口設備。

5.2 監控協議可分為三大類

（1）SNMP協議，針對SNELL系列、Miranda系列等，使用第三方軟件 MG-SOFT驗證參數和報警，可以使用監控軟件設置修改參數，使用MG-SOFT查看是否修改成功，反之亦可；可以接入或去除信號測試報警；在報警關斷界面勾選關斷看是否有效。

（2）X/Y協議：針于HARRIS系列，使用廠家提供的軟件Pilot 驗證參數和報警，可以使用監控軟件設置修改參數并使用Pilot查看是否修改成功，反之亦可；可以接入或去除信號測試報警；在報警關斷界面勾選關斷看是否有效。

（3）協議暫不開放：如Panasonic攝像機等設備，由于廠方不開放任何協議，也不提供任何加以轉換后的私屬協議，為此無法進行設備級監控。

5.3 設備監控情況

按目前E14演播室群系統構成，設備監控中的網絡拓撲圖如圖4所示。對主要設備是否可進行監控進行了匯總統計，見表3。

表3 E14演播室群監控設備對比表

表4 相關共性信息及共性報警對比

圖5 演播室群監控系統與URM關系

由于針對各設備提供多項報警信息，但這些信息有的是設備狀態核心報警信息，如通信故障報警、硬件故障報警；有的是設備狀態提示性報警信息，如機箱槽位有空閑、當前板卡無輸入信號等。所以針對這兩種報警信息要分別對待，對設備在相關共性信息及共性報警進行著重監控，見表4。

5.4 與全臺統一監測系統接口

E14演播室群自身監控系統與URM系統之間傳輸的數據都通過全臺ESB系統進行交互，群內系統主要負責收集演播室內部被監測系統的相關數據，URM通過ESB獲取本系統收集的數據實現資源共享及上報，見圖5。

在系統架構上系統內有專門模塊負責與URM系統交互，相關標準是參照全臺URM 標準規范執行，見圖6。

6 軟件特點及基本操作

6.1 軟件特點

（1）直觀的報警界面

支持信號流向和設備物理位置兩個視圖，報警指示同時顯示在兩個視圖上。兩個視圖之間可以雙向導航，實現信號和設備兩個層面的互查，見圖7、圖8。

（2）完善的報警處理

報警綜合處理模塊負責將原始報警信息進行分析和處理產生結果報警并提交報警監看。采用插件架構，可以根據需要加載不同的插件來實現不同的分析邏輯，見圖9。

6.2 基本操作

下面簡單介紹一下基本操作及使用，以一個正在發生的設備狀態報警為例，其中有紅色標志的部分，就是發生故障的設備。如果選中故障所在的設備然后點擊工具欄上相應圖標按鈕，將彈出報警信息，顯示的結果列表對應的是當前選中設備的報警列表。系統會給出與這些報警相關的所有信號路由，以引起操作人員的注意。

通過選擇路由上的設備，來確定這個設備所在物理位置。設備物理位置的定位是通過“機架”、“機箱”以及“板卡”三個因素來決定的，只要給定這三個參數，就可以唯一確定這個設備所在的物理位置。

圖7 監控的信號流向

圖8 監控的設備物理位置

圖9 監控的報警綜合處理

圖10 “設備圖”視圖

圖11“路由圖”視圖

圖10描述了實際機房中所有機柜的排列順序，其中右邊的機架圖顯示了當前所選擇的機柜中所有機箱的排列順序，而最下面的板卡圖顯示了當前所選擇的機箱中所有已經安裝的插板。

選擇機箱中一個插板，如圖11所示，與剛才所選擇設備所對應的路由會以高亮度的方式顯示。反過來，如果選擇路由圖上的任何一個設備，系統也會提供這個設備所對應的物理位置即在哪個機柜、哪個機箱以及哪塊板卡。在圖11中描述了每條路由中所有的設備，其中每一個小方塊，就是一個設備，如果雙擊它，系統就能告訴此設備所在的物理位置。

所選擇的那段路由通過簡單的操作能夠快速導航定位出該段路由在整個資源圖上的位置。設備的物理位置和設備在路由上的位置是雙向互動的，可以從“物理設備”很方便地找到“路由設備”；同時，通過“路由設備”，也可以非常方便地找到它所對應的“物理設備”。這樣系統在發現某個設備出現問題時會通過物理設備圖或路由設備圖，告訴操作人員故障點所在的位置，從而為盡快恢復系統提供了方便。

E14演播室群根據設計理念，通過ESB系統進行群內部數據的監測，并開發了應用軟件，實現了技術人員判斷系統故障用時最少、效率最高。

（編輯 張冠華）

Construction and Application of Monitoring System in CCTV E14 Studio Group

LUO Xin-yan
(China Central Television, Beijing 100859, China)

This paper describes the composition and application characteristics of CCTV monitoring system E14 studio group, including modules, signal detection, equipment monitoring and software operation.

studio group; monitoring system; enterprise service bus; modular design; alarm monitoring; signal polling

10.3969/j.issn.1674-8239.2015.07.012