自主研發基于VC++的音頻信號監測系統

梁建彬

廣東省廣播電視技術中心，廣東廣州 510240

自主研發基于VC++的音頻信號監測系統

梁建彬

廣東省廣播電視技術中心，廣東廣州 510240

本文根據需求，基于VC++軟件平臺、MYSQL數據庫、海康威視DS4008HS視音頻采集卡設計研發了一套中波發射臺音頻信號監測系統。該系統可以實時監測中波發射臺站信號鏈路中每個節點的音頻信號，并上傳至中控平臺統一監測管理。該平臺的實施可以讓中波發射臺更好地監測音頻信號鏈路中每個節點的實時情況，可以顯著地提高中波發射臺的安全播出水平。

音頻信號監測；VC++；中波發射臺；自主研發

中波發射臺的主要業務是使用專用設備，面向公眾無線傳送中波音頻節目。保證音頻信號的完整性，不間斷地傳送音頻信號是中波發射臺工作的重中之重，是安全播出中不可或缺的一環。中波發射臺保證音頻信號安全的傳統做法是進行人工監聽，其中包括開路監聽和閉環監聽，這種通過人工監聽來保障音頻信號安全的方式其實并不安全，因為人工監聽多使用循環監聽的方式，一旦出現音頻信號的中斷可能無法第一時間發現。由于音頻信號在臺站的傳輸要經過多個設備，音頻信號的故障一旦被發現，僅通過人工監聽的方式很難快速定位故障點，達到快速解決故障，恢復正常播出的目的。

基于以上考慮，本人獨立研發設計了一套針對中波發射臺站的音頻信號監測系統，可以實現對臺站內每一套節目音頻鏈路中的所有關鍵節點進行取樣監測，取樣的音頻信號統一送到中央監控計算機（服務器），并設計了用于處理和顯示音頻信號狀態的軟件，可以對每一套節目音頻鏈路中的所有關鍵節點進行實時監測，音頻信號一旦出現異常就會立刻聲音報警，并推圖顯示出現異常的故障位置。

1 音頻監測系統的組成

本音頻監測系統主要由3個部分組成：信號采集處理系統、數據存儲服務器、音頻信號狀態顯示系統。系統的拓撲結構如圖1。

信號采集處理系統安裝在音頻立柜內，負責對從各個音頻鏈路關鍵節點分配器送來的音頻信號進行采樣處理，并將處理結果送至數據存儲服務器。

數據存儲服務器安裝在服務器機柜內，主要用于存儲信號采集處理系統送來的臨時數據、歷史數據、報警信息等，同時也作為信號采集處理系統和音頻信號狀態顯示系統的數據交換中心。

音頻信號狀態顯示系統安裝在值班室的監控平臺計算機上，主要負責顯示各路音頻信號鏈路關鍵節點的實時狀態，如若音頻信號節點出現異常（如靜音），便以聲音報警的方式通知值機員，并推圖顯示異常節點位置。

2 信號采集處理系統

信號采集處理系統是一臺裝有3塊海康威視DS4008HS視音頻采集卡的電腦主機，主機的安裝位置盡量靠近各個信號采集點，以本臺為例安裝在音頻立柜內，這樣可以盡量縮短音頻信號采集線的長度，減少電磁干擾。

海康威視DS4008HS是一塊8路視音頻信號采集卡，可以同時對8路視頻和8路音頻信號進行采樣處理，實現視頻/音頻的模數轉換，方便后期計算機的處理。本系統只使用了該板卡中的音頻處理部分。該采集卡的8個音頻采集通道是相互獨立的，每個通道的參數均可以單獨設置，每個通道都具有16位DSP，量化精度對于中波音頻來說已經足夠了。海康威視公司為購買該板卡的客戶都提供了一套針對該板卡的完整基于VC++的SDK開發包，使用該開發包可以很方便地進行后期軟件開發，極大程度上提高了后期開發軟件的可靠性。

信號采集處理系統的軟件部分是基于海康威視公司提供的SDK開發包，使用VC++語言編寫的服務器端程序。該程序先從數據存儲服務器的MYSQL數據庫中讀取采集卡中每個接口通道的初始化信息，然后通過調用DS4008HS視音頻采集卡SDK開發包相應的API接口函數，讀取相應接口經過采樣量化后的音頻幅度數據，并將該數據存儲到數據存儲服務器中MYSQL數據庫的臨時數據列表中，以供音頻信號狀態顯示系統的讀取和顯示，相關代碼如圖2。該軟件還會定時將每個通道的采樣數據存儲到數據存儲服務器中MYSQL數據庫的歷史數據列表中，以供有需要時翻查，定時時間可以根據需要在系統設置中設置。其模塊結構如圖3，軟件界面如圖4。

圖1 音頻監測系統拓撲圖

圖2 采集卡初始化、API接口函數調用及數據處理函數

圖3 信號采集處理系統軟件結構圖

圖4 信號采集處理系統軟件界面圖

3 數據存儲服務器

數據存儲服務器是一臺裝有MYSQL數據庫的專用服務器主機，這是整一套音頻監測系統的數據存儲及交換中心。MYSQL數據庫中存有如下數據：音頻鏈路節點配置信息、音頻鏈路節點量化的音頻幅度即時數據、音頻鏈路節點量化的音頻幅度歷史數據、系統信息、歷史報警信息。每一類信息和數據在MYSQL數據庫中都以一個單獨的數據表存儲，這樣可以提高數據庫的運行效率和軟件調用讀取調用數據的靈活性。

4 音頻信號狀態顯示系統

在控制臺計算機上運行的音頻信號狀態顯示系統客戶端程序，用于顯示各路音頻信號鏈路關鍵節點的音頻信號實時狀態（實時動態音頻柱狀圖），如若音頻信號節點出現異常（如靜音），便以聲音報警的方式通知值班機員，并推圖顯示異常節點位置。

該客戶端軟件程序使用VC++語言編寫，其算法流程如圖5，軟件界面及異常報警推圖如圖6，相關音柱實時顯示代碼如圖7。

圖5 音頻信號狀態顯示系統客戶端算法流程圖

圖6 音頻信號狀態顯示系統客戶端軟件界面及異常報警推圖

圖7 音頻信號狀態顯示系統客戶端軟件音柱實時顯示相關代碼

5 音頻信號監測系統運行情況分析

本系統投入運行后經過近一個月的調試修改和將近一年的試運行，各設備運行正常，網絡通信穩定，能夠直觀地顯示每一套節目音頻鏈路中的所有關鍵節點的實時狀態，監測的節點音頻信號出現異常時，能夠及時地以聲音和推圖的方式通知值班員。除此之外，在有需要的時候，還可以很方便地在音頻信號狀態顯示系統客戶端程序中查看各個監測節點的音頻量化數據和報警信息。測試結果證明本音頻信號監測系統具有穩定、高效、實時的特點，安裝簡單，系統組織結構靈活，改變了傳統產品需要人工觀察、異常情況處理費時費力的狀況，極大地減輕了人的勞動強度，提高了音頻信號監測技術水平，保證了音頻信號鏈路工作的可靠性，提高了發射臺管理的智能水平。

6 結論

鑒于本音頻監測系統的可移植性高，既可獨立運行，在應用推廣到其他臺站時，只需更改相應設置即可，如節目名稱、靜音門限等；也可集成到其他系統當中去，成為子系統運行，現在該套系統已經集成到了本臺站自主研發的八〇八臺播出監控系統集成平臺里面，成為八〇八臺播出監控系統集成平臺不可或缺的一個子系統。考慮到海康威視DS4008HS視音頻采集卡具有音頻壓縮解碼功能，在音頻信號監測系統的后期開發工作中可以加入音頻錄音模塊，這樣可以不斷豐富和完善本系統的功能。

G2

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1674-6708（2016）177-0044-03

梁建彬，廣播電視工程技術助理工程師，研究方向為中波廣播傳輸。