多元化智能全鏈路監控系統的設計與實現

龍小燕，毛品莉，全 偉，袁紅梅

（貴州廣播電視臺，貴州 貴陽 550002）

1 背 景

近年來，國家廣播電視總局對電視臺安全播出的要求越來越高，要求廣播電視安全播出工作堅持不間斷、高質量、既經濟又安全的方針。為進一步加強安全播出，提高播出和傳輸系統的健壯性和安全性，建設一套全方位、多維度及智能化的監控系統尤為必要。監控系統可大大減輕值班人員的工作強度，提高工作效率和運行維護管理水平，減少人為事故的發生，降低運行成本，確保安全播出[1]。

2 全鏈路監控系統架構設計

本系統由播出智能監控系統和傳輸智能監控系統組成。播出智能監控系統對播出鏈路上各個關鍵節點及設備進行智能監控，傳輸智能監控系統對傳輸鏈路上的關鍵節點的主要技術指標進行監控。該系統能夠對整個播出至傳輸環節的信號以及鏈路進行實時監控，全面保障播傳環節節目傳輸的安全、穩定及高性能，系統架構如圖1所示。

2.1 “信號+流程”的播出智能監控方式

系統采用分布式結構。監控管理服務器采集各類信號、播出主要設備及外圍設備等參數到數據庫，經過分析和過濾，生成報警信息，對信號和播出系統周邊設備的狀態進行實時監控。“信號+流程”的方式確保了播出環節鏈路上全方位無死角的監控[2]。“信號+流程”監控方式如圖2所示。

2.1.1 信號高質的智能化監控

系統基于現場可編程邏輯門陣列（Field Programmable Gate Array，FPGA）純硬件和工業級嵌入式平臺，安全防病毒，低功耗，配備16X2 SD/HD/3G-SDI靜切換矩陣，提供多路信號集中監看和智能化監控報警功能。系統采用AMEC2（高級運動補償）技術，在視頻去隔行、降噪、增強及高標清上下變換等方面具有極佳表現[3]。色彩還原準確，動態圖像邊緣平滑，畫面圖像質量高。

圖1 全鏈路監控系統架構

圖2 “信號+流程”智能監控結構圖

2.1.2 快速高效的流程智能監控

系統基于IP網絡多客戶端操作，對播出系統的所有周邊設備進行統一監控和管理。通過數據采集、核心管理及告警展示，將當前正在發生的故障以語音+圖形的方式迅速及時地提供給用戶，實時監管整個系統的狀態。通過軟件自主繪制系統流程圖，將整個系統的信號鏈路展示出來，并可通過顏色區分信號和設備的狀態，使用戶可以清晰直觀地監測整個系統的信號和設備狀態。

2.2 全方位多元化傳輸智能監控

系統可對全臺信號包括DVB-C、ASI、IP、DTMB、DVB-S/S信號及廣播音頻信號等進行全方位、多元化的監控監測。用戶可通過Web方式訪問系統平臺，根據需要管理和配置各個頁面，對信號、節目、節目錄制及碼流錄制進行設置，通過多畫面展示和告警信息的設置，實時監控管理各個節點的信號。此外，用戶也可通過Dameware管理軟件遠程管理系統的各個設備，實時監看各個設備狀態。傳輸智能監控系統架構如圖3所示。

3 全鏈路監控系統的優勢

本系統可對播出、傳輸及回收的各個環節進行全信號、全方位及全流程監測監聽，并對播出鏈路進行實時監控，可精確到信號故障點和設備故障鏈路，從信號點到鏈路再到系統，實現全方位的實時監控，確保整個播傳環節信號的安全可靠。

3.1 全方位多維度監控

系統可以對全信號內容進行審計監測報警，對信號鏈路流程進行實時監控，對任意格式信源進行基于290標準的三級監測碼流分析，實時監測信號質量狀態。從設備到鏈路再到整個系統，系統對鏈路形成了從點到線再到面的全方位、多維度的整體監測及管控[4]，監控流程如圖4所示。

3.2 快速精確定位故障

系統支持對多故障內容進行技審檢測，包括對視音頻信號丟失、節目異常、靜幀、黑場、彩條、音量過高或過低、溫度、電壓、風扇以及單電源等故障的報警，同時支持第三方設備通過矩陣控制協議和SNMP協議對相關設備進行控制和監視。系統能及時通過語音和畫面在眾多監控信息內迅速定位故障點，快速鎖定故障原因，縮短事故發現時間，提高應急處理能力。通過獲取多畫面報警日志（包含信號技審報警和設備報警等內容），查詢故障錄像，系統可幫助技術人員對復雜的故障問題進行排查、解決及事后分析。

圖3 傳輸智能監控系統架構圖

圖4 全方位、多維度監控鏈路

3.3 高效穩定

監控系統在功能上滿足需求且有富余，性能上高效穩定，系統架構布局合理，安全性能較高，設備更替和升級也比較方便。系統可根據需要靈活設置報警閾值，滿足不同節目內容的檢測需求，同時，UMD、Tally、安全框及AFD自適應等顯示元素和布局單切換、全屏切換及一鍵任意輸入切換等功能使整個監控展示更加多樣化，人機交互更為直觀[5]。靈活的展示布局大大地提高了系統的響應速度，可輔助相關人員及時快速地發現故障并定位故障。

4 技術創新應用

4.1 IP技術助力監控無地域化

傳統監控模式僅在監控中心大屏終端顯示，新系統借助IP技術，結合多種終端如電腦和手機等遠程監控系統狀態，查詢報警信息，隨時隨地進行監控，并以多種方式（包括短信、Email等方式）實時發送提醒報警信息，使相關人員能在第一時間知曉、第一時間處理、第一時間解決，保障事故處理及時、高效。

4.2 GPO實現開發定制化

GPO提供開漏輸出、開漏復用、推挽輸出及推挽復用的多模式工作方式。針對監控需要，技術人員利用GPO自主研發了聲光報警，配合監控系統，為每個頻道配備一個聲光報警。故障發生時，系統可迅速精確定位到頻道，及時快速地進行應急處理并解決故障，大大提高了故障處理效率，給故障定位、故障排除及故障解決工作帶來了極大的幫助，顯著地提高了播傳環節系統的安全性。

4.3 高擴展適應媒體融合

隨著互聯網技術的高速發展和媒體融合的不斷深入，針對新型主流媒體和網絡平臺的信號監控也尤其重要。監控系統具有強大的兼容擴展性，通過IP組網升級擴展，可對全媒體系統下不同協議的IP信號進行監測，可滿足IPTV、OTT（互聯網電視）、Mobile TV（手機電視）及VOD等信號的監控需求，為媒體融合提供強大的技術支撐，保障融媒體信號安全。

5 結 語

該系統投入使用后，運行穩定，功能可靠。通過對播出信號和鏈路進行實時監控，系統可以精確定位到故障信號、故障鏈路及故障系統，輔助技術人員快速定位故障、排除故障及解決故障。系統已多次幫助值班人員解決故障，彌補了值班人員不能顧全所有頻道的缺陷，顯著地提高了系統播傳環節的安全性，帶來了良好的經濟效益和社會效益。