廣播電視信號綜合監測系統的設計與應用

王 琦

（國家廣播電視總局哈爾濱監測臺，黑龍江 哈爾濱 150000）

1 數字時代廣播電視信號監測的難點

隨著移動數字時代來臨的到來，廣播電視信息傳輸接收方式發生革命性變化，信號監測也發生了改變。與傳統模擬廣播電視信號的傳輸監控方式要求不同，數字信號網絡傳輸對信號監測處理系統功能提出了一系列更高的技術要求。很多國內大型綜合性的地市級廣播電視臺、有線臺、發射臺承擔著區域內地方廣播信號網的播出和傳輸工作。傳統電視的網絡傳輸及監測分析方式，顯然無法有效滿足現在整個數字電視信號傳輸和網絡傳送中對視頻、音頻內容及其他視頻數據質量方面的全面監測要求。因此，就必須盡可能采取多種冗余復用的傳播的方式，保障內容傳輸的相對可靠性。這就必須優化傳輸路徑，提高傳輸效率，保障信號的有效傳輸與接收[1]。

2 系統設計總原則

廣播電視網絡綜合監測系統，主要是對廣播和電視節目的安全穩定播出、有線與無線信道的可靠傳輸、網絡和視聽服務反饋等情況進行有效監管評估，具有設備先進、功能齊全、反應快捷、數字化、網絡化、高度集成、自動化、智能化等優點。廣播電視監測系統經歷了從無到有、半自動化、自動化到人工智能化的發展階段，現已成為各級廣播電視監測中心了解廣播電視頻道播出情況和覆蓋效果，完善廣播電視運營系統自我監管機制的不可或缺的部分。全國廣播電視監測網由地方市級監測站、省級監測臺及中央級監測臺組成。

（1）使用可靠性。系統所采用的技術與設備都必須穩定可靠，可以確保系統在長時間內連續工作的穩定性與有效性，并且設備檢監測指標保持精確、信息傳輸與處理及時，特別是前端實時同步上傳服務器的實時數據信息要保持穩定可靠，能夠基本滿足長期無人實時值守、遠程監控維護等管理需要。

（2）安全性。系統要具有穩定有效的網絡軟硬件的安全和防護功能；具有完整合理、可靠高效的網絡訪問與權限管理設定等功能配置；具備自動對客戶端系統進行用戶身份的鑒別、訪問行為控制、安全審計等特殊功能。

（3）自動化。系統可以通過專門對中心的信號網絡系統做一個標準時間，對整個的業務系統時間統一進行發布，實現各個節目制作設備、信號傳輸設備、數據存儲設備、網絡設備、播出設備的同步監測與管理，數據實時的采集。此套系統同樣也能夠通過對臺站設備中的發射控制設備、動力系統、動環傳感器、鏈路設備、安防和攝像頭監控等相關系統設備，做好實時自動化監控數據的采集存儲和統計分析的工作，做好實時監測，完成數據實時呈現、切換與控制及故障處理，并且同時支持系統對核心設備系統的實時控制狀態以及控制參數等進行及時調整，貼合廣電臺站智慧管理運維需求。

（4）簡潔化。系統終端訪問管理方式采用B/S架構、模塊化系統設計，各個訪問終端均不用重新安裝其他軟件，不用單獨進行網絡配置，可以直接通過網頁瀏覽器登錄訪問系統，同時，系統界面較為友好簡潔。

（5）開放性。系統本身應保證采用標準的接口協議標準和開放式的操作系統、開放式的網絡結構以及協議，確保對第三方應用無縫接入，通過支持多種協議做好網絡互聯工作和文件互連傳碼工作，實現整個系統能夠具備一定的可移植性。

（6）擴展性與兼容性。系統設計采用了模塊化的設計理念，結構上必須要具備業務升級擴展能力，能適應智慧廣電系統本身快速發展需求；系統在整體建設上必須滿足對智慧廣電安全監測工作需要，隨著新技術產品的發展，具備相關的擴充性[2]。

3 系統架構

3.1 用戶側

廣播電視的播出內容管理工作中的保密性，要求系統保證內容接入者的絕對可靠性，必須確保用戶在對信息快速獲得上的使用及時性。可以考慮通過移動終端VPN訪問企業公共云網絡資源來實現數據交互。

3.2 臺站側

臺站側設備的監測功能主要是對臺站系統中的制作、傳輸、發射的廣播電視信號做實時動態式的監測。在這個過程中，根據各個部門業務系統不同的技術特點，不同的信號制式，采用相應的技術手段和設備采集所需的特定信號，包括音視頻射頻信號、組播信號、衛星信號、微波信號、網絡光纖信號等，將信息以專網或虛擬專用的加密傳輸通道共享到數據中心。

3.3 數據中心側

數據中心側是系統的核心，可以有效控制用戶側終端內容的顯示，在整個系統架構中始終處于核心位置，是一切內容的提供和自動化工作的控制中心。要求持續不間斷地處理相關數據，所以消耗電源功率相對比較大，同時設備要求有一套較為先進完整可靠的機房基礎設施，要求機房布置必須專業可靠。為了保證數據中心系統后續服務規模的高擴張性，后續的設備能力和擴容速度以及對系統容錯性要求，數據中心系統可以直接使用安全性有保障的云架構來進行虛擬化實現。

3.4 用戶認證服務

由于廣播電視綜合監測系統涉及廣播電視業務系統的工作信息，對管理用戶的認證服務必須確保安全可靠與可追溯性。無論是通過系統內部網絡登錄的用戶，還是應用個人終端通過VPN網絡遠程登錄的用戶，其認證方式應該采用統一的標準，確保系統的安全性。用戶認證除了傳統的用戶名、口令方式，還應至少需要一種其他的認證方式，包括但不限于生物識別技術、短信驗證碼、動態口令等。

3.5 監控管理

（1）環境監控。環境監控技術包括感煙監測、浸水/漏水情況監測、溫濕度環境監測。通過系統配備的煙感傳感器可以進行機房周邊的煙霧情況在線監測，同時能夠將環境監測指標數據上報到監測平臺管理系統；配備的水浸傳感器專門用于現場監測機房進水滲漏的變化情況，主要用于對臺站各傳輸系統設備附近、地溝、其他雨水易滲透的區域進行現場監測；配備的溫濕度傳感器系統主要布置在臺站中心機房，用于隨時監測技術用房周圍的實時溫度和濕度，保證技術系統正常運行[3]。

（2）電力監控。為了更準確地對動力系統參數進行監控，臺站區域內現有高壓線路系統使用的主配電柜、穩壓柜、UPS輔助電源、發電機柜等高低壓電源輸出設備，當系統外部設備供電異常或系統出現意外停電報警現象時，可實現臺站對柴油發電機遠程開機，保證臺站短時間內供電不間斷，支持系統將報警系統信息傳輸到遠程平臺，可實現臺站實時運行監控狀態。

（3）安防監控。通過系統在各臺站關鍵控制點位置安裝的高清數字攝像頭陣列，對各個臺站及周邊環境數據進行全天候、多方位、高精度的實時圖像采集，將采集記錄通過計算機網絡逐級回傳到監控系統平臺。基本參數系統平臺可以實時遠程采集存儲資料，并能查看監控臺站及監控周邊網絡環境等的監控實時動態，同時系統支持當臺站內部及監控周邊網絡環境中出現非法入侵等系統異常運行動態時可進行系統報警與提示。

（4）內容監管。實時自動展示規定時間段以內各級廣電播出機構頻率時段的頻道欄目表，也可以自動通過對節目片頭以及節目片尾詞進行自動地識別，根據所屬地域、播出機構、頻道、分類來選擇日期進行定制化展示[4]。在選擇其他欄目時，可以實現自動定位、錄音播放以及錄像播放等特殊功能，也可以展示關鍵幀、文字及翻譯等，防止出現一些敏感的信息或者違規信息，自動對用戶選擇后的所有節目都做好審核記錄和審核評議。可通過智能勘查和錄音錄像等形式來進一步對其他衛視非頻道自辦類節目內容做好跟蹤監督管理，并且重點檢查其相關節目關鍵幀、文字的翻譯是否有違反法律的信息和敏感政策信息，甚至是嚴重違規信息，定期對被選定節目做好跟蹤評議工作以及審核等。

3.6 運行指標監測功能

通過高速以太網交換機系統和高速千兆以太網數據傳輸專線，可以從數字廣播電視地面發射系統的機房，采集地面監測衛星終端數據記錄的各種數字廣播電視衛星微波發射機的運行情況與設備狀態參數、各類監測傳感器信息（包括信噪比指標、載噪比指標、信號載波峰值功率、音視頻調制信號信息參數、數字加密系統的制式版本工作信息等），可以將數據信息接入分平臺系統發射臺統一監管運維監測板。操作檢測人員能通過一套安裝集成在平板電腦顯示器上運行的監測控制系統，直接對發射監測板設備進行智能控制及管理，查看每一臺數字廣播電視發射機上的總發射接收功率、反射接收功率、頻率特性、失真度、溫度指標等綜合技術指標，查看監測信號源系統和發射監測系統鏈路的運行控制指標，查看整個發射測控機房系統的綜合運行技術指標[5]。

3.7 指揮調度功能

分平臺系統能夠通過手機短信的方式，將上級主管部門的應急指揮調度指令、預警信息和各個發射機的播出異態、環境動力報警信息，及時通報給各安全播出責任部門相關負責人。

4 廣播電視臺傳輸信號綜合監測系統

4.1 音視頻信號傳輸質量監測

在各地進行有線無線廣播電視信號網絡建設及驗收過程中，需要加強對地面廣播音視頻信號網絡及傳輸設備效果的監測，要能夠及時準確地對播出音視頻信號網絡的干擾信號內容加以識別篩選，把對網絡上各種可能容易產生的音視頻異態信號和其他非法視聽內容進行有效過濾。音視頻質量安全實時監測系統監控的基本內容主要是視頻內容，包括節目視頻播放信號中斷、視頻內容丟失、音頻信號內容丟失、音量值過高、音量值過偏低、黒視場、彩條、靜幀。信號異態性檢測手段比較普遍，常見和存在隱患的音視頻檢測問題特征類型有音頻信號解碼錯誤、視頻幀數據丟失、音頻雜音、視頻彩場、視頻黒場、音量值過高、音視頻雜音波形異常等[6]。要想真正解決所有音頻技術問題，可以逐步研究采用音視頻全數字化處理的信號異態性監測設備，以新技術方法來切實有效提高音視頻信號監測系統質量。可以通過先在視頻監控報警信號中自動篩選設置報警門限，其功能包括增加報警音量門限和報警時間門限。

4.2 監測系統的集中管理

任何系統如果不能夠集中地管理，最終都會影響到整個系統的可用性，因此，建立一個集中管理平臺顯得格外重要。集中智能化運行調度管理服務平臺系統還具有多項集中一體化調度運行系統配置與服務配置功能，包括調度信號配置和管理配置功能、大屏信息顯示系統配置和服務設置功能、報警監測系統任務設置與管理服務功能、設備配置任務管理和配置管理功能、節目系統配置服務管理設置服務配置功能、監測調度系統任務管理與配置和服務設置功能、運行系統路徑圖服務設置及管理功能[7]。系統平臺可以實現直接或采用完全基于B/S架構系統的設計及開發的模式，支持來自各種不同系統級別權限下的所有用戶登錄，支持對來自整個后臺監測及分析的平臺系統的全局所有用戶數據的進行實時訪問。集中的后臺數據管理系統平臺系統還支持后臺對平臺全局及各類用戶業務數據的實時訪問進行分析，生成報警和異態數據分析表等，還能夠對故障設備進行分類。

5 結束語

本文對廣播電視信號綜合監測系統技術特點進行了系統闡述，分析了廣播電視信號綜合監測系統的設計原則、系統構架，各組成部分所需應用的主要技術和實現方法，討論了綜合監測系統技術方案的整體優化措施。■