人工智能賦能的廣播電視播出業務綜合管理系統設計與應用

◎曾劍鋒

(云浮市融媒體中心，廣東 云浮 527300)

目前國內各個融媒體中心應用的廣播電視安全管理系統還存在著軟硬件不匹配、故障預警信息反饋不及時，以及節目播出數據無法準確反饋等問題，從而影響了廣播電視節目播出質量。而人工智能技術賦能的廣播電視安全播出綜合管理系統設計和應用可以解決上述問題，借助人工智能技術的智慧識別、智慧監測和智慧反饋功能，可以實現廣播電視播出各項業務的綜合管理，能向節目播出單位智慧反饋預警信息，監測播出系統的運行狀態，對節目播出中可能出現的故障進行精準分析，更好地滿足廣播電視播出業務管理的需要[1]。為了保障電視播出業務的順利進行，人工智能技術需要融入到廣播電視節目“采、編、播、制、存、管”的全過程，需要應用人工智能技術加大對廣播電視節目的安全監控與播放管理力度，確保智能系統能及時處置各種安全播放風險事件。

一、相關技術概述

該系統在設計實現過程中需要應用到以下五種技術。一是人工智能技術。人工智能(Artifical Intelligence)，簡稱AI，是用于研究、開發用于模擬、延伸和拓展人的智能的理論、方法、技術及應用系統的計算機科學技術，主要包括機器人自動控制、語言處理、圖像識別、自然語言處理和專家系統等技術。該技術是基于現代計算機技術、神經網絡、人機交互、深度學習，賦予廣播電視播出業務綜合系統精準感知、精準探察、智能識別、邏輯思考和預測分析的技術機制，具有精準探察系統故障、分析系統運行問題、判斷系統故障原因的能力。二是廣播電視業務安全播出指揮調度技術。該技術主要是用于避免廣播電視播出過程中出現突發事件，提高廣播電視業務綜合管理系統的安全性和可靠性。主要應用于廣播電視播出業務的數據采集、分析和匯總過程，將數據匯集在控制中心，由控制中心負責對數據統一處理，為突發事件的預警處理提供第一手數據。該技術也能將中央指揮系統的調度指令快速傳輸到有關播出單位，由播出單位快速做出決策。安全播出指揮調度技術依靠數據網絡傳輸指令，在保障信號指令快速傳輸的同時，也能實現數據共享[2]。三是多通道控制技術。在廣播電視節目播出過程中應用該技術可以實現對廣播音頻和節目視頻信息的全流程記錄，還能將其他通道的廣播信號整合到同一個廣播通道中，也可以實現對多軌道子系統的系統化集成，對電視節目視頻錄像結果的實時監測。四是高并發流查詢播放技術。該技術主要是對節目的音頻和視頻播放數據進行智能化采集與管理，并采用分布式存儲技術，保障并發流數據的安全傳輸和智能化查詢。五是播放業務綜合管理與監測控制的系統集成技術。該技術在系統設計中需要借助傳感器向智能系統發送預警信息，然后傳感器借助API 接口與業務綜合管理系統對接，按照系統協議向中央控制系統發送日志記錄和預警信息，由中央控制系統進行管理調度，借助智能顯示終端向技術人員發送故障分析報告和解決方案，協助技術人員做出決策。

二、人工智能賦能的廣場電視安全播出綜合管理系統設計思路

本研究設計的廣播電視安全播出綜合管理系統是將人工智能技術融入安全管理系統中，設計了智能管理模塊，研發了以下幾個新功能。第一，系統要實現對廣播電視節目播放數據的實時監測，具有系統運行監測能力、節目播出信息記錄能力、節目內容監測能力。第二，系統要向播出單位實時反饋節目播放的監測數據，具有智能反饋能力，向播出單位和相關技術人員實時反饋節目安全播出預警信息。第三，系統要將廣播電視節目播出業務綜合管理功能與調度指揮控制功能融合在一起，將這兩個功能模塊集中在統一的平臺上，確保廣播電視系統各項播出業務順利開展[3]。第四，系統要針對各融媒體中心和廣播電視播出平臺設置智能傳感器，在市、縣兩級融媒體平臺設置智能監測終端，借助5G網絡進行聯通，將各級融媒體平臺節目播出業務匯聚到中央控制系統，對市、縣的管理調度網和電視監測網進行統一管理控制[4]。第五，系統中的中央控制系統要發揮出業務自動匹配、播出數據自動監測、預警信息智慧分析、資源統一調度的作用，設置API 接口與傳感器系統、廣播網、電視網、互聯網統一聯通，實現智慧管理、智慧控制[5]。

三、人工智能賦能的廣播電視安全播出綜合管理系統的框架設計

本研究設計的人工智能賦能的廣播電視安全播出綜合管理系統總體框架設計如圖1 所示。從圖1 可以看出，該系統由智能監測系統、調度管理系統、中央控制系統、傳感器系統、5G 網絡系統組成，人工智能模塊嵌入到中央控制系統，負責全系統運行監測、資源調度、故障預警和業務管理。在該系統中，智能監測系統與傳感器系統連接，可以實現對廣播電視播放平臺的智能化監測，能及時感知節目播放過程出現的異常數據，對可能出現的故障快速監測，并將監測數據及時回傳，供技術人員快速做出回應。同時，5G 網絡與智能監測系統、傳感器系統連接，為系統整體運行提供網絡支持，應用5G 網絡可以將智能監測系統的監測數據、音視頻數據同步傳輸到中央控制系統，由中央控制系統對節目播放數據和監測數據做出分析與判斷。最后，中央控制系統與調度管理系統緊密連接，通過對監測數據的分析，判定節目的播出情況與系統運行狀態，當出現異常預警時會自動分析，判定故障問題，及時向技術人員發出預警信息，并自動做出決策，向調度管理系統發出指令，調整系統運行模式和節目播放程序，快速應對突發事故，保障節目的順利播放。智能顯示系統可以使技術人員快速接收中央控制系統發出的預警信息，了解系統的運行狀態，根據中央控制系統的判斷快速找到故障發生的節點，及時排除故障。

圖1 系統框架示意圖

四、系統設計實現

本研究設計的人工智能賦能的廣播電視安全播出綜合管理系統主要由中央控制系統、智能監測系統、調度管理系統、傳感器系統、5G 網絡等子系統組成，通過對各個子系統的集成，保障系統整體功能的實現。

(一)中央控制系統設計

中央控制系統是人工智能賦能的廣播電視安全播出系統的核心部件，人工智能模塊也嵌入在中央控制系統中，在具體設計中，需要應用數字通訊協議、深度學習、情景感知、邏輯推理等技術，便于對節目播放過程中出現的各種復雜問題進行快速分析。中央控制系統在引入了智能通信協議的基礎上，應用API 接口、廣電數字通道進行數據接收，并設置了多層通信協議對各類數據進行驗證和確認。第一，API 是具有較高開放性的應用程序編程接口，可以兼容多種操作指令和應用程序，可以與不同的數據庫和通信網聯通，執行多種編程任務與通信任務。中央控制系統的API 接口與智能監測系統、調度管理系統聯通，一方面實現對各類監測數據的編譯和分析，探察異常數據流；另一方面向調度控制系統發布程序指令，及時處理故障。第二，廣電數字通道是廣播電視節目的專用傳輸通道，與智能監測系統接入可以對節目播放過程中數據傳輸狀態實時監測與記錄，在出現異常數據傳輸流后可以快速發出預警，反饋給中央控制系統進行處理。

(二)調度管理系統設計

調度管理系統是人工智能賦能的廣播電視安全播出綜合管理系統的重要子系統，該系統在設計過程中需要應用智能監測技術完成對各類資源的調度，對節目播出計劃的控制。為了使該系統功能有效實現，調度管理系統需要與中央控制系統對接，應用數字網絡通信協議與中央控制系統實現數據共享，在程序控制上需要與中央控制系統的API 接口對接，便于對中央控制系統發出的各項操作指令精準識別，快速執行。在系統搭建過程中還要注重對數據來源信息渠道進行拓展，除了要與廣電數字通道聯通外，還要與省、市、縣各級融媒體平臺進行對接，能對省、市、縣各級融媒體平臺廣播電視節目的播出信息進行匯總和管理，監測節目播出流程，綜合管理節目播出業務，實現資源的統一調度，保障節目的順利播放。

(三)智能監測系統設計

智能監測系統主要對廣播電視節目安全信息、系統運行狀態信息、廣播音頻信息、電視信號、視頻內容和各項播出資源的實時狀態信息進行采集、記錄，形成系統日志和節目播放監測記錄報告向中央控制系統反饋。首先，智能監測系統要具備異常數據流監測和預警功能，與傳感器系統緊密關聯，通過數字通訊端口，對傳感器系統捕捉的異常轉播信號和數據流進行監測，能在第一時間形成預警信息快速傳輸給中央控制系統。為了保障數據信息的穩定傳輸，可以采用RFID、NFC、CDMA/TDMA 等數字通信協議進行數據傳輸，使中央控制系統的數據接收與傳輸得到保障。其次，智能系統在監測到異常數據流和轉播信號時要對數據流的變化狀態和轉播信號變化情況進行記錄，通過監測數據流的變化狀態和信號變化幅度確定預警對象，并分析導致數據流異常和信號轉播異常的原因，將分析結果同步傳輸到中央控制系統，由中央控制系統進一步分析和預測。最后，智能監測系統可以基于B/S 架構實現具體的功能，應用高并發流查詢播放技術對廣播電視信號進行采集與分布式存儲，并借助巡檢通道電視圖像靜止檢測技術對采集與存儲的廣播電視信號進行通道傳輸檢測，保障廣播電視信號的無損傳輸和高轉播。

(四)傳感器系統設計

傳感器系統是人工智能賦能的廣播電視安全播出綜合管理系統的“感知器官”，可以借助分布在各播放平臺和融媒體中心的智能傳感器，對廣播電視播出系統運行狀態和數字信號傳播情況進行監測，能在轉播過程中實現對音頻信息、視頻信息和文本信息的記錄。本研究設計的傳感器系統具有兩種識別功能。一是針對廣播信號進行監測和記錄，主要識別數字廣播信號中的音頻信息。二是針對廣播電視信號進行監測和記錄，主要識別數字電視信號中的視頻信息，而文本信息屬于視頻信息的一部分，可以被數字電視信號傳感器捕捉和記錄。在系統應用過程中，傳感器系統與智能監測系統連接在一起，可以看作是智能監測系統的功能延伸，借助各類數字信號傳感器、圖像傳感器、音頻傳感器實現對廣播電視播出的全流程記錄，給智能監測系統提供持續不斷的監測數據。

(五)智能顯示系統設計

智能顯示系統主要滿足技術人員系統維護、故障排除和播出單位的節目管理需求，借助智能顯示終端，技術人員可以通過顯示圖譜觀測到系統的運行狀態，可以清晰地看到廣播電視播放過程中可能發生故障的節點，也能及時收到預警信息，快速確定發生故障的地方，能使廣播電視播出清晰地顯現出來。首先，智能顯示系統需要與中央控制系統、調度管理系統對接，要并聯到局域網，要對中央控制系統發出的指令情況和調度管理系統的業務管理情況也能清晰呈現出來，便于技術人員對各項指令、預警信息、資源信息查詢和調用。其次，智能顯示系統要獲得國家廣電總局專門頒發的端口協議，獲得入網許可，能與省網、國網和公用網絡聯通，賦予技術人員專業的系統操作權限，并進行操作權限劃分，設置為高級權限、普通用戶權限，融媒體中心和播出單位可以賦予普通用戶權限，技術人員可以獲得高級權限，以便實現系統的運維管理。同時，智能顯示系統還要與5G 網絡系統連接，使各類數據可以借助5G 網絡快速傳輸，提高系統的反應效率。

五、系統應用情況

為了驗證人工智能賦能廣播電視安全播出綜合管理系統的性能和可靠性，選擇了地方融媒體中心推出的生活訪談節目進行驗證，由專業的技術驗證人員負責對系統功能和運行情況進行評估。實驗過程中，系統的運行狀態信息和節目播出信息可以借助智能顯示系統快速精準反映出來，人為對廣播電視信號增加了干擾，主要是通過放置信號干擾器對系統傳輸信號進行高頻干擾，導致系統的信號傳輸時斷時續，而智能監測系統快速捕捉了異常信號，并匯總分析結果，判斷是信號源受到干擾導致節目無法正常播出，向中央控制系統發出了預警，中央控制系統經過計算發出啟用備用網絡的操作指令，由調度管理系統執行，啟用備用的光纖網絡進行信號傳輸，由光纖網絡傳播廣播電視信號，信號能夠安全傳輸，保障節目正常播出，而這個“傳感器感知—智能監測系統分析—中央控制系統決策”的過程僅用時1.3 秒，具有極高的反應效率，可以從根本上保障廣播電視節目安全穩定播出。

六、結語

在人工智能技術快速發展的背景下，本研究融入人工智能設計的廣播電視安全播出綜合管理系統具有極大的優勢，不僅可以對廣播電視節目播出情況快速識別監測，而且還能對節目信號傳輸過程中故障問題快速判斷，經過實驗驗證具有極高的反應效率，能夠智能監測、自主決策，快速解決廣播電視節目播放過程中出現的各種突發問題，具有廣闊的應用前景，適用于各地融媒體中心，能保證廣播電視信號的安全穩定傳輸。