基于移動(dòng)通信的廣播電視監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：由于主客觀人為外在因素影響導(dǎo)致出現(xiàn)播出差錯(cuò)造成停播事故，許多無(wú)線發(fā)射電臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)中信號(hào)監(jiān)測(cè)控制、天饋連線同軸倒換等功能各自為政，導(dǎo)致技術(shù)人員操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力。某些站臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)終端未實(shí)現(xiàn)互為備份，現(xiàn)有臺(tái)站可部分自動(dòng)化播出，但無(wú)法通過(guò)信源狀態(tài)監(jiān)測(cè)切換實(shí)現(xiàn)安全可靠自動(dòng)化播控功能。因此，廣播電臺(tái)需要根據(jù)實(shí)際情況采用競(jìng)選式異地主備監(jiān)控終端以解決現(xiàn)有問題，提高信源的穩(wěn)定可靠性，加強(qiáng)安全播出能力。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)通信；廣播電視；監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著人們生活水平的提高，觀看廣電節(jié)目成為人們的重要休閑活動(dòng)，國(guó)家正逐漸加大發(fā)射臺(tái)站建設(shè)力度，以提高偏遠(yuǎn)地區(qū)覆蓋率。節(jié)目增加也對(duì)廣電系統(tǒng)可靠運(yùn)行提出更高的要求。由于廣電發(fā)射系統(tǒng)可能出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷、系統(tǒng)軟件異常等各種異常情況，將嚴(yán)重影響安全運(yùn)行并造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，因此對(duì)發(fā)射設(shè)備實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理非常必要。廣播電視監(jiān)測(cè)工作是廣播電視持續(xù)發(fā)展的重要標(biāo)志，有關(guān)部門需要加強(qiáng)監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，對(duì)廣電發(fā)射臺(tái)進(jìn)行科學(xué)有效監(jiān)測(cè)管理。傳統(tǒng)視頻監(jiān)控解決方案難以滿足針對(duì)公共突發(fā)應(yīng)急事件應(yīng)急指揮對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求，而通信技術(shù)的發(fā)展使得移動(dòng)視頻監(jiān)控技術(shù)逐漸具備實(shí)現(xiàn)條件。

一、廣播電視監(jiān)控系統(tǒng)移動(dòng)通信技術(shù)

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展，監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，對(duì)設(shè)備自動(dòng)控制完成實(shí)時(shí)監(jiān)控，并為安全生產(chǎn)管理提供完整數(shù)據(jù)支持，因此在油氣遠(yuǎn)距離輸送、廣電發(fā)射塔監(jiān)控等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。廣電發(fā)射臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)是廣電監(jiān)測(cè)事業(yè)的重要部分。廣電發(fā)射臺(tái)任務(wù)是將節(jié)目訊號(hào)通過(guò)技術(shù)系統(tǒng)發(fā)射到預(yù)定覆蓋區(qū)域，而發(fā)射臺(tái)是廣播電視重要的技術(shù)載體[1]。廣電發(fā)射臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信與現(xiàn)代控制技術(shù)等學(xué)科精華，構(gòu)建有效的廣電發(fā)射臺(tái)管理體系。監(jiān)控系統(tǒng)既是確保廣電安全運(yùn)行的重要技術(shù)手段，也是科學(xué)管理的現(xiàn)代化手段。

數(shù)字電視主要通過(guò)有線數(shù)字網(wǎng)與衛(wèi)星等方式覆蓋，衛(wèi)星電視可以為中央及地方衛(wèi)視臺(tái)傳輸節(jié)目，很多娛樂綜藝等地方節(jié)目利用廣電自營(yíng)網(wǎng)絡(luò)傳輸。而偏遠(yuǎn)山村采用衛(wèi)星及有線電視方式存在很大障礙。國(guó)家通過(guò)借助微波發(fā)射數(shù)字電視內(nèi)容。廣播電視發(fā)射臺(tái)采用小功率蜂窩式無(wú)線覆蓋，一些偏遠(yuǎn)地區(qū)采用與移動(dòng)基站共站[2]。發(fā)射系統(tǒng)優(yōu)劣影響系統(tǒng)覆蓋效果，發(fā)射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括音視頻端口、監(jiān)控系統(tǒng)接口、電力備用系統(tǒng)等。廣電監(jiān)控系統(tǒng)是集發(fā)射中心及管轄發(fā)射臺(tái)于一體的監(jiān)控管理平臺(tái)，通過(guò)加入計(jì)算機(jī)技術(shù)，將關(guān)鍵設(shè)備與發(fā)射中心應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)合，確保發(fā)射臺(tái)站內(nèi)設(shè)備正常。廣電健康系統(tǒng)能夠?yàn)橐痪€工作部門提供信息獲取服務(wù)，完整的廣電發(fā)射臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、管理監(jiān)督系統(tǒng)等部分。

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是無(wú)線傳輸技術(shù)的進(jìn)步，移動(dòng)通信系統(tǒng)已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。這些系統(tǒng)不僅改變了我們獲取信息的方式，還極大地提高了通信的便捷性和效率。相較于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信技術(shù)，移動(dòng)通信技術(shù)能夠提供更高的數(shù)據(jù)傳輸速率，使得用戶能夠快速地從互聯(lián)網(wǎng)獲取信息。用戶可以在移動(dòng)中方便地使用移動(dòng)通信設(shè)備，如智能手機(jī)和平板電腦，隨時(shí)隨地保持連接。移動(dòng)通信技術(shù)通過(guò)基站和蜂窩網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了廣泛的地理覆蓋，使得即使在偏遠(yuǎn)地區(qū)也能接收到信號(hào)。移動(dòng)通信技術(shù)不僅用于語(yǔ)音通話和短信，還支持?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)、視頻通話、在線視頻流等多種應(yīng)用。Web Service是一種通過(guò)URL標(biāo)識(shí)的軟件應(yīng)用程序，它允許不同機(jī)器上的不同程序之間進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換和處理。通過(guò)Web發(fā)布，Web Service可以被查找和調(diào)用，為其他應(yīng)用程序提供數(shù)據(jù)服務(wù)。Web Service的體系架構(gòu)通常包括服務(wù)提供者、請(qǐng)求者和注冊(cè)代理。服務(wù)提供者負(fù)責(zé)發(fā)布和維護(hù)服務(wù)，請(qǐng)求者則是服務(wù)的消費(fèi)者，注冊(cè)代理則用于服務(wù)的發(fā)現(xiàn)和注冊(cè)。Web Service的邏輯性體現(xiàn)在它能夠?yàn)槠渌麘?yīng)用程序提供數(shù)據(jù)服務(wù)，支持不同平臺(tái)和編程語(yǔ)言之間的互操作性。

二、基于移動(dòng)通信的廣視監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

發(fā)射臺(tái)是在廣電系統(tǒng)中完成重要的通信環(huán)節(jié)，將音視頻信號(hào)調(diào)制后通過(guò)饋線傳送到發(fā)射天線，必須由發(fā)射臺(tái)中的多類設(shè)備協(xié)同工作[4]。近年來(lái)，廣電數(shù)字化技術(shù)迅速發(fā)展，地面數(shù)字電視業(yè)務(wù)主要面向偏遠(yuǎn)地區(qū)。在我國(guó)約有2/3的農(nóng)村家庭需要依靠地面無(wú)線方式接收廣電節(jié)目，因此地面數(shù)字電視發(fā)射系統(tǒng)如何可靠運(yùn)行成為重要建設(shè)任務(wù)?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)發(fā)射臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控成為必然選擇。

（一）廣播電視監(jiān)控系統(tǒng)框架

我國(guó)各地廣電無(wú)線發(fā)射臺(tái)承擔(dān)覆蓋廣電節(jié)目的重要任務(wù)，偏遠(yuǎn)地區(qū)臺(tái)站重要任務(wù)是確保各地廣電信號(hào)高效安全傳輸。目前人們借助移動(dòng)通信設(shè)備可隨時(shí)檢查播出系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合移動(dòng)通信技術(shù)設(shè)計(jì)廣電監(jiān)控系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)巡檢方式存在的問題[5]。系統(tǒng)包括主服務(wù)器與節(jié)點(diǎn)設(shè)備，軟件由監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)處理程序等組成；MQTT服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)節(jié)點(diǎn)與設(shè)備之間的通信。節(jié)點(diǎn)設(shè)備是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分布在臺(tái)站部分，系統(tǒng)主要技術(shù)包括MQTT協(xié)議與Flask框架等。

廣電網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的是確保廣播電視網(wǎng)絡(luò)的安全和正常運(yùn)行。該系統(tǒng)由多個(gè)關(guān)鍵組件組成，包括識(shí)別信息插入設(shè)備等，具備監(jiān)測(cè)節(jié)目信號(hào)中斷和信號(hào)質(zhì)量的功能[6]。1.識(shí)別信息插入設(shè)備：這些設(shè)備位于播出前端，負(fù)責(zé)在視頻信號(hào)的場(chǎng)逆程中加入特定的密碼或識(shí)別信息。加密和識(shí)別信息的添加有助于驗(yàn)證播出內(nèi)容的合法性。2.遠(yuǎn)程監(jiān)控信息回傳網(wǎng)絡(luò)：遠(yuǎn)程可控監(jiān)控器通過(guò)密碼驗(yàn)證來(lái)判斷播出節(jié)目的合法性。實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電視網(wǎng)中的信號(hào)傳輸情況，確保信號(hào)質(zhì)量和傳輸安全。3.監(jiān)測(cè)功能：當(dāng)檢測(cè)到非法插入或信號(hào)中斷時(shí)，系統(tǒng)會(huì)立即向監(jiān)控中心報(bào)警。指揮遠(yuǎn)程監(jiān)控器可以對(duì)非法頻道實(shí)施干擾措施，以保護(hù)合法頻道的正常播出。4.自動(dòng)切換與報(bào)警機(jī)制：為了保證正常頻道的安全播出，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將正常頻道轉(zhuǎn)換為空頻道進(jìn)行監(jiān)測(cè)。5.音視頻回傳：音視頻數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)字壓縮后，通過(guò)回傳網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心。這使得監(jiān)控中心能夠?qū)崟r(shí)了解各頻道的播出情況。通過(guò)這些組件和功能的協(xié)同工作，廣電網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控系統(tǒng)能夠有效地保障廣播電視網(wǎng)絡(luò)的安全性和穩(wěn)定性，防止非法插播和其他安全威脅，確保觀眾能夠接收到高質(zhì)量的電視節(jié)目。

（二）廣電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

廣電發(fā)射臺(tái)運(yùn)行關(guān)系到民眾娛樂渠道安全，直接影響信息的傳播效率。廣電總局堅(jiān)持不懈地尋求各種途徑，以提高播出安全性。因此，多種先進(jìn)技術(shù)的發(fā)射臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生[7]。發(fā)射機(jī)監(jiān)控產(chǎn)生監(jiān)控系統(tǒng)存在的不足會(huì)影響廣電發(fā)射臺(tái)推行監(jiān)控業(yè)務(wù)的開展，因此業(yè)務(wù)整合分布式監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)更加明顯。系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)合了用戶需求依靠分布式設(shè)計(jì)理念，力求系統(tǒng)水平擴(kuò)展性便于商業(yè)部署；同時(shí)堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)性、先進(jìn)性與開放性等原則，設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)與電力部分設(shè)備監(jiān)控功能，具備排班查崗記錄值班情況、人員管理功能等。

廣電發(fā)射臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)是高度集成系統(tǒng)，需從多個(gè)方位對(duì)其功能和需求進(jìn)行分析。面向操作員的監(jiān)控系統(tǒng)功能模塊涵蓋發(fā)射機(jī)與電力監(jiān)控、系統(tǒng)設(shè)置等[8]。操作員可運(yùn)用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計(jì)發(fā)射臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。該監(jiān)控系統(tǒng)是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，其性能需求體現(xiàn)在報(bào)警響應(yīng)等方面。廣電發(fā)射臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)需要與各種設(shè)備進(jìn)行聯(lián)系，系統(tǒng)擴(kuò)展必須具備橫向性。根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)，該系統(tǒng)在符合發(fā)射中心多級(jí)管理模式要求的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)完成了面向用戶角色的監(jiān)控系統(tǒng)。在控制成本等多方面因素的綜合比較下，甄選了最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案，B/S 模式系統(tǒng)框架是快速發(fā)展系統(tǒng)的最佳選擇。明確系統(tǒng)所需實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵功能，從系統(tǒng)總體規(guī)劃到單級(jí)設(shè)計(jì)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)表單進(jìn)行詳細(xì)描述。

目前無(wú)線發(fā)射系統(tǒng)具備功能簡(jiǎn)單，隨著國(guó)家廣電關(guān)于加強(qiáng)發(fā)射機(jī)房安全穩(wěn)定運(yùn)行的規(guī)定出臺(tái)，現(xiàn)有程序不能滿足廣電無(wú)線發(fā)射系統(tǒng)的要求。因此，研發(fā)人員采用分級(jí)控制對(duì)廣電發(fā)射臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)規(guī)劃，從安全可靠性與先進(jìn)性等方面，保證發(fā)射機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)面向用戶包括發(fā)射臺(tái)值班人員、維護(hù)管理人員與其他管理考核系統(tǒng)。系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)是明確廣電無(wú)線發(fā)射健康系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)軟件采用分層模塊化結(jié)構(gòu)，具有良好安全可靠性。監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)要求靈活開放適應(yīng)性強(qiáng)，具有方便友好的人機(jī)對(duì)話界面，且易于掌握使用。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括主服務(wù)器與節(jié)點(diǎn)服務(wù)器軟件設(shè)計(jì)。其中，節(jié)點(diǎn)服務(wù)器軟yt0VewTSE3dMiSunILA2GA==件設(shè)計(jì)包括信息處理程序與遠(yuǎn)程控制程序。

三、廣播電臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)各地電視臺(tái)播出節(jié)目時(shí)間大幅度增加。由于廣電系統(tǒng)發(fā)射機(jī)長(zhǎng)期處于高頻大功率發(fā)射狀態(tài)，降低發(fā)射功率是提高廣電系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵。頻繁操作巡機(jī)等勞動(dòng)強(qiáng)度大易產(chǎn)生操作插座，而值班人員不能準(zhǔn)確判斷處理設(shè)備故障延長(zhǎng)停播時(shí)間。為了確保廣電節(jié)目傳輸安全，廣播電臺(tái)必須采用高技術(shù)手段，降低設(shè)備故障造成停播時(shí)間。但由于發(fā)射機(jī)較多配置分散，值班人員經(jīng)常出現(xiàn)漏抄數(shù)據(jù)現(xiàn)象，因此對(duì)發(fā)射設(shè)備實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理非常必要。為了保證自動(dòng)化系統(tǒng)安全運(yùn)行，廣播電臺(tái)需要建立自動(dòng)化綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)是將需求轉(zhuǎn)化為軟件表示的關(guān)鍵過(guò)程，在設(shè)計(jì)階段主要關(guān)注系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計(jì)旨在確保軟件能夠高效地執(zhí)行其預(yù)定任務(wù)，而系統(tǒng)安全設(shè)計(jì)則關(guān)注如何保護(hù)系統(tǒng)免受未經(jīng)授權(quán)的訪問和潛在的安全威脅。在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)階段，將軟件設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)際可運(yùn)行的代碼。其中，系統(tǒng)功能模塊的主要職責(zé)是實(shí)現(xiàn)節(jié)目截圖演示等功能。在編碼階段，選擇C++語(yǔ)言作為主要的編程語(yǔ)言，基于其強(qiáng)大的面向?qū)ο缶幊棠芰透咝У男阅堋Ｎ覀兊拈_發(fā)工作在Windows操作平臺(tái)上進(jìn)行，使用Visual C++ 6.0作為開發(fā)工具，確保軟件在目標(biāo)平臺(tái)上的穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)，我們還確保所使用的瀏覽器版本為Explorer 6.0以上，以確保軟件的用戶界面兼容性。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)具備多種功能，以滿足對(duì)廣電發(fā)射臺(tái)進(jìn)行全面監(jiān)控的需求。這包括權(quán)限認(rèn)證管理，確保只有授權(quán)用戶才能訪問系統(tǒng)；設(shè)備校時(shí)功能，確保系統(tǒng)時(shí)間的準(zhǔn)確性；聲光短信報(bào)警功能，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到異常情況時(shí)能夠及時(shí)向用戶發(fā)出警報(bào)。

廣播電視網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對(duì)前端播出頻道節(jié)目全程實(shí)時(shí)監(jiān)控，使用戶完整收看合法電視節(jié)目，并確保網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行。系統(tǒng)工作流程為節(jié)點(diǎn)設(shè)備信息處理程序采集傳感器數(shù)據(jù)、連接主服務(wù)器MQTT服務(wù)程序以及將接收相關(guān)數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫(kù)，操作員可以使用POST請(qǐng)求發(fā)出對(duì)應(yīng)的指令，主服務(wù)器通過(guò)獲取客戶端數(shù)據(jù)包記錄到本機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，按照設(shè)定條件判斷是否異常。廣電發(fā)射臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)核心業(yè)務(wù)圍繞數(shù)據(jù)獲取開展，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)是系統(tǒng)底層編程的核心，按照業(yè)務(wù)流程要求，功能子系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換對(duì)象抽象數(shù)據(jù)實(shí)體，建立相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)投入使用前要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試，并從功能性能與安全兼容性等方面進(jìn)行測(cè)試。監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式框架，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，相互協(xié)作完成系統(tǒng)功能，系統(tǒng)測(cè)試框架部署模擬現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用條件。廣電發(fā)射臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)是分布式多級(jí)聯(lián)控系統(tǒng)，測(cè)試中從總體功能出發(fā)細(xì)分到功能模塊，通過(guò)測(cè)試結(jié)果分析得出設(shè)計(jì)廣電發(fā)射臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)功能全部實(shí)現(xiàn)良好運(yùn)行。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)地巡查設(shè)備方式不能滿足實(shí)際需求情況，設(shè)計(jì)開發(fā)基于移動(dòng)通信技術(shù)的廣電監(jiān)控系統(tǒng)。隨著技術(shù)的發(fā)展和需求的變化，傳統(tǒng)的實(shí)地巡查設(shè)備方式已逐漸無(wú)法滿足現(xiàn)代廣播電視監(jiān)控的需求。因此，開發(fā)一種新型的、基于移動(dòng)通信技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)顯得尤為重要。發(fā)射臺(tái)綜合監(jiān)控系統(tǒng)包含前端信息源的監(jiān)控等分項(xiàng)系統(tǒng)內(nèi)容；軟件系統(tǒng)具備分級(jí)控制結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)。作為日常廣電監(jiān)控的輔助設(shè)備，系統(tǒng)信息傳輸效率高且工作穩(wěn)定可靠。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，廣電發(fā)射臺(tái)數(shù)字化將快速全面地實(shí)現(xiàn)。

作者單位：孫濤 山東省海陽(yáng)市融媒體中心

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