基于移動通信的廣播電視監控系統設計

摘要：由于主客觀人為外在因素影響導致出現播出差錯造成停播事故，許多無線發射電臺監控系統中信號監測控制、天饋連線同軸倒換等功能各自為政，導致技術人員操作費時費力。某些站臺監控系統終端未實現互為備份，現有臺站可部分自動化播出，但無法通過信源狀態監測切換實現安全可靠自動化播控功能。因此，廣播電臺需要根據實際情況采用競選式異地主備監控終端以解決現有問題，提高信源的穩定可靠性，加強安全播出能力。

關鍵詞：移動通信；廣播電視；監控系統設計

隨著人們生活水平的提高，觀看廣電節目成為人們的重要休閑活動，國家正逐漸加大發射臺站建設力度，以提高偏遠地區覆蓋率。節目增加也對廣電系統可靠運行提出更高的要求。由于廣電發射系統可能出現網絡中斷、系統軟件異常等各種異常情況，將嚴重影響安全運行并造成巨大經濟損失，因此對發射設備實現計算機監控管理非常必要。廣播電視監測工作是廣播電視持續發展的重要標志，有關部門需要加強監控系統建設，對廣電發射臺進行科學有效監測管理。傳統視頻監控解決方案難以滿足針對公共突發應急事件應急指揮對現場實時監控的要求，而通信技術的發展使得移動視頻監控技術逐漸具備實現條件。

一、廣播電視監控系統移動通信技術

隨著計算機網絡通信技術的迅速發展，監控與數據采集系統應運而生，對設備自動控制完成實時監控，并為安全生產管理提供完整數據支持，因此在油氣遠距離輸送、廣電發射塔監控等領域得到廣泛應用。廣電發射臺監控系統是廣電監測事業的重要部分。廣電發射臺任務是將節目訊號通過技術系統發射到預定覆蓋區域，而發射臺是廣播電視重要的技術載體[1]。廣電發射臺監控系統應當結合計算機網絡通信與現代控制技術等學科精華，構建有效的廣電發射臺管理體系。監控系統既是確保廣電安全運行的重要技術手段，也是科學管理的現代化手段。

數字電視主要通過有線數字網與衛星等方式覆蓋，衛星電視可以為中央及地方衛視臺傳輸節目，很多娛樂綜藝等地方節目利用廣電自營網絡傳輸。而偏遠山村采用衛星及有線電視方式存在很大障礙。國家通過借助微波發射數字電視內容。廣播電視發射臺采用小功率蜂窩式無線覆蓋，一些偏遠地區采用與移動基站共站[2]。發射系統優劣影響系統覆蓋效果，發射系統結構包括音視頻端口、監控系統接口、電力備用系統等。廣電監控系統是集發射中心及管轄發射臺于一體的監控管理平臺，通過加入計算機技術，將關鍵設備與發射中心應用系統結合，確保發射臺站內設備正常。廣電健康系統能夠為一線工作部門提供信息獲取服務，完整的廣電發射臺監控系統結構包括數據采集系統、管理監督系統等部分。

隨著移動通信技術的飛速發展，特別是無線傳輸技術的進步，移動通信系統已經成為我們日常生活中不可或缺的一部分。這些系統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。相較于傳統的數據通信技術，移動通信技術能夠提供更高的數據傳輸速率，使得用戶能夠快速地從互聯網獲取信息。用戶可以在移動中方便地使用移動通信設備，如智能手機和平板電腦，隨時隨地保持連接。移動通信技術通過基站和蜂窩網絡，實現了廣泛的地理覆蓋，使得即使在偏遠地區也能接收到信號。移動通信技術不僅用于語音通話和短信，還支持數據服務、視頻通話、在線視頻流等多種應用。Web Service是一種通過URL標識的軟件應用程序，它允許不同機器上的不同程序之間進行通信，實現數據的交換和處理。通過Web發布，Web Service可以被查找和調用，為其他應用程序提供數據服務。Web Service的體系架構通常包括服務提供者、請求者和注冊代理。服務提供者負責發布和維護服務，請求者則是服務的消費者，注冊代理則用于服務的發現和注冊。Web Service的邏輯性體現在它能夠為其他應用程序提供數據服務，支持不同平臺和編程語言之間的互操作性。

二、基于移動通信的廣視監控系統設計

發射臺是在廣電系統中完成重要的通信環節，將音視頻信號調制后通過饋線傳送到發射天線，必須由發射臺中的多類設備協同工作[4]。近年來，廣電數字化技術迅速發展，地面數字電視業務主要面向偏遠地區。在我國約有2/3的農村家庭需要依靠地面無線方式接收廣電節目，因此地面數字電視發射系統如何可靠運行成為重要建設任務?，F代計算機網絡通信技術實現發射臺遠程監控成為必然選擇。

（一）廣播電視監控系統框架

我國各地廣電無線發射臺承擔覆蓋廣電節目的重要任務，偏遠地區臺站重要任務是確保各地廣電信號高效安全傳輸。目前人們借助移動通信設備可隨時檢查播出系統運行狀態，結合移動通信技術設計廣電監控系統，解決傳統巡檢方式存在的問題[5]。系統包括主服務器與節點設備，軟件由監控數據處理程序等組成；MQTT服務程序實現節點與設備之間的通信。節點設備是監測系統分布在臺站部分，系統主要技術包括MQTT協議與Flask框架等。

廣電網絡安全監控系統的設計目的是確保廣播電視網絡的安全和正常運行。該系統由多個關鍵組件組成，包括識別信息插入設備等，具備監測節目信號中斷和信號質量的功能[6]。1.識別信息插入設備：這些設備位于播出前端，負責在視頻信號的場逆程中加入特定的密碼或識別信息。加密和識別信息的添加有助于驗證播出內容的合法性。2.遠程監控信息回傳網絡：遠程可控監控器通過密碼驗證來判斷播出節目的合法性。實時監測電視網中的信號傳輸情況，確保信號質量和傳輸安全。3.監測功能：當檢測到非法插入或信號中斷時，系統會立即向監控中心報警。指揮遠程監控器可以對非法頻道實施干擾措施，以保護合法頻道的正常播出。4.自動切換與報警機制：為了保證正常頻道的安全播出，系統會自動將正常頻道轉換為空頻道進行監測。5.音視頻回傳：音視頻數據經過數字壓縮后，通過回傳網絡傳輸到監控中心。這使得監控中心能夠實時了解各頻道的播出情況。通過這些組件和功能的協同工作，廣電網絡安全監控系統能夠有效地保障廣播電視網絡的安全性和穩定性，防止非法插播和其他安全威脅，確保觀眾能夠接收到高質量的電視節目。

（二）廣電監控系統設計思路

廣電發射臺運行關系到民眾娛樂渠道安全，直接影響信息的傳播效率。廣電總局堅持不懈地尋求各種途徑，以提高播出安全性。因此，多種先進技術的發射臺監控系統應運而生[7]。發射機監控產生監控系統存在的不足會影響廣電發射臺推行監控業務的開展，因此業務整合分布式監控系統設計優勢更加明顯。系統設計結合了用戶需求依靠分布式設計理念，力求系統水平擴展性便于商業部署；同時堅持標準性、先進性與開放性等原則，設計目標是實現發射機與電力部分設備監控功能，具備排班查崗記錄值班情況、人員管理功能等。

廣電發射臺監控系統是高度集成系統，需從多個方位對其功能和需求進行分析。面向操作員的監控系統功能模塊涵蓋發射機與電力監控、系統設置等[8]。操作員可運用計算機數據通信網絡技術，設計發射臺遠程監控系統。該監控系統是遠程監控系統，其性能需求體現在報警響應等方面。廣電發射臺監控系統需要與各種設備進行聯系，系統擴展必須具備橫向性。根據設計目標，該系統在符合發射中心多級管理模式要求的基礎上，設計完成了面向用戶角色的監控系統。在控制成本等多方面因素的綜合比較下，甄選了最優的設計方案，B/S 模式系統框架是快速發展系統的最佳選擇。明確系統所需實現的關鍵功能，從系統總體規劃到單級設計，對數據庫表單進行詳細描述。

目前無線發射系統具備功能簡單，隨著國家廣電關于加強發射機房安全穩定運行的規定出臺，現有程序不能滿足廣電無線發射系統的要求。因此，研發人員采用分級控制對廣電發射臺監控系統進行設計規劃，從安全可靠性與先進性等方面，保證發射機監控系統正常穩定運行。系統面向用戶包括發射臺值班人員、維護管理人員與其他管理考核系統。系統架構設計是明確廣電無線發射健康系統體系結構；系統軟件采用分層模塊化結構，具有良好安全可靠性。監控系統軟件設計要求靈活開放適應性強，具有方便友好的人機對話界面，且易于掌握使用。系統軟件設計包括主服務器與節點服務器軟件設計。其中，節點服務器軟yt0VewTSE3dMiSunILA2GA==件設計包括信息處理程序與遠程控制程序。

三、廣播電臺監控系統的實現

隨著國民經濟的迅速發展，我國各地電視臺播出節目時間大幅度增加。由于廣電系統發射機長期處于高頻大功率發射狀態，降低發射功率是提高廣電系統可靠性的關鍵。頻繁操作巡機等勞動強度大易產生操作插座，而值班人員不能準確判斷處理設備故障延長停播時間。為了確保廣電節目傳輸安全，廣播電臺必須采用高技術手段，降低設備故障造成停播時間。但由于發射機較多配置分散，值班人員經常出現漏抄數據現象，因此對發射設備實現計算機監控管理非常必要。為了保證自動化系統安全運行，廣播電臺需要建立自動化綜合監控系統。

系統設計是將需求轉化為軟件表示的關鍵過程，在設計階段主要關注系統功能模塊的設計。系統功能模塊的設計旨在確保軟件能夠高效地執行其預定任務，而系統安全設計則關注如何保護系統免受未經授權的訪問和潛在的安全威脅。在系統實現階段，將軟件設計轉化為實際可運行的代碼。其中，系統功能模塊的主要職責是實現節目截圖演示等功能。在編碼階段，選擇C++語言作為主要的編程語言，基于其強大的面向對象編程能力和高效的性能。我們的開發工作在Windows操作平臺上進行，使用Visual C++ 6.0作為開發工具，確保軟件在目標平臺上的穩定運行。同時，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。遠程監控系統具備多種功能，以滿足對廣電發射臺進行全面監控的需求。這包括權限認證管理，確保只有授權用戶才能訪問系統；設備校時功能，確保系統時間的準確性；聲光短信報警功能，當系統檢測到異常情況時能夠及時向用戶發出警報。

廣播電視網絡安全監控系統設計目標是實現對前端播出頻道節目全程實時監控，使用戶完整收看合法電視節目，并確保網絡安全運行。系統工作流程為節點設備信息處理程序采集傳感器數據、連接主服務器MQTT服務程序以及將接收相關數據寫入數據庫，操作員可以使用POST請求發出對應的指令，主服務器通過獲取客戶端數據包記錄到本機數據庫，按照設定條件判斷是否異常。廣電發射臺監控系統核心業務圍繞數據獲取開展，數據庫設計是系統底層編程的核心，按照業務流程要求，功能子系統數據交換對象抽象數據實體，建立相互關聯的數據庫存儲結構。系統投入使用前要經過嚴格的測試，并從功能性能與安全兼容性等方面進行測試。監控系統采用分布式框架，通過網絡進行數據交互，相互協作完成系統功能，系統測試框架部署模擬現實中的應用條件。廣電發射臺監控系統是分布式多級聯控系統，測試中從總體功能出發細分到功能模塊，通過測試結果分析得出設計廣電發射臺監控系統功能全部實現良好運行。

四、結束語

本文針對傳統實地巡查設備方式不能滿足實際需求情況，設計開發基于移動通信技術的廣電監控系統。隨著技術的發展和需求的變化，傳統的實地巡查設備方式已逐漸無法滿足現代廣播電視監控的需求。因此，開發一種新型的、基于移動通信技術的監控系統顯得尤為重要。發射臺綜合監控系統包含前端信息源的監控等分項系統內容；軟件系統具備分級控制結構等特點。作為日常廣電監控的輔助設備，系統信息傳輸效率高且工作穩定可靠。隨著計算機網絡通信技術的發展，廣電發射臺數字化將快速全面地實現。

作者單位：孫濤 山東省海陽市融媒體中心

參考文獻

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