电台总控“专家库式”智能预警处理系统

张剑

湖南人民广播电台 湖南省 长沙市 410000

电台总控“专家库式”智能预警处理系统

张剑

湖南人民广播电台 湖南省 长沙市 410000

本文介绍了湖南人民广播电台新大楼的智能总控系统，介绍了新总控系统的“专家库式”预警处理方法及对未来电台总控的发展方向做出了展望。

智能总控 预警处理 自动切换 专家库

前言

随着广播技术的日益发展，湖南人民广播电台播出控制中心引进了一系列先进的技术设备，总控技术骨干和智能总控软件开发人员共同研发了一款辅助技术员处理紧急情况的“专家库式”的智能预警处理系统。该系统能够对全台的各个直播间设备及核心设备和音频路由进行全天候不间断监控和智能故障预警及反馈，真正做到了精准预警和一键处理。

1 智能总控

智能总控采用的是联汇科技播控系统，主要负责各个故障点位的监测，对监测点的状态进行判断，并做出相应的应急措施判定，最后通过告示站和流程图站进行报警和应急措施的提示和处理。

1.1 智能总控告示站

由于智能总控系统是一个集成度较高且监测系统较多的应用体系，这里先介绍智能总控系统，以便能较好的理解本预警系统的主要原理。智能总控告示站界面，如图1所示。

图1 告示站告警界面

黑底部分是滚动显示区域，平时没有预警出现时，滚动显示提醒、通知等日常信息。一旦有预警出现，故障信息会立即用红色文字置顶显示。因此，告示站主要用来直观地显示故障信息，关键时刻给予技术人员提示。

1.2 智能总控流程图站

智能总控流程图站主要显示各个频道及总控室的关键路由状态，其界面如图2所示。

图2 流程图指示播出信号问题节点示例

图中显示的是“备一频道”的路由状态，可见此时“备一频道”不正常，延时器闪红灯。流程图站显示的频道状态不是随机的，而是根据故障预警联动的，此时显示的是“备一频道”各节点状态。

图中显示延时器闪红，图1中告示站将具体的预警原因进行文字和语音提示。智能总控预警流程，如图3所示。

图3 智能总控预警流程控制

告示站红色文字提示和语音预警→随动站立即放大显示该播出机房内部情况→音视频站相应频道红色预警→流程图站显示告警设备→将告警和控制信息通过信息采集控制器ESM-888交换到总控相关子系统中去。通过流程控制将一个故障情况立体呈现并实时处理。

1.3 “专家库”的巨大潜能

在智能总控系统中有一个名为“管理站”的软件，其中有一个叫“专家库”的功能选项，界面如图4所示。

图4 “专家库”软件逻辑控制子系统设计界面

界面设计的是湖南人民广播电台新闻频道的逻辑判断结构，图中每一行表示一种故障可能，每一列表示一个监测点位的状态。红色的框表示该点位监测异常，绿色表示状态正常，白色表示该点位状态不进行判断（即正常/异常在此项告警中不重要）。

举例说明，可更加直观的阐述这个逻辑系统的工作原理。如在某一个时刻新闻频道由于某种原因导致调音台的推子没有推起，无播出信号，其余设备均正常。此时逻辑系统将会自动判断，逐步找到上图中的状态行进行匹配，因图中第二行状态与故障原因表现一致，即推子未推（新闻fader 4异常）。由于没有播出信号，因此，主矩新闻延前、主矩新闻数字和备矩新闻数字等都将会产生异常。

通过这个例子可以得出任何一个故障都可以通过这些故障监测点状态信息的组合来描述的结论。类似数理逻辑里的卡诺图，用诸如“1101”、“1001”等来代表一些特定状态。可以把每个可能的故障情况罗列出来，抛弃重复逻辑，化繁为简，同时考虑系统状况，即可建立一个完善的故障信息比对库。

有了这个信息库，智能总控系统就可以对号入座，快速的进行匹配、告警提示和反馈控制。

“专家库”是一个可能发生的故障状态和对应处理方案的集合，其中包含了各种故障发生的排列组合。“专家库”的决策需要技术人员事先根据故障的排列组合进行设定，以此确定应急处理方案。

1.4 信息终端

“专家库”主要依靠信息采集控制器ESM-888和MADI信号采集器采集故障点位信息，如图5所示。

图5 信息采集控制器ESM-888背板

网络型监控服务器ESM-888是一款对无人值守现场内的配电装置、动力设备、环境状况和消防安全等进行信息采集、监控管理的增强型网络设备。它集中了远程数据采集、内置上下限设置、实时状态显示、逻辑控制和多点对应多点联动，同时内嵌RS485/RS232串口数据服务器和WEB配置页面等诸多功能。在该设备基础上建立的统一监控平台可较为方便的为现场设备管理和环境监控提供一体化解决方案。

MADI信号采集器采用通用的PC机加入RME MADI光纤声卡构成，直接采集总控矩阵上的MADI音频信号，抽取电平、相位和频谱信息，最后统一汇入智能总控系统。

没有采用变压器或者电子平衡方式，从播出一次线路上获取音频监测信号的方法，不但简化了现场监控系统，而且有效地提高了整个系统的稳定性和安全性。

2 核心音频路由矩阵和调音台

2.1 矩阵和调音台系统控制接口和自动控制功能

湖南人民广播电台采用了德国DHD公司的核心音频路由矩阵系统和调音台子系统。DHD播出系统内含实时逻辑控制子系统。这个子系统对外的逻辑联络是通过标准通用输入输出接口（英文缩写为“GPIO”）和智能总控子系统的网络信息采集器ESM-888实现互联互通，如图6所示。

图6 调音台矩阵系统标准GPIO硬件接口

RM52矩阵提供了24条立体声监测母线，可对指定信号进行电平和相位监测。当信号出现问题时可设置报警逻辑，根据需要定义触发时间（0-100s内任选）。在系统安装和配置过程中，技术人员巧妙运用Toobox5软件提供的监测和控制诸项功能，设计出多通道路由状态机。

单个频道进入矩阵有三种不同传输介质的信号，分别是MADI光纤信号、AES数字信号和YJ一播八自动播出信号，我们采用三条独立音频母线分别监测这三种信号。

定义三者的报警逻辑分别为A、B、C。以新闻频道为例，令逻辑【XW A】=新闻MADI、【XW B】=新闻AES、【XW C】=新闻YJ，如图7所示。

图7 调音台矩阵RM52内部的监测母线举例

根据预先设定的优先级（MADI信号最高、AES次之、应急信号YJ优先级最低），设定不同的逻辑触发时间（例如MADI光纤信号电平持续低于-40dB达8s以上时，送出一个逻辑信号，AES信号设置为7s触发…），即可完成基础逻辑量的构建。

利用这三个信号之间的逻辑关系组合可以得到两个关键的逻辑量XW A、XW B，如图8所示例。

图8 逻辑组合举例：高级逻辑XW A=A B

如逻辑【XW A】成立，则表示新闻频道的MADI信号丢失而AES正常，触发跳转到AES信号的“启动”逻辑量激活。同理如逻辑【XW B】成立，则表示新闻频道的MADI信号和AES信号均丢失，触发跳转到YJ信号的“启动”逻辑量激活。

采用DHD系统Toobox5配置软件提供的“输出功能”【Output Functions】，最终将状态机的理论构想嵌入到了矩阵内核（DSP+高速MCU），实现了无人值守智能化自动切换备信号，切换判断延时时间误差为ms级；并能保证，在信号恢复后，按优先级设定回归到初始状态（default实质上就是逻辑A，默认状态是使用新闻频道的MADI信号），并保证无逻辑死区，如图9所示。

图9 智能切换的输出功能实现

2.2 RM520-015逻辑状态监测和手动控制面板

音频矩阵系统RM520-015控制面板的加入保证了矩阵在自动选择的同时，还拥有最高优先级的手动切换功能。同时融入了实时监测自动跳转状态的功能，如图10所示。绿色指示表示自动切换，手动按键后变为红色，为手动切换，进一步提高了矩阵系统安全性。

图10 音频矩阵逻辑状态监测和手动控制面板

音频矩阵系统RM520-015触摸屏控制器上，我们增加了“10+2”备用机房一键手动切换，以及总控直接接管频道和直播通道两项功能。前者保证了在某直播机房出现无法恢复的重大突发性故障时，能快速切换到备用机房BY播出。后者通过直通键【PASS】提供了在重大新闻事件直播时，由总控矩阵直接接管任意频道播出路由的能力。

如图10所示，在正常运行过程中，这套音频矩阵路由“手自一体”切换系统经受住了考验，极大地降低了全台停播率。据统计，矩阵启用两年以来，停播率低于国家甲级水平。这套矩阵控制系统是完全嵌入式的，在配置完成以后脱离PC机能够独立运行，响应时间快（毫秒级），作为核心音频部分的预警和处理起到了重要作用。

3 智能总控系统联合反馈控制部分

通过上面两部分的阐述，对智能总控系统及原生DHD调音台矩阵系统逻辑会有更加深入的理解。

若某一时刻新闻频道出现停播故障（MADI、AES信号丢失）并且一播八（YJ信号）处于死机无音频输出状态，此时该频道处于停播风险最大的时刻。此时，DHD音频矩阵系统首先启动，检测到新闻信号MADI丢失8s自动跳转至AES，AES再经过7s无信号跳转至一播八工作站YJ。此时YJ无信号，则DHD系统直接触发一个逻辑状态量，通过GPIO送给智能总控系统ESM-888,采取TTL电平模式。

智能总控子系统在收到逻辑状态后，首先将经ESM-888采集到的故障信号进行分析，并与“专家库”比对，得出停播原因是机房无信号导致。“专家库”内置解决方案，立即通过红色字体显示在大屏告示站上并附语音提示。

由于DHD自动切换未能实现停播解除，则告示站服务器会立即弹出提示框显示是否一键切换该频道至总控应急信源（硬盘播放机）。点击确定后，智能总控系统又通过ESM逻辑控制器直接控制音频矩阵，将频道信号切换到总控应急信源播出，实现一键解除停播问题。

播出应急处理后，工作人员再逐一检查播出机房和总控机房的设备和人员情况，能最快速度解决停播问题，将停播时长降到最低。

总结

一般而言，评估一个系统的性能需要从其实用性来出发，恰到好处的解决用户问题才是最重要的。“专家库”结合智能总控系统和音频矩阵控制系统的优点，通过人工和软件的双重判断来保证故障处理的准确度。软件界面提示预警处理方案，然后人工手动确认方案可行性，一键完成故障的应急处理，降低了故障处理的时间和错误性，对于提高安全播出的可靠性和及时性，有较大帮助。

“人工智能”的核心在于能够根据实时环境的参量变化而自动调整系统状态，维持自身的安全和可持续发展性。随着科技的进步，只会有更多智能化、高精度的设备加入到总控系统中来。我们应该发掘各子系统的优势和长处，并通过细致分析和系统整合，将其构建成一个能根据各种不同的情况自动处理的开放式反馈控制系统。利用故障信息的状态化，通过逻辑量的构建将故障状态仿真到逻辑系统中去，能够实现故障分析处理的自动化，大大降低人工操作处理的时间，提高工作效率和准确度。另一方面，人工手动决策和操作还是必要的。任何逻辑系统都存在没有考虑到的变量部分，同时存在系统故障及误判的可能，所以我们设计了将特别情况经过弹窗提示，需要人为手动确认才可以进行。这样的“人机”双保险，电台优质安全播出才会有坚实的保证。

审稿人：孙生和 内蒙古广播电视台 正高级工程师

责任编辑：王学敏

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张 剑 湖南人民广播电台 工程师