四川广播电视台应急切换系统浅析

王 燎 毛 宁

安全播出是电视台生命线，近年来，广电总局对电视台安全播出要求越来越高，国家新闻出版广电总局62号令的颁布更是对安全播出做出了更高更明确的要求，要求省级以上电视台及其他播出上星节目的播出应达到一级保障要求，安全播出年度运行指标应满足停播率必须≤5秒／百小时。在重要保障期间重点时段，3秒以上为重大播出事故。播出质量的好坏直接也影响用户的收视效果，为此保证电视安全播出是每个播出值班人员的崇高使命。

1 四川广播电视台应急播出现状

四川广播电视台现有的14个电视播出频道集中处于同一播控机房，统一运维及系统备份包括4个高清频道，10个标清频道。目前的播出频道按每两个频道划分为一个播出组，每个播出组中的2个频道共用2台OMNEON视频服务器、2台MIRANDA播出切换台机箱以及1台切换台面板。频道的台标和高清标识由切换台内键叠加，不使用台标机。主要应急操作使用2选1开关、快捷面板和切换台面板完成。

由于原来的系统建设，目前采用的末级PGM信号的多画面监看，仅在主路上有一台单路安徽现代信号监测设备，标清使用DVE-101高清使用HDE-1000，该设备对异态进行告警，由值班人员人工判断是否进行主备倒换。

1.1 监测方式单一，虚警较多

仅对单路的声音过低、声音过高、静音、静帧、黑场、彩条等进行告警，没有比对信号是否正常，致使监测灵敏度低导致虚警较多，容易使值班人员产生习惯性麻痹。

1.2 响应受到制约增加了处置时间

播出值班普遍面临应急复杂，监看多的现状。当出现单路故障时，如果由人工应急倒换到恢复正常播出，处理时间难以达到5秒以内。所以，迫切需要借助一些新技术、新方法来提升业务管理效率和质量。

1.3 缺少分析手段

没有出现异态时的应急操作记录、故障信息和故障画面等方面的资料，不利于分析故障原因。

2 应急播出构架设计

为进一步加强安全播出，通过硬件软件对末级主备PGM的信号进行实时检测、比对及异态监控，对结果进行逻辑分析判定，根据自定义预设处理方式进行自动报警，达到条件自动控制2选1倒换开关进行信号切换，同时对所有告警和切换进行收录。最大限度降低故障影响，提高播出系统安全。

2.1 系统设计原则

系统对主备末级SDI信号，结合视频检测和音频检测，对每一路信号进行实时异态判断，将主路PGM信号与备路PGM信号化为一组进行视频比较和音频比较，比对结果进入分析系统判断，按照预定策略对播出系统的状态自动进行声光报警和智能倒换，直观给播出值班人员定位故障，展现播出系统的故障情况，降低人工干预的不确定性，达到快速准确应急处理，缩小故障影响范围，改变传统模式中需要依靠值班人员快速判断和反应来应急处理的模式，改变常规播出系统中“多键应急”为“自动倒换”，提高系统的安全播出水平。

应急切换系统以现有播出系统为主，本系统的定位为安全播出的辅助系统。当本系统出现故障时，值班员仍可通过应急操作面板完成应急操作，且屏蔽本系统对于应急倒换开关的所有控制指令，保证本系统对业务系统的影响减小到最低，确保安全播出。

2.2 系统结构

该系统由采集模块、比对平台、逻辑分析平台、告警展示平台、收录平台和切换面板构成（见图1）。信号检测采用分层的架构，受检测和比对的信号接入一致性比对系统的信号采集模块，进行实时的检测、比对、分析和报警。同时，根据产生的报警严重程度进行报警展示和自动应急切换处理。

图1 应急播出构架系统

2.2.1 信号比对平台（见图2）

视频信号比对是指在给定的延时范围内，比较视频信号一致性的技术。视频检测基于画面内容比较的一致性检测方法，通过该方法可以测量出视频信号之间的延时和异态，从而可以进一步得到视频信号的状态。

图2 信号比对平台

音频信号比对是指在给定的延时范围内，比较音频信号一致性的技术。音频检测基于波形匹配的一致性检测方法，通过该方法可以检测两段音频是否一致和异态，从而可以进一步得到音频信号的状态。

2.2.2 逻辑分析平台（见图3）

逻辑分析，主要任务是接收采集到的异常和报警，按可配置的逻辑做出判断，最终得出合理、准确的结果。

图3 逻辑分析平台

报警与应急提示策略，系统通过对采集的信息进行分析，对相关信号进行可配置的逻辑运算，实现逻辑运算与系统程序代码的分离。

2.2.3 告警展示平台

在该平台上值班人员能直观看到节目画面，能实时展示检测比对频道的故障信息。报警信息通过语音、声光、图形直接展示。告警展示平台基于物理位置的情况可以2频道共享也可以单独使用。

2.2.4 收录平台

实时收录比对点信号的视音频录制，同时对多画面大屏进行收录。当出现故障后，可以通过收录平台及时记录故障真实情况，大屏信号的收录可以判断故障的具体位置，对事后事故的定位分析有积极作用。

2.2.5 切换面板（见图4）

图4 切换面板

可直观显示线路技审检测结果，并根据不同的异常态提供不同的颜色、蜂鸣器报警提示。

3 应急切换系统（见图5）实施

由于四川广播电视台的播出频道为在播频道，在线施工难度大，不利于安全播出，为此该系统的建设只能在检修时段进行，施工时间短、时效性要求高。对于设备的上架和线缆铺设在基于安全的条件在非黄金时间段进行，在每月检修时段集中布线。系统将每2个频道划分为一组，可单独或共享使用分析和比对服务器。本期应急切换系统部署在9个频道共24个比对点，分别使用5台比对、告警展示服务器和4台收录服务器，除卫视标清频道单独使用外，其他都是2个相邻频道共用一台比对服务器。

3.1 信号检测和比对点需求

本系统的信号检测和比对信号数量：总数24个点（见表1）。

3.2 系统拓扑图

3.3 系统示意图

图6为系统拓扑图，图7为系统示意图，从这两幅图中可以清晰看出系统各个部分的具体情况。

3.3.1 信号检测软件QCTService

负责对采集卡上来的源信号进行技审结果、比对结果、主备延时实时检测；检测类型视频包括：信号丢失、静帧、黑场、彩条、类似彩条、单色、台标异常、字幕异常等故障情况。音频包括检测出静音、音频过高、音频过低、音频反向等异常情况。同时，将接收到的视频信号转发给客户端。

3.3.2 消息处理软件CDVHost

负责接受信号检测根据场景设置来汇总技审、比对和延时的消息，并把结果发送给客户端；同时，把技审的结果发送给面板报警，并根据这些消息判断是否切换到备路，如果需要切换会发送切换命令给面板进行信号切换。

3.3.3 UI告警客户端

负责显示视频信号、技审结果、比对结果、延时量并且通过语音报警（见图8）。

3.4 告警、切换阈值设置（见表2）

4 实例演示

当主路信号异常，qct会把技审信息发送给CDVHost，CDVHost根据判断主路异常且主备不一致，达到切换条件的，就发送指令给面板进行切换（见图9a）。同时，如果没有达到条件的，把信息发送告警平台。备路信号异常，仅发送报警信息，不做切换（见图9b）。

4.1 场景案例1：直播主链路音频丢失

在进行演播室直播时曾经发生如下情况：演播室送的主路信号没有声音，导致播出环节主路没有声音，备路声音正常；但当时值班人员专注于主路PGM画面监看，未能及时发现主路音频的异常情况。配置应急切换系统后，此类故障第一时间即可获得准确报警并自动切换了备路（程控模式），降低系统运行风险。

图5 应急切换系统

表1 各频道信号检测

4.2 场景案例2：主路视频故障

末级输出选择为主路时，当主播出视频出现故障，导致末级输出的信号故障，如此时备路信号正常，则应急切换设备立即自动切换到备路，并报警提示，在交互界面上可以看到自动倒换的提示，值班人员也可以了解自动倒换的原因，保证了故障第一时间的自动切换。

4.3 场景案例3：字幕机故障

由于主播出字幕机故障，导致主播出信号未能正常键入字幕，而备字幕运行正常。应急切换设备立即报警提示（手动模式），值班人员发现后立即将信号切换到备用链路，保证了字幕内容播出正常。

4.4 场景案例4：主、备路视频故障

图6 系统拓扑图

当主、备播出视频出现故障，此时末级输出的信号故障，应急切换设备不进行自动切换，会立即语音报警提示，在交互界面上可以看到主备路故障的提示，值班人员可以根据报警内容分析处理。

5 结语

随着技术的发展在播出过程中一人值守一个频道，逐渐演变为一人值守多个频道，传统依赖于值班人员发现问题，已经不能满足生产需求，应急自动切换系统会在关键时刻准确及时地减少事故处置时间，也减轻了一线值班人员的工作压力。通过引进信号比对、信号异态检测、检测结果判断分析等手段，该系统实现了对播出末级信号异常的自动发现、快速告警，过滤并自动处理，有效避免了播出事故发生，提高了播出安全性。

图7 系统示意图

表2 告警、切换阈值设置

图8 UI告警客户端

图9 主路异常，自动倒换备路

图9 b 备路异常，主路正常仅报警，不做切换