演播厅集群统一监测系统之构建

王诚 胡启兴

[摘要]介绍浙江广电集团国际影视中心根据演播厅集群统一监测的应用需求，设计并实施了监测系统方案，可实现舞台机械、电力、环境的实时监测。

[关键词]浙江广电集团;演播厅集群;舞台机械监测;电力监测;环境监测;统一监测

文章编号：10.3969/j.issn.1674-8239.2019.07.013

浙江广播电视集团（以下简称“浙江广电集团”）国际影视中心是国内屈指可数的大型演播厅集群之一，演播厅集群总建筑面积约为90000m²，由8个大小不一的演播厅组成，分别是2500m²演播厅、1200m。演播厅、2个600m²演播厅和4个280m²演播厅。该影视中心曾为大量知名的综艺节目提供录制平台，如浙江卫视的《王牌对王牌》《中国新歌声》《我就是演员》、腾讯视频的《创造101》等。演播厅完备的功能性和适用性，以及绿色、健康、舒适的环境、配套齐全的周边设施是众多重量级综艺节目选择在此录制的重要原因。

基于对市场化运营的考量，浙江广电集团提出绿色、安全、高效的节目录制宗旨，确保人员安全、演出安全，借助互联网新技术提升节目录制效率。对于一个体量如此庞大的演播厅集群来说，一个统一安全的监测系统是确保整体安全高效运行的必备条件。

1应用需求分析

浙江广电集团国际影视中心是一个综合影视后期制作基地，在演播厅的设计建设过程中，每个演播厅的机械系统和电力系统都配备了相应的监测系统，分别放置在各个演播厅的机房中。其中，2500m²演播厅的灯光吊挂系统由136套单点吊机、52套水平吊杆和85套上收缆装置组成;1200m²演播厅的灯光吊挂系统由49套旋转吊杆和52套水平吊杆组成;600m²B演播厅的灯光吊挂系统由60套水平吊杆和“日”字吊杆组成。这三个演播厅分别由三家不同的公司设计、施工完成;每个演播厅都具备对各自演播厅的机械状态，负重载荷，供、配电力系统进行相应的监测，同时这三个演播厅也是本次演播厅集群统一监测系统应用的目标对象。

在演播厅投入使用的过程中，发现以下几个问题影响着演播厅的管理效率。

（1）每个演播厅的监测和操作都是独立的，规范不一，无法进行集中管控和统一调度，管理分散。

（2）在各演播厅对应的导控室内只能监测灯光系统，机械系统和电力系统的监测需到演播厅的马道或者栅顶上进行查看，费时费力。

（3）每个演播厅的电力监测、机械监测系统都是独立的局域网，相互之间不能通信，技术分控中心作为核心的管理和控制中心，无法有效获取各个演播厅的监测信息。

（4）目前，浙江广电集团国际影视中心各个演播厅未配置环境监测系统，无法掌握室内环境的信息。

根据上述的演播厅现状，对演播厅集群统一监测系统有以下需求。

（1）室内环境监测

在2500m²演播厅、1200m²演播厅、600m2B演播厅中配置一套完善的环境监测系统，管理人员可以在2500m²演播厅导控间、也可以通过移动设备，实时查看所有演播厅的大气环境参数（包括温度、湿度、二氧化碳浓度、甲醛含量、TVOC浓度、大气压、PM2.5）。当环境参数超标时，会报警提醒管理人员。

（2）舞台机械监测

通过TCP/IP网络，集成不同舞台机械厂家的舞台机械设备（吊杆、吊机等），统一在2500m²演播厅导控间进行实时监测，也可以通过移动设备在各演播厅内实时监测设备运行状态。当机械运行出现故障时，能在第一时间以报警的方式通知管理人员。

（3）电力监测

通过TCP/IP网络，将2500m²演播厅、1200m²演播厅、600m²B演播廳的智能直通柜监测数据汇聚至2500m²演播厅导控间，电力监测内容包括电流、电压、功率因数等运行参数。除了在2500m²演播厅导控间统一监测外，在各演播厅都可通过移动设备查看电力监测信息，当电力参数异常或者产生电力故障时，监测系统会产生报警。

2方案设计与实施

监测系统平台所需要监测的内容有三部分，室内环境监测模块、舞台机械监测模块、演播厅电力监测模块。

根据需求，核心部分采用LAVMNET异网同传技术，结合现场的实际情况，参考国家/行业的设计规范，对浙江广电集团国际影视中心演播厅集群设计了统一监测系统平台。

整个系统基于TCP/IP网络进行搭建，在每个演播厅分别安装环境监测模块，并集成现有的机械监测模块和电力监测模块，组成系统的信息采集端（图1）。通过TCP/IP网络（采用LAVMNET协议），将数据上传至统一监测系统平台中进行处理和分析，实现对演播厅的环境、机械、电力的监测功能。除此之外，系统还可以实现集中管理、异常报警和日志管理的功能。

由于每个演播厅各个系统的信号都是独立环网，每个演播厅的网络也是相互独立的，相互之间无法访问。那么，在统一监测平台上如何去访问各个演播厅的子系统数据呢？为解决这个问题，在每个演播厅中都配有独立的路由器，针对不同的系统划分不同的网络。在路由器设置中，只允许特定网络主机才能访问数据，且采用单向传输。这样就能保证演播厅内的数据不会被其他网络的主机访问到，确保演播厅的各子系统的运行安全。

统一监测平台分为四大模块，室内环境监测模块、舞台机械监测模块、演播厅电力监测模块、监测系统平台模块。

2.1室内环境监测

环境监测包括五大功能模块，环境监测项目、环境监测热力图、环境状态、环境监测实时数据提示、环境监测历史数据查询。环境监测项目有PM2.5、甲醛、温度、二氧化碳、TVOC、大气压、湿度。

2.1.1监测内容

在节目录制过程中，会有多次的拆装台，舞美安装过程的装修材料可能会带来各种有毒有害气体。由于人员密集，是否会对空气质量产生影响;二氧化碳浓度、甲醛含量、TVOC浓度、大气压、PM2.5等，是否会给现场人员带来身体损害等，这些都是需要监测的对象。

2.1.2监测点布置

根据各演播厅功能、面积和装修情况，进行室内环境检测项目及检测方案的制定。根据HJ/T 167-2004《室内环境空气质量监测技术规范》的化学性检测布点原则，结合演播厅的使用特性（随着节目的改变，舞台、灯光的布置、吊杆的位置都会发生相应的变化，为避免干扰舞台的布局，环境检测仪不能在演播厅常规地点安装布置），将监测点安装在栅顶层。三个演播厅的栅顶设备层共安装19个环境检测仪，分别是2500m²演播厅9个、1200m²演播厅5个、600m²B演播厅5个。

环境检测仪的数据通过485信号线输出，再通过信号转换器转换成TCP/IP信号，使用超五类网线统—接入交换机中。

统一监测系统平台部署在2500m²演播厅导控间内。三个演播厅的环境监测信号通过网络双绞线汇聚至导控间的路由器，并将数据通过无线传输给监测系统服务器。路由器发射WIFI信号覆盖2500m²演播厅导控间，可以让移动设备接入监测系统，就地查看监测信息。

监测服务器通过程序对数据进行处理和分析，将结果通过视频线传输至三屏显示器，实现实时监测。

2.2舞台机械监测

舞台机械监测是针对演播厅内吊杆机械的信息状态进行监测。在卷扬机上面有一个监测吊杆状态的仪器为变频器。所有吊杆的状态变化数据由变频器进行监测和反馈显示。

2.2.1监测内容

舞台机械监测需要对舞台机械设备的参数进行严格精确的数据监测，包括变频器就绪、变频器通信故障、变频器超速报警、变频器故障、变频器制动电阻过热报警、吊杆当前位置、吊杆超程范围、吊杆松绳、吊杆乱绳、吊杆上限位、吊杆下限位、吊杆运行信号、吊杆载荷报警（重量传感器）、吊杆切换等。针对每个演播厅的不同设备情况，根据实际需要对部分舞台机械设备参数进行监测。

2.2.2模塊结构

舞台机械监测模块直接利用现有舞台机械设备的监测设备和网络进行数据采集，利用三个演播厅都已经配置完善的机械监测系统，通过原系统的网络接口，获取舞台机械的监测数据。通过网络接入环境监测的汇聚交换机中，完成机械监测模块与统一监测系统的数据对接，实现对舞台机械的监测需求，达到预定设计功能（图2）。

数据交换说明：数据从现有舞台机械监测系统中获取，通过各演播厅系统控制点提供的网络接口，将现有三个机械监测信息集成到本方案中的环境监测网络上。鉴于各演播厅由不同的厂商进行设计建设，而LAVMNET协议包含OPC（OLE for ProcessControl，一个工业标准）方式，因此与机械系统对接采用OPC方式。

2.3电力监测

电力监测是针对演播厅内智能直通柜的信息状态进行监测，包括电流、电压、风扇主要的监测数据。如果超出正常的范围值，就会立即报警，提示用户。

每一个直通柜后面有最多96个分通道。每一个通道都会有具体位置和监测值。

直通柜的数据监测项为总电流a、总电流b、总电流c、总电压a、总电压b、总电压c、风扇等监测数值。直通柜通道监测项为水平、电压、空开、负载、温度。

2.3.1监测内容

电力监测可根据演播厅情况，对总线路和支路情况进行监测，需监测的设备及其监测内容见表1。

2.3.2模块结构

类似舞台机械监测模块，利用现有电力设备的监测网络进行数据采集，实现电力监测需求，达到设计功能。

数据交换说明：三个演播厅都有电力监测系统的信息点位，通过网络双绞线接入环境监测系统路由器，实现现有电力监测设备与绿色演播厅集群监测系统的数据对接，电力数据采用的是Modbus_TCP方式，完成对演播厅电力的监测功能设计。

2.4监测系统平台模块

监测系统平台模块主要有以下功能特点。

（1）安全监测模块，主要包括环境、舞台机械、电力的实时监测，安全日志管理等。

（2）开放系统管理及配置模块，对满足开放通信协议接口的声、光、视、械等舞台子系统进行统一配置管理，随时了解各系统运行状况。

（3）设备监测与管理模块，是针对舞台设备的维护与监测管理界面。例如设备的购买情况、厂家信息、保修状态、维护历史、使用情况、操作者信息等，以及记录设备的错误历史。

3应用效果

浙江广电集团演播厅集群统一监测系统，自2018年5月安装调试完成投入实际应用后，实现了对三个演播厅的机械吊挂、灯光配电和空气质量进行在线实时监测及安全报警，可以直观地对演播厅的空气质量、温度、湿度、每个吊点的动态负重载荷、演播厅电力总负载和所有灯光回路的电力负载做到实时监测;通过网络，可以在同一个地点对三个演播厅的机械、电力和环境的状态进行集中监测，同时可以通过移动终端在各个演播厅对系统进行流动监测。根据监测系统生成的数据报表，可以详细了解每一档节目的电力荷载情况、栅顶设备层承重数据、吊点分布状态等，为之后节目的灯光、舞美系统提供准确的数据支撑。

浙江广电集团国际影视中心是全国第一家建立起统一监测系统的演播厅集群，经过一年多的运行与调试，基本达到设计效果和预期目标。该监测系统将环境质量、吊点的动态负重载荷和电力负载数据三个原本独立运行的系统整合为一个统一、融合的平台，不仅达到数据的共享、实现三大系统资源合理配置和统一调控，还极大地节省人力、物力和空间使用。特别是在节目制作过程中，这种统一协调能在最短的时间内满足不同节目样态的随机切换，高效满足各类节目制作的不同需求，为业内提供了宝贵的先行经验。