广播电视信号综合监测系统的设计与应用

王 琦

（国家广播电视总局哈尔滨监测台，黑龙江 哈尔滨 150000）

1 数字时代广播电视信号监测的难点

随着移动数字时代来临的到来，广播电视信息传输接收方式发生革命性变化，信号监测也发生了改变。与传统模拟广播电视信号的传输监控方式要求不同，数字信号网络传输对信号监测处理系统功能提出了一系列更高的技术要求。很多国内大型综合性的地市级广播电视台、有线台、发射台承担着区域内地方广播信号网的播出和传输工作。传统电视的网络传输及监测分析方式，显然无法有效满足现在整个数字电视信号传输和网络传送中对视频、音频内容及其他视频数据质量方面的全面监测要求。因此，就必须尽可能采取多种冗余复用的传播的方式，保障内容传输的相对可靠性。这就必须优化传输路径，提高传输效率，保障信号的有效传输与接收[1]。

2 系统设计总原则

广播电视网络综合监测系统，主要是对广播和电视节目的安全稳定播出、有线与无线信道的可靠传输、网络和视听服务反馈等情况进行有效监管评估，具有设备先进、功能齐全、反应快捷、数字化、网络化、高度集成、自动化、智能化等优点。广播电视监测系统经历了从无到有、半自动化、自动化到人工智能化的发展阶段，现已成为各级广播电视监测中心了解广播电视频道播出情况和覆盖效果，完善广播电视运营系统自我监管机制的不可或缺的部分。全国广播电视监测网由地方市级监测站、省级监测台及中央级监测台组成。

（1）使用可靠性。系统所采用的技术与设备都必须稳定可靠，可以确保系统在长时间内连续工作的稳定性与有效性，并且设备检监测指标保持精确、信息传输与处理及时，特别是前端实时同步上传服务器的实时数据信息要保持稳定可靠，能够基本满足长期无人实时值守、远程监控维护等管理需要。

（2）安全性。系统要具有稳定有效的网络软硬件的安全和防护功能；具有完整合理、可靠高效的网络访问与权限管理设定等功能配置；具备自动对客户端系统进行用户身份的鉴别、访问行为控制、安全审计等特殊功能。

（3）自动化。系统可以通过专门对中心的信号网络系统做一个标准时间，对整个的业务系统时间统一进行发布，实现各个节目制作设备、信号传输设备、数据存储设备、网络设备、播出设备的同步监测与管理，数据实时的采集。此套系统同样也能够通过对台站设备中的发射控制设备、动力系统、动环传感器、链路设备、安防和摄像头监控等相关系统设备，做好实时自动化监控数据的采集存储和统计分析的工作，做好实时监测，完成数据实时呈现、切换与控制及故障处理，并且同时支持系统对核心设备系统的实时控制状态以及控制参数等进行及时调整，贴合广电台站智慧管理运维需求。

（4）简洁化。系统终端访问管理方式采用B/S架构、模块化系统设计，各个访问终端均不用重新安装其他软件，不用单独进行网络配置，可以直接通过网页浏览器登录访问系统，同时，系统界面较为友好简洁。

（5）开放性。系统本身应保证采用标准的接口协议标准和开放式的操作系统、开放式的网络结构以及协议，确保对第三方应用无缝接入，通过支持多种协议做好网络互联工作和文件互连传码工作，实现整个系统能够具备一定的可移植性。

（6）扩展性与兼容性。系统设计采用了模块化的设计理念，结构上必须要具备业务升级扩展能力，能适应智慧广电系统本身快速发展需求；系统在整体建设上必须满足对智慧广电安全监测工作需要，随着新技术产品的发展，具备相关的扩充性[2]。

3 系统架构

3.1 用户侧

广播电视的播出内容管理工作中的保密性，要求系统保证内容接入者的绝对可靠性，必须确保用户在对信息快速获得上的使用及时性。可以考虑通过移动终端VPN访问企业公共云网络资源来实现数据交互。

3.2 台站侧

台站侧设备的监测功能主要是对台站系统中的制作、传输、发射的广播电视信号做实时动态式的监测。在这个过程中，根据各个部门业务系统不同的技术特点，不同的信号制式，采用相应的技术手段和设备采集所需的特定信号，包括音视频射频信号、组播信号、卫星信号、微波信号、网络光纤信号等，将信息以专网或虚拟专用的加密传输通道共享到数据中心。

3.3 数据中心侧

数据中心侧是系统的核心，可以有效控制用户侧终端内容的显示，在整个系统架构中始终处于核心位置，是一切内容的提供和自动化工作的控制中心。要求持续不间断地处理相关数据，所以消耗电源功率相对比较大，同时设备要求有一套较为先进完整可靠的机房基础设施，要求机房布置必须专业可靠。为了保证数据中心系统后续服务规模的高扩张性，后续的设备能力和扩容速度以及对系统容错性要求，数据中心系统可以直接使用安全性有保障的云架构来进行虚拟化实现。

3.4 用户认证服务

由于广播电视综合监测系统涉及广播电视业务系统的工作信息，对管理用户的认证服务必须确保安全可靠与可追溯性。无论是通过系统内部网络登录的用户，还是应用个人终端通过VPN网络远程登录的用户，其认证方式应该采用统一的标准，确保系统的安全性。用户认证除了传统的用户名、口令方式，还应至少需要一种其他的认证方式，包括但不限于生物识别技术、短信验证码、动态口令等。

3.5 监控管理

（1）环境监控。环境监控技术包括感烟监测、浸水/漏水情况监测、温湿度环境监测。通过系统配备的烟感传感器可以进行机房周边的烟雾情况在线监测，同时能够将环境监测指标数据上报到监测平台管理系统；配备的水浸传感器专门用于现场监测机房进水渗漏的变化情况，主要用于对台站各传输系统设备附近、地沟、其他雨水易渗透的区域进行现场监测；配备的温湿度传感器系统主要布置在台站中心机房，用于随时监测技术用房周围的实时温度和湿度，保证技术系统正常运行[3]。

（2）电力监控。为了更准确地对动力系统参数进行监控，台站区域内现有高压线路系统使用的主配电柜、稳压柜、UPS辅助电源、发电机柜等高低压电源输出设备，当系统外部设备供电异常或系统出现意外停电报警现象时，可实现台站对柴油发电机远程开机，保证台站短时间内供电不间断，支持系统将报警系统信息传输到远程平台，可实现台站实时运行监控状态。

（3）安防监控。通过系统在各台站关键控制点位置安装的高清数字摄像头阵列，对各个台站及周边环境数据进行全天候、多方位、高精度的实时图像采集，将采集记录通过计算机网络逐级回传到监控系统平台。基本参数系统平台可以实时远程采集存储资料，并能查看监控台站及监控周边网络环境等的监控实时动态，同时系统支持当台站内部及监控周边网络环境中出现非法入侵等系统异常运行动态时可进行系统报警与提示。

（4）内容监管。实时自动展示规定时间段以内各级广电播出机构频率时段的频道栏目表，也可以自动通过对节目片头以及节目片尾词进行自动地识别，根据所属地域、播出机构、频道、分类来选择日期进行定制化展示[4]。在选择其他栏目时，可以实现自动定位、录音播放以及录像播放等特殊功能，也可以展示关键帧、文字及翻译等，防止出现一些敏感的信息或者违规信息，自动对用户选择后的所有节目都做好审核记录和审核评议。可通过智能勘查和录音录像等形式来进一步对其他卫视非频道自办类节目内容做好跟踪监督管理，并且重点检查其相关节目关键帧、文字的翻译是否有违反法律的信息和敏感政策信息，甚至是严重违规信息，定期对被选定节目做好跟踪评议工作以及审核等。

3.6 运行指标监测功能

通过高速以太网交换机系统和高速千兆以太网数据传输专线，可以从数字广播电视地面发射系统的机房，采集地面监测卫星终端数据记录的各种数字广播电视卫星微波发射机的运行情况与设备状态参数、各类监测传感器信息（包括信噪比指标、载噪比指标、信号载波峰值功率、音视频调制信号信息参数、数字加密系统的制式版本工作信息等），可以将数据信息接入分平台系统发射台统一监管运维监测板。操作检测人员能通过一套安装集成在平板电脑显示器上运行的监测控制系统，直接对发射监测板设备进行智能控制及管理，查看每一台数字广播电视发射机上的总发射接收功率、反射接收功率、频率特性、失真度、温度指标等综合技术指标，查看监测信号源系统和发射监测系统链路的运行控制指标，查看整个发射测控机房系统的综合运行技术指标[5]。

3.7 指挥调度功能

分平台系统能够通过手机短信的方式，将上级主管部门的应急指挥调度指令、预警信息和各个发射机的播出异态、环境动力报警信息，及时通报给各安全播出责任部门相关负责人。

4 广播电视台传输信号综合监测系统

4.1 音视频信号传输质量监测

在各地进行有线无线广播电视信号网络建设及验收过程中，需要加强对地面广播音视频信号网络及传输设备效果的监测，要能够及时准确地对播出音视频信号网络的干扰信号内容加以识别筛选，把对网络上各种可能容易产生的音视频异态信号和其他非法视听内容进行有效过滤。音视频质量安全实时监测系统监控的基本内容主要是视频内容，包括节目视频播放信号中断、视频内容丢失、音频信号内容丢失、音量值过高、音量值过偏低、黒视场、彩条、静帧。信号异态性检测手段比较普遍，常见和存在隐患的音视频检测问题特征类型有音频信号解码错误、视频帧数据丢失、音频杂音、视频彩场、视频黒场、音量值过高、音视频杂音波形异常等[6]。要想真正解决所有音频技术问题，可以逐步研究采用音视频全数字化处理的信号异态性监测设备，以新技术方法来切实有效提高音视频信号监测系统质量。可以通过先在视频监控报警信号中自动筛选设置报警门限，其功能包括增加报警音量门限和报警时间门限。

4.2 监测系统的集中管理

任何系统如果不能够集中地管理，最终都会影响到整个系统的可用性，因此，建立一个集中管理平台显得格外重要。集中智能化运行调度管理服务平台系统还具有多项集中一体化调度运行系统配置与服务配置功能，包括调度信号配置和管理配置功能、大屏信息显示系统配置和服务设置功能、报警监测系统任务设置与管理服务功能、设备配置任务管理和配置管理功能、节目系统配置服务管理设置服务配置功能、监测调度系统任务管理与配置和服务设置功能、运行系统路径图服务设置及管理功能[7]。系统平台可以实现直接或采用完全基于B/S架构系统的设计及开发的模式，支持来自各种不同系统级别权限下的所有用户登录，支持对来自整个后台监测及分析的平台系统的全局所有用户数据的进行实时访问。集中的后台数据管理系统平台系统还支持后台对平台全局及各类用户业务数据的实时访问进行分析，生成报警和异态数据分析表等，还能够对故障设备进行分类。

5 结束语

本文对广播电视信号综合监测系统技术特点进行了系统阐述，分析了广播电视信号综合监测系统的设计原则、系统构架，各组成部分所需应用的主要技术和实现方法，讨论了综合监测系统技术方案的整体优化措施。■