广播电视发射台站音视频信号监测系统设计与实现

广播电视发射台站音视频信号监测系统
设计与实现
摘要：本文针对广播电视的安全构建了一种广播电视发射台站音视频信号监
测系统，结合系统不同运行需求，进行相应的模块设计与测试，并对不同模块的
运行性能进行分析，运用视频传输质量监测技术将节目数据信息统一转变为网际
互连协议格式的数据，利用计算机软件对大量信息进行统一监测与分析，从而实
现对音视频信号的自动化监测与报警。

关键词：广播电视发射台站；音视频信号监测系统；信号采集
引言：
当前网络媒体及自媒体的快速发展，要求针对广播电视的节目制作与运行构
建监测管理系统，同时要将广播电视信号的技术指标，贯穿广播电视节目制作的
整体过程中。

传统技术人员监测运行过程中存在着一定的局限性，需要耗费大量
的时间，且监测数据结果不一定准确。

笔者根据一种计算机软件智能监测的信号
系统，能够对广播电视发射台站的音视频数据进行收集与监测，对数据进行故障
诊断与分析，显著改进了原有人工监测系统运行效率不高的问题，能够显著提升
广播电视信号传输和播出质量。

1系统设计概述
笔者在设计发射台站音视频信号监测系统时，将该系统运行中的实际情况与
具体需求相结合，能够实现对不同编码标准的音视频信号的高效处理，也能够实
现对异常运行信息的自动报警。

由此针对系统运行情况设计了可视化的运行操作
方式，其能够同时处理不同形式的各种音视频信号，并对用户使用情况设置相应
的管理权限和人性化的组织管理方式。

在设计系统运行中的网络拓扑结构图时，
笔者对系统运行中的各项功能进行细化分析，并对运行任务进行分解，结合据台
站信号流程，设置接收天线、嵌入式音视频信号采集板卡、主机等网络运行结构，
并在系统运行过程中承担相应的功能，设计接入层、汇聚层、服务核心层的布置方式。

在接入层中完成相关信号的采集工作，在信号源设备方面，主要有卫星接收机、同步数字体系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）设备、微波收发信机等，同时布置采用现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）芯片的采集卡。

汇聚层则收集系统运行中的各项数据，构成部分有华三通三层交换机、专用路由器，通过网际互连协议（Internet Protocol，IP）格式进行信号的转换与分析。

服务核心层的主要功能在于对大量的数据进行有效存储与查询，由此完成汇聚层连接通信工作。

2系统功能模块设计
2.1信号采集模块设计
信号采集工作是系统构建过程中的基础性工作，要完成信号源系统输入信号工作和台站实时播出信号的接收工作。

输入信号布置中采用了地面卫星接收与光纤接收两条线路，并分别配置了不同信源的备解调，线路实际运用过程中具备多种不同的格式，有较多的信息需要处理，要求硬件与软件设备的操作性能良好。

此次设计过程中采用了FPGA高速音视频处理芯片嵌入式采集卡，通过模拟与数字信号的方式，将大量的信息转变为传送流（Transport Stream，TS流），由此完成对大量信号的集中统一处理。

同时，该系统运用SNTV843M型无线电视监测板卡监测两路电视节目，设置H.264压缩作业方式，通过TS流的方式进行信号传输，采用SNR601M调频广播信号，针对信号管理设置87.5～108 MHz调幅广播频率接收范围，并在0～100％范围内进行调整。

将采样频率设置为32kHz、44.1kHz、48kHz3种，并对信号处理系统设置后续接口的扩展功能。

2.2信号监测报警模块设计
在信息处理过程中，为了保证信息的真实性与完整性，该系统需要构建监测方式，结合用户输入的信号阈值综合分析判断是否应当对信息进行报警处理。

在具体作业过程中，要结合信号阈值类型设置相应的报警类型，同时，在具体的分析过程中，要对大量的图像信号进行有效分析，包括图像静帧、视频过调制等，这些属于视频故障信号，音频领域层面的信号故障主要有音频偏移、音频过调制
等。

笔者针对大量的信号数据设置C#编程语言文件流（File Stream）类；针对
不同类别的数据信息设置不同的返回数值，分别对应不同的报警类型；针对检测
到的故障信息，给出相应的预警机制，并对大量信息进行有效处理，由此保证系
统能够有效运行。

2.3系统管理模块设计
笔者针对系统运行中的各项信息构建有效的管理应用模块对大量数据进行维护，并与用户的实际需求相结合，在实际管理过程中，将各种信号划分为权限管
理模块、用户管理模块、操作管理模块等，针对不同的管理模块分别设置不同的
管理内容。

在权限管理模块中，用户能够结合自身的需求和系统中的相关设计要
求等确定管理权限，这直接决定了该系统的功能运行范围和用户的登录信息等。

用户管理权限模块主要负责的内容为结合用户的具体身份设置相应的登录管理系统，包括用户姓名、账号、密码等，可以添加并输入新的用户，对原有的用户进
行有效管理，结合使用需要删减原有的用户，并对用户构建有效的管理与维护方式。

2.4监测数据查询模块设计
针对系统实际运行情况，笔者根据相应的数据分析模块与信息监测查询模块，按照信息查询中设计的条件与指令在系统中能够得出相应的数值。

系统运行过程
中主要的监测对象与数据为异态录像数据、音视频信号正常录像。

当前，运用较
为普遍的一个组合方式为NET Framework 3.5版本中的LINQ to SQL，笔者针
对系统运行构建了一个对象引用管理的结构，针对大量的系统运行构建了语言集
成查询（Language Integrated Query，LINQ）数据库编程模型，将其中的语言
结构综合表示并转换为结构化查询语言（Structured Query Language，SQL），并在系统内部予以执行，使用LINQ to SQL针对数据执行结果进行有效分析。

3音视频信号监测系统测试服务器的配置
功能测试环节的环境与配置，可以从软件与硬件层面实现在软件相关层面的
布置过程中，要考虑并行处理能力与实时性要求，既要保证各项网络信息系统的
稳定性与可靠性，又要在信号处理过程中注意避免出现网络阻塞与冲突现象。

华
三通的三层交换机能够实现大量数据的有效过滤与处理，同时能够针对系统运行
构建支持主播与虚拟局域网。

网络服务器功能布置包括Nginx服务器、录像存储
服务器、应用数据库服务器3种形式，广播电视音视频往往具有较多的数据，在
存储过程中对存储硬盘空间具有较大的需求，为此设置4个千兆级速率的网卡，
提高网络信息处理能力。

4系统性能测试
相关人员可以运用仿真模拟系统对系统运行中的各项指标数值进行测试分析，并撰写测试报告，可采用服务器端测试与网络测试两种不同的测试方式，重点测
试系统运行中的并行处理能力与负载设备运行能力。

测试内容主要包括系统运行
中的疲劳程度能力、并行数据处理能力、响应速度等，可使用负载测试工具（Load Runner）对大量的数据信息进行分析。

对触发器运行情况进行检测时，
可以使用网络配置测试方式，将测试数据上传至计算机端运行客户端，并对大量
数据信息进行读取、接收与分析，全面分析不同频道中的音视频信号。

测试发现，100个用户进程访问所需要时间为97s，在并发进程时间逐渐增加时，响应时间
递增幅度会逐渐减小，此时系统运行逐渐趋于较为稳定的状态。

笔者通过对压力
测试结果进行分析后发现，该系统在高发状态下依然具备对大量数据进行处理的
能力，与传统人工监测方式相比具有显著的应用优势。

结语:
本文采用模块化的设计思想，设计了系统架构，由硬件对信号进行高速采样
和统一转码存储，由软件读取数据和分析处理，设计开发了一套广播电视发射台
站音视频信号监测系统，改变了无线发射台站单纯依靠台站值班员人工监听监视
广播电视音视频信号的模式，让值班员从繁重的监测工作中解放出来，提高了工
作效率，实现了信号监测系统的网络化，智能化，为计算机技术在广播电视信号
自动监测领域提供了参考解决方案。

参考文献：
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作者简介：刘真平，1971.1.15，男，汉族，新疆伊宁市人，中专。

主要研究方向：电力系统自动化。