浅论串口设备在福州广播电视台电视播控系统中的应用

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随着电子信息技术的进步，电视播控设备也朝着数字化、智能化、集约化飞速发展，设备间的信息传输也逐渐从串口通讯过渡到了基于以太网的网络架构上来。

尽管播控IP化是未来的大趋势，但在综合考虑当前技术成熟度，提高现有设备利用率等因素后，将传统串口设备转换成以太网设备，使之可以通过局域网进行控制，无疑是当下最经济、稳妥的解决方案。

[1]
结合福州市广播电视台当前实际情况，主要采用两种串口控制方式。

1.多串口卡控制方式
为了保证播出安全，对播出设备独占性要求较高。

本部门的播控系统采取了在主、备播出工作站上安装多串口卡，再将两路控制信号汇聚到大连捷成ECO-422-8倒换器上的方法，对播出端设备进行控制。

ECO-422-8 是一款专门针对 RS-232/422 信号的倒换器，具有 8路倒换通道，每路通道具有主、备两路 RS-232/422 信号输入、1 路信号输出，支持计算机通过 RS-232/422 通讯端口进行控制。

各主、备通道采用继电器进行倒换，每路通道的主路都支持掉电直通功能，倒换器的 8 路通道可通过机箱后背板的拨码开关任意设置为 GPI1与 GPI2 两组，每组具有专用的倒换控制按键和 GPI 控制接口，可以通过前面板 AUTO 按键的选择功能确定倒换器的控制方式，即选择本地按键控制或由 GPI 远程控制。

[2]可用于播出控制系统的主 /备播出工作站控制链路的倒换。

下面以新闻频道（1频道）为例，介绍播出端控制系统工作方式。

ECO-422-8倒换器每路通道的主路输入信号来自主播出工作站的多串口卡，备路输入信号来自备播出工作站的多串口卡。

倒换器8路倒换通道中的6路被使用，分别控制了主、备视频服务器，主、备播出矩阵，HDVTR-1和HDVTR-3高清蓝光录像机。

正常情况下主播出工作站控制着1套主视频服务器，1套主分控矩阵，HDVTR-1；1套备播出工作站控制着备视频服务器，1套备分控矩阵，HDVTR-3。

在其中一台播出工作站宕机的紧急情况下，可以通过操作GPI1与 GPI2编组按键，再配合节目播控软件，实现主（备）播出工作站单独控制主、备视频服务器，主、备播出矩阵，HDVTR-1和HDVTR-3全部6路通道的功能。

[3]这样主/备播出工作站就能互为备份，极大地提高了播控系统的
安全冗余度。

图1新闻频道播出系统控制图
2.串口服务器控制方式
为了保证不同通讯模式设备间的互联互通，必须采用串口服务器来处理不同模式数据间的转换问题，它可以将来自以太网的TCP/IP数据包，解析为串口数据流送达串口设备；反之，也可以将串口数据流打包成TCP/IP 数据包上传至以太网。

它能连接多个串口设备并接入以太网，从而实现串口设备的共享，提高现有设备的利用率，节约了投资，简化了布线。

[4]
串口服务器与电脑上位机的匹配主要有两种通讯模式。

Ⅰ Socket Mode
因为串口服务器支持标准的TCP/IP通信格式，任
浅论串口设备在福州广播电视台电视播控系统中的应用
桂 凡
（福州市广播电视台，福建 福州 350014）
摘 要：一个或者多个串口服务器接入局域网后，能与一台或多台计算机建立连接，实现数据的双向透明传输。

它的使用让传统串口设备能够融入基于以太网为核心的控制网络，加强了设备的集约化控制，提高了设备的利用率。

关键词：多串口卡；串口服务器；数据转换；通讯模式；以太网 中图分类号：TN948 文献标识码：A
文章编号：1671-0134（2021）11-145-03 DOI：10.19483/ki.11-4653/n.2021.11.045
本文著录格式：桂凡.浅论串口设备在福州广播电视台电视播控系统中的应用[J].中国传媒科技，2021（11）：145-147.
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何使用了Socket编程规范的上位机，在与串口服务器建立TCP/IP连接后，就可以直接传输原始数据（RAW Data），即进行传输时串口服务器将串口数据帧嵌入TCP/IP数据包，数据格式则由串口设备决定，实现完全透明的转发。

Ⅱ Real COM Mode
在该模式下，计算机上的虚拟串口管理软件将串口服务器的 RJ45以太网接口映射为计算机操作系统下的一个标准串口，应用程序可以将其当作普通串口一样进行收发操作，并且通过操作系统的设备管理器可以直接查看其端口号，比如COM7、COM8、COM9 ，并显示其各项参数和占用情况。

[5]一个或者多个串口服务器接入局域网后，能与一台或多台计算机建立连接，实现数据的双向透明传输。

福州市广播电视台选用的是MOXA公司的NPort5630-16串口服务器，拥有16个RJ45串口接头，最多能同时连接16台串口设备。

采用虚拟串口通讯模式（Real COM Mode）对串口设备进行控制。

下面为具体的使用方法。

2.1 字幕机控制系统
控制策略：正常情况下由频道主播出工作站控制字幕机，一旦主工作站宕机，备播出工作站自动接管字幕机的控制。

由于各频道日常有大量的字幕、图片、挂角动画等内容需要播出，这些内容都是通过台内的OA系统或者经由专人U盘/光盘送播。

从防止计算机病毒传播，保障播控系统网络安全的角度出发，播控系统控制网络和字幕系统控制网络没有交集，是两个独立的局域网，它们之间的通讯信号通过串口服务器转发。

工作流程如下：
（1）当天的播出节目单中，某一条目如有走字/挂角需求，则需提前在播出节目单的编排阶段就关联字幕节目单上的相应内容条目；或者当天的节目单播出时，在播出工作站上临时关联；
（2）频道主、备播出工作站提前调用当天播出节目单做播出准备的同时，也会自动调用字幕机上的同期字幕节目单；
（3）当播出节目单上有字幕/挂角需求的条目播出时，主播出工作站给字幕机发送调用命令；
（4）含有调用命令的IP数据包，通过播控系统网络交换机路由给串口服务器；
（5）串口服务器将IP数据包解析，并将命令通过频道字幕机所用com口送达字幕机，字幕机根据命令播出相应字幕条目。

字幕系统还有频道共享播出功能。

在手动节目模式下，任意一台字幕机可以把字幕信息共享给其他任意频道字幕机，并控制这些字幕机同时播出。

此时的字幕信息数据和控制命令以IP数据包的形式通过字幕系统网络
交换机走以太网路径。

图2 字幕系统控制图
2.2 节目上载控制系统
控制策略：上载工作站通过串口服务器控制上载蓝光机和播出视频服务器/上载服务器采集板卡；通过以太网控制总控矩阵，建立蓝光机和服务器采集板卡之间的通道。

从上载安全性考虑，这些蓝光机和服务器采集板卡只要被某一台上载工作站占用，其他上载工作站将无法再调用，直到上载结束才会被重新释放。

福州市广播电视台节目素材采用分级存储方式。

正常情况下，节目素材先上载至作为二级存储的上载服务器中，再迁移至待播频道的播出视频服务器；紧急情况下，也可直接上载到待播频道的播出视频服务器，节约迁移时间。

工作流程如下：
（1）选择一台蓝光机，根据上载节目单的条目内容，装载相应的节目光盘，下面的步骤二选一：
①蓝光机选择Local模式，操作本机控制面板找寻上载起始点并清零，然后选择 Remote模式，再从上载软件的信号源通道列表中选择该蓝光机。

②蓝光机选择Remote模式，从上载软件的信号源通道列表中选择该蓝光机，并通过上载软件的控制面板遥控操作蓝光机，对节目光盘进行找点、清零工作。

（2）从上载软件的采集设备列表中选择将要进行素材采集的服务器板卡。

（3）操作上载软件，开始执行素材采集工作：
①总控矩阵受控建立采集通道；
②蓝光机开始播放节目光盘；
③视频服务器采集板卡开始录制；
④采集结束后系统自动释放所占用的设备和采集通
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道。

图3 上载系统控制图
在高标清同播的过渡阶段，这套控制系统能同时兼容高/标清设备，使它们能在同一个控制系统中混合使用。

比如在字幕控制系统中，高清频道控制高清字幕机，标清频道控制标清录像机，使用同一个网络交换机、串口服务器、字幕数据库服务器，而不必建立两个独立的高/标清控制系统。

在上载控制系统中，上载工作站可以同时控制高/标清录像机、高/标清服务器采集卡及高/标清总控矩阵，使标清素材上载到标清视频道服务器，高清素材上载到高清视频服务器，满足高/标清频道不同的素材需求。

结语
这套系统的架构形式，从标清时期的数字化改造阶段就为福州市广播电视台所采用，到现今的高清系统，尽管设备更新了一茬又一茬，但核心架构仍然适用。

依据10余年的使用经验来看，串口服务器的使用不仅让传统串口设备能够融入基于以太网为核心的控制网络，加强了设备的集约化控制，提高了设备的利用率，减少了投入成本；且系统具有极高稳定性，能长时间无故障运行。

从操作便捷性来看，工作人员在客户端对设备的操作是透明的，不必考虑不同设备之间通讯模式的差异，提高了使用便利性。

从安全性方面来看，解决了两个独立且不连通的局域网之间，设备控制的通信问题，极大地减少了计算机病毒的传播风险。

从兼容性来看，这套控制系统能让高/标清设备同时混合使用，这就使得高清改造能够分批次分阶段进行，极大地减少了资金投入的压力。

根据以上经验总结，这套控制系统的稳定性强，安全性及兼容度高，使用成本低，便于设备的升级改造，是播控系统完全IP化之前的稳妥选择。

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作者简介：桂凡（1982-），男，福建三明，高级工程师，研究方向：电子。

（责任编辑：胡杨）
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人工智能技术应用有效拓展了媒体融合边界，并提升了信息传播的全链路智能水平，推动了我国媒体行业的变革发展进步。

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作者简介：刘萌（1993-），女，河南驻马店，助教，研究方向：新媒体数据、舆情分析、新媒体产品设计。

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