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1、电视信号监测系统电视信号监测系统电视信号监测系统电视信号监测系统 方案建议书方案建议书方案建议书方案建议书 北京韩业晨明技术公司 北京市海淀区 西山家园 37 号 2 单元 202 电话:010-62856601 传真:010-62856601 邮编:100089 北京韩业晨明技术公司第 1 页(共 43 页) 1 背景、目标和需求背景、目标和需求 1.1项项目目背背景景 电视一直是国家和党中央宣传的喉舌和稳定社会的重要舆论工具,电视播出的内容和 质量的好坏,直接影响到党和国家方针政策的宣传贯彻和社会稳定,目前有线电视网络在 国内经过了多年的发展已经成为最重要媒体之一,对电视播出内容和传输质量
2、进行实时监 测已经成为广播电视行业管理的首要任务。现在大部分前端播出单位仍然使用人工监看的 方式,对于部分信号故障很可能无法及时发现,而且缺乏相关事后记录措施,其中存在着 很大的安全隐患。 随着各地的数字电视平台的建立,数字电视系统的节目数量、系统的复杂性远远高于 原有的模拟电视系统。通过电视监测系统可以及时发现播出事故,通过故障录像能了解到 更多细节。使用先进的数字化技术监测手段替代人工监测已经成为发展的趋势,这样既能 降低值班员的工作强度,又能提高播出系统的技术管理水平,确保信号播出安全。 1.2建建设设目目标标 本系统根据有线电视信号安全播出的实际需求,从安全、质量、内容三方面对全部信
3、号进行实时监测,提高有线电视播出的自动化程度,建立完备的信号监测体系。系统能够 迅速判断信号源出现的各种异常状态,包括黑场、静帧、视频丢失、音频丢失、射频指标 异常、台标丢失等,通过报警提醒值班人员尽快处理问题。与此同时系统自动将故障过程 的录像、技术指标也作为历史数据保存,供事后查询。 系统提供多画面高清晰度图像,用于大屏幕显示器显示输出,也可用于等离子电视墙 监视输出,替代原有的电视墙功能。 1.3公公司司概概况况 作为一家专门从事广电行业技术研发和技术服务的公司,北京韩业晨明技术公司多年 以来坚持以市场需求为导向,以为客户创造新的价值为理念,以帮助客户推进信息化集成 为己任,以客户为中心
4、,整合自身各项业务,向行业用户提供专业化顾问咨询、方案设计、 系统集成、应用系统定制、工程实施、系统维护服务等。科技利用先进的 IT 技术和产品为 广电行业各类客户提供全面的解决方案,不仅能够承担行业内项目应用的规划、建设和维 护工程,还可以为客户提供满足广电行业发展需求的技术解决方案。 北京韩业晨明技术公司第 2 页(共 43 页) 作为专业的广电行业技术服务公司,科技有着业务咨询、项目研发、技术服务三大块 为主体的业务构架,这种具有竞争力的业务模式,可以提供专业化配套的技术研发和服务。 科技专注广电行业,凭借资深的行业经验,规范的实施管理,正逐步成为国内最重要的专 业技术研发服务公司。 北
5、京韩业晨明技术公司以雄厚的技术实力、完备的服务体系和从用户需求出发的共识, 获得了广大用户的信任。国内的各广电部门都是公司的重要客户,彼此间建立了良好的合 作关系。 目前公司运用现代化的管理理念, “执行”贯穿公司三大核心流程:人员流程、战略流程、 运营流程,让公司保持迅猛的发展势头。 公司的企业精神是:专业打造,务实创新;自强不息,演绎。这样的精神在每一位员 工的行动中得到了很好的体现,也激励着每一位员工继续诚信的服务社会、锐意创新,在 面向未来的社会浪潮中追求卓越,与时俱进。 1.4需需求求分分析析 根据目前各广电网络发展的实际情况,针对电视信号监测系统的需求大致可分为以下 几部分。 1.
6、4.1 总体需求总体需求 国内各广电部门希望电视监测系统建成后将成为一个高度自动化的广播电视监测网络, 通过该系统可实时了解广播电视模拟和数字节目的传输和播出质量,随时查阅监测的广播 电视播出记录,查询、复听/复看播出机构的电视录像录音,自动统计各台站停播、劣播等 故障情况,形成监测统计,并自动生成各打印报表,可辅助完成监测公文自动流转,以最 少的人员做好电视监测工作,符合当前电视技术发展和事业建设的要求。目前广电部门大 都以监测有线网络电视传输为主,包括模拟电视、数字电视、A/V 信号等,并要求模拟部 份在整体模转数后其能平滑转换为数字电视的技术监测。 当前电视监测中心面临的监测任务是数据传
7、输量大、实时性强、对数据安全性、可靠 性及一致性要求高的特点,在考虑整体设计过程中应遵循以下原则: 先进性:先进性:在通用和实用的基础上,充分利用先进的广电网,结合各种先进的测试设备 以及音视频处理技术,保证系统的技术层次能满足未来的监测任务的要求。 高效性:高效性:响应时间是综合监测网络系统的一个重要指标,网络通信容量能方便地随着 业务量的增长而同步增长,但又不过多地增加网络延迟时间,使系统达到最佳的响应时间, 以适应业务发展的需要。 开放性:开放性:采用开放式操作系统、开放式网络结构及其协议、和开放式的客户/服务器模 式,从而实现充分的资源共享,使系统具有良好的互操作性和可移植性。 北京韩
8、业晨明技术公司第 3 页(共 43 页) 安全性:安全性:系统应具有良好的安全性和保密性,自动删除病毒,对进入网络的用户实施 身份验证和入境方式检查,防止“黑客”混入后对系统做破坏活动;为防止合法用户越权 访问数据,对合法用户也合理地设置权限。 前瞻性:前瞻性:为了保证系统在可预见的将来也能满足广播电视信号的监测任务,并随着技 术的发展而发展,系统在设计时必须有相当的前瞻性。 扩充性:扩充性:系统采用模块化结构,当监测任务增加,网点增加和网络规模扩大时,通过 增加相应的系统模块,就能方便地扩大网络规模,灵活配置各监测点的功能,满足系统功 能、网络带宽和通信容量等方面的需求。 升级性:升级性:随
9、着网络技术的发展,先进的网络设备及产品不断涌现,要求系统可方便过 渡到更先进的网络技术,并能保护现有投资,不造成较大的浪费。 可靠性:可靠性:要求采用多种安全性设计技术,重点可考虑冗余备份容错和故障恢复等问题, 以保证在任何情况下,不至于丢失数据、损坏数据,以及在系统出问题时能够有必要的挽 救手段和措施。 1.4.2 功能需求功能需求 在构建电视监测网时,主要应考虑具备安全监测、质量监测、内容监测三大功能。 安全监测:安全监测:实现对有线广播电视播出信号的实时监测,及时了解网络运行情况,对未 经批准播出的频道和有害干扰进行实时监听监看和监测、报警、记录存储统计查询、事件 处理、分析打印。 质量
10、监测:质量监测:根据广播电视监测的工程范围安装自动监测设备和数据采集传输设备,对 有线前端播出中出现的重大停播事故及射频传输进行监测,及时、准确地发现各套节目传 输中的重大异态,同时实时汇总上传到监测中心,以处理、分析监测数据。 内容监测:内容监测:根据电视监测的工程范围对有线前端播出的各套节目内容进行自动监测或 预先设置锁定频道监测,及时了解播出的频道和播出的节目内容。在监测端可对其中的播 出节目内容进行录制并根据需要进行存储。 广播电视监测网作为一个独立的 IP 网络来进行设计,能够实现对内和对外通信需求。 采用私有 IP 地址段,保证外部网络不能访问到监测网络。在分配私有地址时,能充分利
11、用 网络地址,减小路由表,提高路由效率。 监测网运行平台是支撑监测网络系统的各项功能实施的基础软件平台。它包括各级监 测中心和监测前端的运行维护环境、网络环境、服务器、操作系统、数据库软件、安全软 件、中间件开发平台等。 监测网软件系统实现网络的各项具体功能,可采用 C/S 或 B/S 架构。监测网软件系统 应具有的主要功能包括: 在主控端可以控制监测终端的基本参数;使监测信息和监测指令上下通畅,使用 北京韩业晨明技术公司第 4 页(共 43 页) 各种直观的形式实时反映各地现实和各种历史情况,支持各种形式的监测要求, 定义各部分的接口; 对各种监测数据进行高级的分析并提供决策支持信息,自动支
12、持各种复杂业务流 程并可以对流程进行客户化定义; 对数据存储进行规划,在充分满足业务需求的前提下,合理地利用数据库资源; 实现监测网的统一资源管理和各级统一的安全管理,保障自身系统的可靠运行; 定义系统的数据和结构,保证系统在现有条件下高效率的运行,并能适应今后各 种来自规模,业务内容变化等方面的各种扩展性需求。 1.4.3 技术需求技术需求 目前广电部门对监测系统的总体技术需求大致包括: 1、采用 MPEG-4 压缩算法,并可根据图象进行动态调节。 2、监测异态报警:准确反映安全播出情况(如停播、未经批准的播出频道、非法信号插入 等) 、播出质量(信噪比、主要音视频技术参数) 、播出内容实时
13、监测。将监测到各种监测 数据与规定的参数相比较,若测量结果的任一项超出规定的范围值,立即向监测中心报警。 3、视频检测报警延时时间任意设定(报警响应时间最快不超过 2 秒) ,检测信号幅度、报 警门限可任意设定。 4、自动根据设置的监测时间计划启动和停止每次监测,当无音频信号或音频信号幅度低于 门限幅度(可设)且持续时间超过设定报警延时时间,系统自动报警;当无视频信号或画 面静止且持续时间超过设定报警延时时间系统将自动报警。 5、可查询每个频道的故障类型、开始时间、恢复时间、故障持续时间等。 6、故障类型、起止时间、频道或节目名称等进行组合条件查询,可自动播放查询出来的各 时段音视频节目或各个
14、节目循环播放。 7、输入频道名称或节目名称及查询时刻,系统自动查询该时刻监测信号的状况,若输入一 个时间段,系统自动查询显示该时间段内的详细情况,包括播出正常、故障或无播出等时 段信息。 8、停播、劣播进行统计分析和打印,可灵活设置各种选项(如无载波、无音频、劣播等进 行单一频道或多个频道组合查询) 。 9、应该具有电视信号全程实时硬盘录音录像功能,对监测信号进行独立 MPEG-4 压缩录像 和录音,形成独立的磁盘音视频文件。 10、监测质量包括: A.监测的信号类型:射频信号 (模拟电视、数字电视) B.监测的异态类型: 北京韩业晨明技术公司第 5 页(共 43 页) (1)无图像 (2)无
15、伴音 (3)图像静止 (4)无载波 (5)图像马赛克劣化 C. 射频信号测量实现的主要功能: 11、实时接收射频信号并进行实时测量。 12、自动或者根据人为设定的时间测量;监测的射频信号的下列指标,并在指标超过设定 的门限值后给予报警。 (1) 图像电平 (2) 伴音电平 (3) 图像伴音比 (4) 斜率值 (5)载噪比 (6)图像载波频偏 (7)数字电视图像误码率 13、有频谱扫描功能,用于扫描全频段的频谱,并做频谱分析。 14、前端设备可将多路的射频图象合成在一个画面中,形成 4/9/16 画面的图象,以提高监 测效率。 15、考虑到性能价格比,操作系统建议选用 Microsoft 公司的
16、 Windows 2000 Advance Server、Windows 2000 Professional 和 Windows XP 作为计算机系统的平台。 16、数据库平台建议选用大型分布式数据库管理系统 SQL SERVER 或 ORACLE。 17、软件开发平台建议选用 Visual Studio,包括 Visual Basic、Visual C+、或 Delphi 等作为网管系统和应用程序的开发工具,以保证系统的安全、高效和界面的友好性。 北京韩业晨明技术公司第 6 页(共 43 页) 2 总体设计总体设计 2.1系系统统设设计计指指导导思思想想 根据广电行业对电视信号监测系统的市场
17、定位、发展策略及项目建设需求来看,我们 对技术方案提出以下指导思想: 1.技术平台的先进性:从技术发展的角度来看整个系统平台必须建设在一个先进的 技术构架之上,才能保证整个系统的先进性。 “神盾”电视信号监测的技术平台 采用 C/S 结构的设计方法,遵循 XML 消息传递等技术标准。 2.稳定的技术平台:作为一个监测系统平台,其技术平台的稳定性已成为重要保证, 而系统的技术维护工作也成为降低人员费用的关键。采用成熟稳定的 C/S 结构的 系统平台能够最大限度地降低技术维护工作,并保证系统运行的稳定性。 3.平台的开放性和可扩展性:因为监测系统的运行和使用是一个长期的、动态变化 的过程,所以整个
18、系统的技术平台构造必须是开放性的和可扩展的。我们提供一 系列的标准开发接口,使得从监测终端的增加、主控服务管理到最终用户应用服 务都能够保持良好的功能可扩充性,随时满足广电部门运营的变化需求。 4.系统方案中的各个功能实现模块化设计:由于目前广电行业需监测的信号和内容 越来越多,技术平台的功能需求也逐步增多,无论从功能的扩展性、系统的维护 性、还是整体方案的实现上来说,模块化的结构都必将是唯一的选择。 5.软硬件的分布式结构:由于各广电部门都会有个性化的服务存在,所以整个系统 方案的设计必须满足软件和硬件系统都能够支持分布式的体系结构,以便随时对 系统的性能和功能进行扩充。 6.严格的信号监测
19、控制过程:因为广电部门是代表国家政府进行宣传的部门,所以 对于所播放的所有信息都必须能够保证其内容的严肃性、正确性和时效性。对此, 我们将提供一套最严格的、最细致的信号监测流程,以保证所有播出的电视信号 正确无误。 2.2技技术术选选型型 通过我们对整体广电行业针对电视信号监测系统的需求分析,我们在实现本系统时采 用通用流行的标准(XML) 、客户机/服务器体系架构与公司特色技术相结合的应用解决方 案。最终公司确定使用以下的技术来架构本系统。 北京韩业晨明技术公司第 7 页(共 43 页) XML 技术技术 XML 是 eXtensible Markup Language(可扩展置标语言)的简
20、称,首先出现于 1996 年, 并于 1998 年成为 W3C 的推荐标准。它允许用户自定义标记。XML 标准出现后,由于其 具有可扩展性、自描述性,使得 XML 日益成为数据交换的标准。由于 XML 具有可扩展性, 允许使用者自定义标记,因此成为标准制订者的有力工具,人们利用 XML 定义了各式各 样的标准。 系统使用 XML 作为与外系统交换的格式,所有数据交换都采用 XML 方式,提高系统 的开放性和可扩展性。 C/S 网络开发技术网络开发技术 C/S(Client/Server)网络开发技术是上世纪九十年代发展起来的一种较为先进的网络 开发技术,这种模式将应用一分为二,服务器负责数据管
21、理,客户机完成与用户的交互任 务,C/S 具有强壮的数据操纵和事务处理能力,以及数据的安全性和完整性的约束,应用 此技术开发出来的系统,可分布式的运行于系统中的各服务器或客户机中,可更合理的使 用硬件系统的资源。 MPEG-4 技术技术 MPEG 组织于 1998 年 11 月首次公布 MPEG-4 技术,其第二版于 2000 年正式由 ITU(InternationalTelecommunicationsUnion)与 ISO(InternationalStan 鄄 dardsOrganization)两个组织审核后,成为国际视频影音标准。 与以往标准相较之下,除惊人的压缩率外,MPEG-4
22、 更具备了众多优异的特点,其中 最吸引目光焦点的,应该算是交互式访问与可调式视频访问。交互式访问是指使用者不再 只是被动观赏影片,更进一步能参与图像交互;可调式视频访问使得图像质量能依频带变 化而传送,不会在频带稍微不足时就产生阻断(Cutoff) ,同时 MPEG-4 也能通过工具,在 因特网上开发出统一的视频编解码器,不像现在使用者必须在微软与 QuickTime 等公司 中选择不同的播放器,而这些公司的产品文件格式并不完全互相支持。 此外,MPEG-4 对传输过程中发生错误有新的解决方案,考虑到各种格式的访问以及 加强容错能力,故较能在有干扰的环境下传输而不影响质量,使得 MPEG-4
23、在网络传输上 更具优势。 MPEG-4 视频编码另一个特色是彻底对象导向。例如视频对象可分别编码传送后再加 以组合,把网球场上打球者与其余背景分开编码,再在解码端加以组合。 MPEG-4 不仅在无线传输上可以运用,在一般网络上也可以用串流视频的方式来处理 动态图像。由于这个新规格是以对象方式对图像做编码,故而大幅提升动态图像的自主性, 北京韩业晨明技术公司第 8 页(共 43 页) 就连使用者也能控制动态图像的内容。而 MPEG-4 在压缩率的表现上也让人耳目一新,通 常可以比 DVD 有数倍到 10 余倍的压缩倍率。 以 MPEG-4 的视频压缩技巧,配上 MPEG-1 的音频压缩方式(MP
24、3) ,生成了图像质 量接近 DVD,声音质量接近 CD,却有着更高的压缩比,因而在 MPEG-4 标准尚未定案前, 就已迅速在多媒体领域掀起狂澜,故而口语相传的 MPEG-4,其实是指 MPEG-4 简易版 (SimpleProfile)或深层简易版(AdvancedSimpleProfile) ,配上 MP3 的音效,称为 DivX。 H.264 视频压缩技术视频压缩技术 MPEG-4 架构与先前 MPEG-1、MPEG-2 大不一样,当前 MPEG-4 先进图像编码系统部 分的标准,是由 MPEG 机构与 ITU 组织共同制定。MPEG-4 除承袭压缩率比旧有标准提高 外,所适用的数据速
25、率范围也可从 128Kbps 到 38.4Mbps,采用早期标准 ITU-H.261/H.263 与 ISO/IECMPEG-1/2 的优点;再加上支持对象型态编码及合成图像的压缩、适用于高阶交 互功能与特殊视频制作、容错性编码技术及细微式可调性编码技术,可适用于频宽变化剧 烈的网络。 MPEG-4 的标准朝高分辨率继续演进,H.264 将是 MPEG-4 发展的下一个趋势,H.264 的压缩能力比 H.263 更强,但相对 H.263 有更惊人的运算量,连带影响省电、散热等议题, 因此,H.264 或许可以在数字电视、DVD、机顶盒(STB)领域和 MPEG-4 竞争,但在小 型手持装置市场
26、的发挥空间,恐怕不如 H.263;H.264 是以 MediaGateway、个人录像机 (PVR) 、HDTV 为目标市场的 MPEG-4 厂商必须持续研发的领域。 H.264 是由国际电信联盟(ITU)与国际标准化组织(ISO)的视频联合工作组 (JVT)负责开发。据称 H.264 能以略低于 1Mbps 的数据速率,通过因特网传送,在视频 质量、压缩效率和数据包恢复与丢失等方面,均超过现有的 MPEG-2、MPEG-4 和 H.26X 等视频通讯标准。仍处于发展过程中的 H.264 标准已引起服务提供商和消费电子厂商的注 意,目的是为下一代数字娱乐服务和消费电子设备寻求频宽效率和质量都很
27、高的 VideoCodec。 2.3总总体体技技术术架架构构设设计计 电视信号监测系统的建设牵涉到了当前的视音频信号铺获、视音频计算机处理、 MPEG-4 压缩处理、计算机多画面显示处理等各钟主流技术,公司作为广电行业领域的完 整应用系统案例提供商,凭借多年的行业建设经验,对需求进行了深入的分析,提供了如 下一套先进、完善的解决方案。 系统总体框架图如下: 北京韩业晨明技术公司第 9 页(共 43 页) 北京韩业晨明技术公司第 10 页(共 43 页) 3 应用系统功能应用系统功能 3.1系系统统功功能能概概述述 前台系统控制软件可以对连在网络上的监测端进行监测任务控制。能对 RF 检测、视音
28、 频分析、视频丢失、音频丢失、台标异常、实时录像任务进行启动或暂停控制。 3.2系系统统 功功能能 3.2.1 电视监测显示模块电视监测显示模块的多画面实时播放功能的多画面实时播放功能 根据主控端设置的显示模式,监测端将采集到的视频图像数据在相对应的播放窗格区 域中进行实时播放,使用户可以看到各个频道的内容,辅助用户进行主观判断。 在主控端能够直接控制监测端的多画面显示模式,系统显示未经压缩的图像,单路信 号原始分辨率。标准显示模式包括大画面、33、34、44、45 等,可根据具体需要 定制显示模式。监控人员指定监测端显示模式、设定需要播放的电视频道。设定完成后能 实时切换监测端的多画面显示,
29、充分满足监控值班的需要。 下图为监测端多画面显示的界面示例图: 下图为主控端显示模式设置的界面示例图: 北京韩业晨明技术公司第 11 页(共 43 页) 3.2.2 监测报警模块监测报警模块 在主控服务器上可以直观的了解到监测的各线路有无故障,若有故障系统会直观地在 主控服务器上的报警窗口显示故障信息,下图为主控服务器的程序界面: 视音频丢失监测: 频道/信号源的状态 显示窗口 频道/信号源的状态 显示窗口 报警信息显示窗 口 北京韩业晨明技术公司第 12 页(共 43 页) 当系统监测到信号无载波无图像时既认为视频丢失,音频的丢失需要根据音量值的判 断,当音量值为零或接近零时,且满足音频丢失
30、设置的条件时既认为音频丢失。当出现视 音频丢失时监测端会及时向主控端发送故障信息。下图为电视信号的射频参数监测的界面: 视音频信号异常监测: 视音频信号异常包括图像黑场、静帧、彩条。根据主控端的监测控制,监测端会对各 种异常信号进行分析、判断,发现故障会及时发送消息给主控端。 图像黑场,当系统监测到信号有载波但无图像认为图像黑场。静帧:当图像无变化, 或反复闪烁同一图像即为静帧。视频信号出现彩条、测试卡等特殊图像时进行报警。以上 检测的灵敏度以及门限时间均可调。下图为主控端频谱扫描的界面图: 选择频道,进行频谱扫描 北京韩业晨明技术公司第 13 页(共 43 页) 非法信号监测: 目前其他监测
31、系统对技术故障都能进行判断,但是对非法卫星信号则没有任何防范措 施。为防范类似“法轮功”非法信号的干扰情况, 根据国内电视频道的台标相对固定的特 点,系统通过判断台标异常或丢失确定是否非法信号,台标的位置、形状、色彩与预设的 频道标准台标稍有不同,系统就能识别和报警,充分保证信号播出不出政治事故。 射频参数监测管理功能: 系统监测到的数据以图形的方式实时地显示在视窗上,供监控人员查阅。RF 参数监测 能提供图像电平、伴音电平、视频音频比(A/V) 、载噪比(C/N) 、频谱扫描等功能。 3.2.3 故障管理模块故障管理模块 故障报警: 监测端实时监测电视信号的故障情况,监测到异常情况立即将异常
32、信息传输到主控端,主 控端将信息显示在报警显示窗体中,供监控人员查看。同时为了提醒监控人员注意,系统 会声音报警、窗口闪烁方式报警。 故障信号的切换显示报警: 故障发生时,在主控端故障视窗中及时切换为发生故障的视频信号,帮助值班人员进 行主观判断,而不必在众多小画面中查找报警的信号源。 自动录像功能: 系统提供多种录像方式:包括全程录像、慢录、故障录像。用户可以根据系统需要或 实际情况选择不同的录像方式。全程录像:完整保留媒体流的全部信息,这样可以查询任 何时间段信号,这种方式比较消耗硬盘空间。慢录:对媒体流经过丢帧处理,每秒钟只保 留一帧,这样仍然可以查询录像频道的状态,并且可以大量减少文件
33、占用的磁盘空间。故 障录像:当监测端监测到电视频道有故障信息后,系统自动会启动故障录像。通过预录制 技术,能够从报警产生前 30 秒开始记录,完整记录故障从开始到结束的全部过程。 系统故障信息查询: 监控人员也可通过频道名称、故障类型、时间段等条件设定,查询报警信息。并且能 够直接查看对应信息的故障录像。能够查看播出质量的相关历史数据,查询结果均可以直 接导出为 EXCEL 文件,满足用户制作月度技术报表或其它进一步处理的需要。 下图为系统故障信息查询的界面: 北京韩业晨明技术公司第 14 页(共 43 页) 3.2.4 信号录像模块信号录像模块 信号录像需要大量的数据空间,因此要根据实际的需
34、求进行存储系统设计。系统对图 像压缩的分辨率为 352*288,每秒 25 帧,码率为 1Mbps。除对所有的监测信号进行自动故 障录像,对 10 路信号进行长期保存。每天的数据量约为 72GB,每月容量为 2.1TB。可选有 三种大容量数据存贮方式: DVD 刻录方式 方案一,采用 DVD 刻录的方式,每天需要刻录 16 到 20 张盘片,方案的优点是 DVD 刻 录机和盘片的价格比较低,因此成本比较节省,数据可以长时间保存。缺点是需要手工操 作,刻录机的刻录速度较慢,工作量比较大。 磁盘阵列方式 方案二,采用磁盘阵列方式,2.2T 的磁盘阵列大约能保存 30 天的录像资料,采用 NAS 方
35、式能比较经济地扩充容量。这种方式的优点是存取速度快,可以随时调看信号录像,缺 点是必须在线。 可根据频道的类别 、名称、故障发生 的时间进行查询筛 选 查询得到的结果 直接播放故 障时间的录 像资料 北京韩业晨明技术公司第 15 页(共 43 页) 磁带库备份 方案三,是采用磁带机备份方式,可选 8*100G 自动换带的磁带库,大约每周需要人工 更换一次磁带,其优点是可以离线存储,还可以随时购置磁带扩充容量,缺点是磁带库和 磁带的价格都比较高,使用磁带的价格和扩充硬盘的费用相差不多。 3.2.5 系统配置模块系统配置模块 监控人员可以根据系统需要或实际情况对系统各种参数、门限、状态等设置一个较
36、合 理的范围值或具体的值,系统根据设置的参数实现对电视信号异常状况的实时分析、判断, 最终实现报警控制的目的。系统设置包括:频道设置、播出时间设置、显示模式设置、报 警设置、录像设置、新增台标六部分。 频道设置 实现新增、删除、编辑频道的功能。可以对指定的频道进行级别、类型(模拟、数字、 A/V 信号) 、物理频道号等进行设置。 播出时间设置 对指定频道进行停播、开播设置。系统在设定频道非工作时间段不进行报警和录像, 避免信号正常停播时产生的误报。 北京韩业晨明技术公司第 16 页(共 43 页) 显示模式设置 设定显示的信号源。系统能够提供信号显示模式的实时切换功能,显示方式的变化不 影响对
37、信号的故障监测工作。下图为显示模式设置的界面: 报警设置 实现对各种故障状况的报警参数设置。包括对黑场、静帧、彩条、视频丢失、音频丢 失、台标丢失、RF 参数异常的参数设置。由于各个信号源的重要程度不同,为体现这一用 户需要,系统对每种故障报警的灵敏度、报警时间门限值进行自定义设置。监控人员还可 以对故障报警的方式进行设置,包括窗口闪烁报警、声音报警、视频回传等报警方式。 下图为报警模式设置界面: 北京韩业晨明技术公司第 17 页(共 43 页) 录像方式设置 选择频道的录像方式,录像方式包括全录、慢录、故障录像、不录等。 台标设置 新增频道如果需要进行非法信号的监控,必须为这个频道选择一个台
38、标,系统内置了中央 台各个频道以及各省上星卫视的标准台标。 3.2.6 系统管理模块系统管理模块 系统管理模块能够增加、减少监测端数量,对监测信号进行配置,以及进行用户管理等高 级操作。 系统网络管理功能: 对系统网络连接状况进行查看,实现网络的连接、断开操作。可以对网络中的监测端 进行维护,包括增加、删除、更新操作,也可以对指定的监测端进行参数设置,参数包括 主机名,IP 地址,通讯的端口号。 用户管理功能 系统提供用户管理策略,对于不同身份的用户设定不同的操作权限,保障系统的使用, 北京韩业晨明技术公司第 18 页(共 43 页) 如值班员、部门领导等。同时系统允许添加、删除、修改、注销用
39、户的功能,实现多用户 管理的功能。 添加用户:提供为系统添加新用户的功能。在此过程中,要进行新用户的命名,密码 设定和权限级别的设定等工作。 删除用户:提供删除系统用户的功能,只有具有管理员操作权限的用户才可以进行删 除操作。 修改用户:提供修改用户信息的功能,包括用户名、密码、权限级别等参数的修改, 只有具有管理员操作权限的用户可以修改一切用户的属性参数,而其他普通用户则只能够 修改其自身帐户的用户名和密码,而不能修改权限。 注销:用户可以通过注销功能实现快速重新登录,而不用重新启动系统登录。 权限设置:不同身份的用户有不同的操作权限,保障系统安全、可靠的运行。系统将 用户划分为两类:系统管
40、理员、普通用户(监测人员类用户) 。系统管理员具有最高的权限, 可以操作系统运行的所有功能,如:系统设置、报警处理、故障管理和系统管理等;而普 通用户只能设置与其工作相关的各项功能的操作,但不能够做超越自身权限的各个功能的 操作,如他们可以设置报警的具体方式,但却不能够设置各项报警门限值等系统运行所必 需的重要参数,可以进行故障报警的处理、查看操作,但不能进行故障记录的修改等操作。 日志管理 日志管理对监测人员的操作、设置、故障情况、状态改变信息、报警处理等都进行了 详细的记录,监测人员可以通过查看日志文件了解系统运行过程中出现的状态变化。 北京韩业晨明技术公司第 19 页(共 43 页) 4
41、 详细技术架构设计详细技术架构设计 4.1网网络络系系统统设设计计 根据国内各广电部门提供的需求,我们对整个系统平台进行了详细的设计,设计的内 容包括网络平台的设计和客户机/服务器系统的部署等内容。 在本次方案的设计中,结合了我们在以往多个项目中的集成经验,我们在系统方案设 计中采用了 C/S 网络结构、基于高效率的网络编程技术。通过这些措施,系统可以保证在 未来为用户提供 7X24 小时不间断的高质量服务,同时保证用户不需要为管理庞大的数据 来投入大量的人员,降低系统的总体拥有成本。 下图为本监测系统的网络拓扑图: 在本系统中主控服务器作为 SERVER,监测服务器作为 Client 端,数
42、据库服务器单独起 数据库应用,并存放系统中产生的各类数据。 监测终端、主控服务器和数据库服务器之间通过网络交换机(Hub、集线器等) ,采用 RJ-45 标准、TCP/IP 通讯协议进行通讯,并单独做成相对封闭的局域网环境来工作。 4.2软软件件系系统统和和数数据据库库系系统统设设计计 目前市场中的电视信号监测系统主要有两种软件架构。一种是采用单机拼接的方式, 北京韩业晨明技术公司第 20 页(共 43 页) 另一种是网络版监测系统方式。 单机拼接方式单机拼接方式 这种方式就是 16 路信号的监测任务完全由一台设备完成。如果要增加信号路数,实际 是增加一套新的设备。 采用单机拼接方式的监测系统
43、在使用方便性和功能上有很多不足,不能满足日益发展 的监测的需要。用户需要直接在监测设备上进行操作,比如查询故障记录、查看录像、系 统维护等,操作时会优先占用系统资源,从而影响系统信号监测的性能;同时,用户的操 作还会影响系统运行的稳定性。 更突出的问题是多画面显示和报警信息显示在同一个屏幕中,互相会严重影响显示效 果。 由于实质上是单机系统,只能把数据记录到本机的数据库中。因此当设备不止一台时, 就存在多个数据库,需要在多台设备上查询才能得到一天的统计数据,十分不方便。 网络版监测方式网络版监测方式 由于单机拼接方式上存在的问题,因此,随着技术的发展,出现了架构更加先进合理 的监测系统,这种架
44、构方式是由一台主机充当监测系统的主控服务器,通过网络协议与多 台监测服务器进行通讯,协同完成监测任务。用户控制的计算机完成监测业务中的查询、 控制等操作,监测服务器完成信号的实时监测功能。可以说,采用这种架构才真正构成了 一个网络版监测系统。 采用这种架构的监测系统带来的直接优点是在一个控制中心就可以同时监视全部信号 的状态。能够查询整个系统的故障记录、调看全部监测服务器的录像资料、可以调看任意 一路选择的信号。由于主控端只需要处理报警信息,因此各种操作都更加流畅快捷,并且 具备足够资源能同时控制超过 400 路信号的统一监控。 而监测服务器只需负责完成信号的监测、录像和向主控端提交故障信息。
45、由于用户不 需要直接操作,因此可以最大限度发挥计算机性能,从而确保故障判断更加准确、及时, 而且最大程度保证系统运行的稳定性。 采用这种架构,由于操作的需要,即使用户重新启动主控服务器,也不影响对信号进 行全程录制或预约录像,这是单机拼接方式不可能实现的。 公司开发研制的公司开发研制的“神盾神盾”电视信号监测系统是完全基于网络监测方式开发电视信号监测系统是完全基于网络监测方式开发 的电视信号监测系统。的电视信号监测系统。 本系统软件部分分为信号监测端软件和主控服务端软件,以下简称监测端、主控端。 监测端实现对有线电视信号的采集监测、多画面实时播放、射频参数监测等工作;主控端 北京韩业晨明技术公
46、司第 21 页(共 43 页) 完成故障报警、报警条件的设置、故障查询和系统管理功能。 为保证系统的稳定性以及操作界面的友好性,系统采用微软 Visual Studio 软件开发 平台,包括 Visual Basic 和 Visual C+。为保证系统运行的安全、高效,监测端系统采 用 Visual C+ 6.0 开发,主控端系统使用 Visual Basic 6.0 语言开发,后台数据库采用 SQL Server 2000,系统使用的开发平台和数据库平台均为目前最为成熟的系统平台,确保 系统运行的安全稳定。 4.3硬硬件件系系统统设设计计 以下针对系统中使用的硬件及设备选型做介绍: 1、海康
47、系列视频压缩卡(专业信号监测卡 ) 2、电视信号射频测量卡 3、监测服务器(每台可监控 16 路信号) 4、主控服务器(系统控制端) 5、数据库服务器(存放系统信息) 6、磁盘阵列(可选) 7、多路模拟电视解调器 海康威视海康威视 HC 系列视频压缩卡系列视频压缩卡 海康威视 HC 系列视音频压缩卡是采用了目前最先进的 H.264(MPEG-4/part10)视频 压缩算法和 OggVorbis 的音频压缩技术的专业数字监控产品,该系列板卡拥有强大的视频 压缩引擎,HC 卡在功耗大大降低的同时提供了更高的性能,在一块压缩卡上最多可实现 16 路 CIF 分辨率的实时编码(DS-4016HC)
48、,同时还提供了更灵活的配置方式,可以在 4 路 CIF 编码和 1 路 CIF 编码之间任意切换。全新布局的电路板更加紧凑和稳定,兼容的 SDK 接口开发更加快捷、容易。 HC 系列板卡采用了完全硬件的技术实现视音频实时编码、活动视频预览、音频预览、 运动检测,视频图象由板卡直接传送到显存,压缩的码流也由板卡直接传送到内存,无需 主机 CPU 的介入操作,大大节省了主机的 CPU 资源。一台 PC 能稳定、可靠的支持 64 路 视音频输入,每路都能进行实时编码,控制参数完全独立可调。 HC 系列压缩卡目前支持 Windows2000/XP 操作系统,提供完善的 SDK 开发包、演示 程序及其源
49、代码,其中 SDK 包含了板卡的开发软件、播放器开发软件、网络开发软件、 MediaPlayer 控件,并提供周到的技术支持和良好的售后服务。 功能特点及主要技术指标: 采用 H.264 视频压缩标准,压缩比率高,图象质量好; 北京韩业晨明技术公司第 22 页(共 43 页) 采用 OggVorbis 语音压缩标准,16K 采样,输出码率 16Kbps; 实时完成视频和音频压缩,不丢帧; 预览分辨率和编码分辨率可达 4CIF; 兼容 PCI2.2 规范,1 台 PC 可支持 64 路; 支持 Windows2000/XP 操作系统; 具有完善的 SDK 开发包; 提供 PC 平台播放器的 SDK 和网络 SDK,局域网延时不超过 1 秒; 可设置编码的帧格式(I、B、P 帧序列) ; 可设置图象质量和码率; 可设置视频信号的亮度、色度、对比度; 支持运动检测; 支持 OSD、LOGO 和区域屏蔽; 支持水印(WATERMARK)技术; 支持双编码; 多路解调器多路解调器 电视信号监测系统采用的多路解调器,用于将一路射频信号解调成 16 路视音频信号。 解调器有以下突出的优点。采用专用的信号接口,16 路视频信号和 16 路音频信号,只需 要 4
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