【独家】全方位智能化监控系统的运用

【编者按】近年来，先进成熟的数字化监控技术在电视台得到了广泛应用，不仅使电视台的播出信号有了质的飞跃，广大技术工作者也彻底摆脱了长时间眼观耳听的监播方式。今天推荐的这篇文章，深入分析了新形势下十堰电视台如何根据自身需求，不断将监测、监控的新技术一并纳入到全系统的建设中来，形成了信号、设备、安防、机房环境等多种监视系统的集成和一体化信息的展现，大幅度降低了值班人员的监看和应急处理压力，安全播出工作得到了全方位的保障，希望对同行有所借鉴。敬请阅读！

 

 

全方位智能化监控系统的运用

潘登，赵豫青，王慧莉，何丽

十堰广播电视台

 

2011年9月十堰广播电视台整体搬迁工作任务重、时间紧，在6个标清频道的硬盘播出系统建设中，播控系统没有形成从播前、播中、播后的一体化监控格局。沿用的仍然是模拟播出系统的AV信号监视，仅仅对机顶盒信号有故障报警，这显然不符合安全播出规范，更不利于值班人员对故障的排查，尤其是出现问题后得不到尽快的应急恢复。随着电视业务的不断扩展，本台每年有4万小时的播出量，单纯靠人工完成监视工作显然已力不从心，无法满足安全播出的需求，集人防、物防、技防全方位的智能化的一体化监控报警系统在本台的播出工作中得到了广泛应用，下面就从4个方面谈谈监测监控系统的建设过程。

1  环境监控

机房环境主要是指设备对温度、湿度和空气洁净度的要求。本台的播出机房设备间用钢化玻璃墙与外部隔离，很好地做到了采光、防尘和隔音，但是又相对封闭，所以其内部环境对保护设备有着至关重要的作用。

首先是温度监控，设备机房里集中的全部是长年不间断运行的服务器和播出周边设备，运行中会产生大量的热。众所周知，无论是半导体器件、电阻、电容等器件在高温下都会很快出现损坏，而磁介质（硬盘）对温度要求更高，因为随着温度的上升，磁导率开始增大，要求低于或者远低于居里温度下使用。其次是湿度监控，高湿度会使设备受潮、电源短路等，而低湿度会产生静电，随着静电积累电压就会越高，对人和电子器件都有危害。因此在空调机房内安装了一套集温湿度与停电报警一体化装置，严格监控温度与湿度的变化。装置主要由温湿度探测器和报警主机两部分组成。

1.1 温湿度探测器

温度传感器采用美国DALLAS公司生产的DS18B20（如图1），DS18B20是“一线总线”接口的温度传感器，全部传感元件及转换电路都在一只三极管的集成电路内，体积小，测量精度高，尤其是抗干扰信号强，解决了模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差的问题，在实际应用中取得了良好的测温效果。

图1 温度传感器DS18B20

湿度传感器采用法国Humirel公司的HS1101，它是一款基于电容原理的湿敏电容传感器。在自动测试系统中，电容值随着空气湿度的变化而变化，根据相对湿度的变化和电容值呈线性规律的原理。将电容值的变化转换成电压或频率的变化，进行有效的数据采集,再利用555集成电路组成振荡电路，HSl101湿度传感器充当振荡电容，从而完成湿度到频率的转换，如图2所示。

图2 湿度传感器HS1101电路 

1.2 报警主机

报警主机主要由8051单片机、双音多频信号接收器、GSM模块、无线接收和有线接入端口等周边电路组成。

主芯片STC11F16XE是增强型的8051系列单片机，通过探头寻址电路不断循环监测8个探头状态，对应状态即为选择的监控项目。以温度报警为例，温度检测器超温后发出无线信号至探头后，单片机8051通过轮训信号检测电路检测到外线上的拨号音时，将会立即转入对芯片HT9170D的控制，实现对它的片选，完成所需拨打的电话号码的双音多频信号的功能。

HT9170D是一片18脚，DIPSOP封装的DTMF信号接收解码芯片。双音多频信号（DTMF），即电话系统中电话机与交换机之间的一种用户信令，用于发送被叫号码。HT9170D对接收到的DTMF信号进行检测和解码,形成代表不同数字的4位BCD码输出，从而完成自动拨打不同电话号码的流程。

GSM报警器的电源外接市电，内置可充电电池，停、断电后自动转换至电池供电并短信息提示，实现停电报警的功能。具备两种工作模式：

1） 布防模式：安防控制器对探头检测到的任何异常状态都作出响应和报警，这种工作模式适用于夜间值班人员休息时的设置。

2） 撤防模式：安防终端处于监测状态，但是不会对各探头的异常状态做出反应，外接警笛鸣响提示，适用于值班人员在机房值班时的设置。

2  安防监控

近几年国内出现多起人为攻击广播电视设施的事件，各家电视台在提升技术支持确保安全播出的同时，也都在想方设法应对外部环境的困扰。电视台播出机房作为全年24小时不间断运行的重地，夜间值班仅仅依靠少数人显然不能胜任。而安防技术的完善和发展，极大地延长了人眼的观察距离，并且能进行长时间的监视，让人们能够看到现场发生的一切情况。再通过录像机记录下来，与报警设备联合使用后，就能对非法入侵进行有效防范。本台安防监控设备主要有摄像头监控系统和红外入侵探测系统组成。

2.1 摄像头监控系统

摄像头监控技术已经广泛应用于社会的各行各业，本台监控系统划出的重点防范区域由3个摄像头完成覆盖，其中设备机房采用高清一体化摄像头，自带WiFi可以单独用于联网报警，如图3所示。

图3 摄像头监控系统

主要有以下两个特色应用：

1）移动监测技术

每个摄像头各自的监控范围内选择性地划分出重点区域，就可以对其内部移动的物体侦测，如有人走过，镜头被移动、遮盖，都会引起画面的变化，算法采用的是背景差分和时间差分相结合的方式。

首先将每个监控画面内划分为大小相同的小方格；然后硬盘录像机内部DSP（数字信号处理器）实时编码录制每一帧每一格画面的同时，对每一格图像与背景图像的对比来检测是否有运动，或者是利用连续所录制图像序列中2个或3个相邻帧像素的变化来提取出图像中的运动区域；最后通过提示音完成报警和录制，实现“动则报警，不动则不报警”。

2）萤石云网络监控

“萤石云”完成了计算机全部监控功能到手机的延生，利用云存储服务功能将录制的视频存储在公有云里，通过安全认证的手机可以实现PC客户端的全部功能，从而实现了监控现场信息的即时化，随时随地关注场所的异常信息，第一时间采取安全防护措施（见图3）。

2.2 红外入侵探测系统

红外入侵探测系统主要有安防终端和热释电红外传感器两部分组成。安防终端用于接收警情，支持多种探头，每一种探头对应检测某一种情况的事件，触发后用于打电话语音发送报警内容和警笛鸣响。

热释电红外传感器，其原理是选择性接收人体发出特定波长10区性μm左右的红外线。当有人进入检测区时，由于人体相对恒定的体温（37 ℃左右）与环境温度有差别，菲涅耳透镜滤光片只允许波长在10 μm左右的红外线通过，经放大增强后聚集到红外感应源(热释电元件LHI778)上，自身就会失去电荷平衡，向外释放电荷，进而产生ΔT，其晶体内部的原子排列将产生变化，引起自发极化电荷，在上下电极之间产生电压ΔU，再通过后续电路经检测处理后就能产生报警信号。热释电红外传感器内部由光学滤镜、场效应管、热释电元件、偏置电阻、EMI电容等元器件组成，其内部电路框图如图4所示。

图4 热释电元件LHI778

两套报警系统虽然互有重叠，但是很好地起到了互为补充的作用，做到了经济、安全、有效、无死角，切实增强了播出机房的安全防护能力。

3  播前素材监看

电视台播出量不断增加随之而来的就是大量的节目素材需要审核，纯人工的审片方式显然已经难以胜任。本台的播出素材自动技审系统，就是应用技防手段，在素材播出之前以3∶1的速度自动完成待播节目审查，效率得到大幅度提高的同时也减轻了人工的工作量，播出安全也提升到了一个新的台阶。

技审平台素材检查点设置在二级阵列，首先将打包好的待播出素材拆开，自动分析每一帧的视频和音频数据；然后将解析出的数据与用户自定义的质量检测标准进行对比，主要包括黑场、彩条、静帧、彩场、雪花场、色彩丢失、单色等，确定被检素材中是否含有以上视音频问题；最后形成技审报告，再由人工进行复查。这种有针对性的检查和判断，不仅效率高而且减少了漏检对象，加强了播出质量监测的自动化、流程化、数据化，提高了安全级别。

4  播出中实时故障监控

本台早期的播出实时故障监测主要由大屏幕监视墙和6通道监控机组成。大屏幕监视墙虽然能完成对每一级信号的监视，但是没有故障报警；监控机有故障报警，但是由于通道很少导致每个频道仅仅只能监视一路信号，在故障应急中不能做到准确而快速的定位，显然不利于紧急情况时的迅速处理。最新完成建设的多画面多通道实时监测系统，对射频、视音频的图像与声音进行实时的监视监听，并对出现的问题实时对应语音报警，准确报出对应频道故障点和设备，很好地协助了技术人员应急时的故障排查。

监测服务器内置6块实时4路视频语音处理卡，最大可支持24路节目信号源，本台6个频道可以平均分配到4个监测点。主要完成播出中的图像监视和图像查询，以及各项监测功能，并能在事后进行图像语音的查询和取证。主要监测的信号指标有：视频丢失、音频丢失、静帧故障、黑场故障、非法信号、VA比告警等，用户可以针对各个频道的需求设置组合这些指标。

系统报警模式除提供即时语音报警外，网络报警通过局域网实现图像监视、查询接收实时报警等功能；短消息报警用于将监测到播出系统信息发送至指定用户的手机上，即时发现处理故障。

硬盘录像功能分为时段录像和触发录像。时段录像即在指定时间段内不间断地录像，主要用于根据需求查询图像和语音的记录。触发录像用于在当前通道监测到了某种指定故障时，录像功能被触发后开始记录，并能够保存报警触发前数秒钟的视音频信号，这一功能对于用户事后的报警事件跟踪判断具有特别的意义。

5  结束语

智能化技术作为今后的重要发展方向，电视台在信号处理、设备故障诊断、实时监控、接口监测等很多环节都会涉及，其应用不仅能够把技术人员从繁复的事务工作中解脱出来，播出信号质量和机房整体安全都得到了显著的提高。因此各家电视台在全台网的搭建中要将智能化技术的集成纳入到整个系统的建设中来。

 

【本文献信息】潘登，赵豫青，王慧莉，等. 全方位智能化监控系统的运用［J］.电视技术，2015，39（24）：72-74. DOI：10.16280/j.videoe.2015.24.017.

电视技术

欢迎投稿《电视技术》：www.videoe.cn

欢迎关注《电视技术》官方新浪微博：http://weibo.com/u/3260327660

【关注我们】打开手机版微信客户端，点击通讯录界面右上方，在查找公众号中输入“电视技术”，即可关注电视技术官方微信，也可直接从“发现”界面扫一扫二维码

【获取更多消息】点击右上角-查看官方账号-查看历史消息

关注电视技术，精彩内容等你分享！

【联系电话】010-59570241/45/46