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      數(shù)字電視組合報警通用處理算法的研究

      2013-07-25 07:41:52李瑞民
      電視技術(shù) 2013年20期
      關(guān)鍵詞:值機線程鏈路

      李瑞民

      (上海風格信息技術(shù)股份有限公司,上海 201804)

      1 信號傳輸監(jiān)測簡介

      電視臺里的故障監(jiān)測是一個重要的環(huán)節(jié),及時、準確地報警監(jiān)測是值機員在發(fā)生故障時做出準確判斷的關(guān)鍵因素[1-3]。要做到這一步,一套好的監(jiān)測算法必不可少。電視臺圖像層監(jiān)控五大要素分別是黑場、凍幀(又名靜幀)、彩條、臺標丟失、無聲,前四個屬于圖像層面的,第五個屬于聲音層面的。黑場,就是屏幕上所有的區(qū)域都是黑色的;凍幀即整個畫面靜止不動;彩條及由于墊片等原因?qū)е碌墓?jié)目呈現(xiàn)成豎的多色彩色條紋;臺標丟失即頻道臺標消失;無聲即沒有聲音的電平值。從五類報警的定義上看,每一種報警的判斷似乎都不難。但在實際的算法中,要受很多外圍元素的影響,比如,一些電影電視制作人員通常會把盡可能多的信息(如頻道的LOGO、當前時間、當前節(jié)目名稱、滾動新聞或廣告)提供給觀眾,再如大部分視頻的壓縮和解壓縮算法采用的都是失真算法,原始圖像與經(jīng)過壓縮、傳輸、解壓縮后的圖像從肉眼上很難區(qū)分,但實際上卻產(chǎn)生了一些變化,這些變化都會影響到報警的判斷。

      除了對上面某一個信號的監(jiān)控之外,電視臺更關(guān)注一個鏈路的狀態(tài)。信號傳輸監(jiān)測模型圖如圖1所示,信號輸入后經(jīng)過編碼器編碼后,沿傳輸鏈路到達解碼器,經(jīng)解碼后再輸出。按圖1設(shè)置4個監(jiān)測點,分別監(jiān)測輸入信號、編碼后信號、經(jīng)鏈路傳輸后的編碼信號、解碼信號這4個信號。假設(shè)各監(jiān)測點都正常監(jiān)測的情況下,不難發(fā)現(xiàn)如“監(jiān)測點1”的信號黑場故障,則“監(jiān)測點2”~“監(jiān)測點4”的信號必然是黑場故障;反之,如果“監(jiān)測點4”發(fā)生黑場故障,則未必“監(jiān)測點1”~“監(jiān)測點3”都是黑場故障,因為這3個環(huán)節(jié)中,有1個環(huán)節(jié)故障都會引起。

      圖1 信號傳輸監(jiān)測模型圖

      由此來看,一般的電視臺、電吧、地球站等單位所關(guān)注的并不是某一個頻道是否發(fā)生了故障,而是綜合考慮各頻道之間的組合報警。

      2 算法設(shè)計

      以上海地球站為例,有標清節(jié)目30套左右,高清3套。每一套節(jié)目約有5~7個監(jiān)測點,則總共會多達200多個監(jiān)測點。每一路節(jié)目都有5~7個監(jiān)測點,一旦某中間節(jié)點出現(xiàn)故障,則直接影響后續(xù)的相關(guān)節(jié)點,因此存在同一時刻多路信號連鎖出錯而導(dǎo)致的大范圍報警的可能,因此設(shè)計一套好的算法和實現(xiàn)方式尤為重要。

      2.1 設(shè)計思路

      為統(tǒng)一術(shù)語,約定如下:1)報警:當某一設(shè)備的某一信號或狀態(tài)達到或超越某個閾值,向監(jiān)測或監(jiān)控端所發(fā)送的包含設(shè)備、信號值、報警類型的信息稱為“報警”。2)策略:指定若干個報警,其中某些報警同時發(fā)生,某些報警均不發(fā)生時而響應(yīng)某一預(yù)定的動作,包含若干報警的配置以及預(yù)定的動作稱之為一個“策略”。如果當前報警狀態(tài)正好符合一個策略的約定狀態(tài),則稱為該“策略被匹配到”。需要說明的是,策略中不僅要指定某些報警同時發(fā)生,還要指定另一些報警不同時發(fā)生,一是為了避免策略之間存在著包含的關(guān)系,增加了冗余度,二是避免產(chǎn)生二義性。同時也很容易看出,策略必須是有優(yōu)先級的,并且一般來說當高優(yōu)先級的策略被匹配到時,就不需要再響應(yīng)低優(yōu)先級的了,這樣做的目的是使值機員的處理有先后順序。

      如果把所有監(jiān)測點都混為一談,則會發(fā)現(xiàn)由于監(jiān)測項過多,即使是配一個很簡單的策略,也要把所有報警都設(shè)置一下,這不僅增加了配置的復(fù)雜度,也增加了算法的復(fù)雜度。同時,在實際應(yīng)用中,在一個鏈路中的故障不會波及到另一個與故障鏈路完全獨立的鏈路,即各完全獨立鏈路之間的耦合度很低,因而報警相互影響的概率也很小,甚至沒有。為此,可以采用“分組”的概念,將所有監(jiān)測點分組。原則上同一鏈路的為一組,不同鏈路的不在同一組。組與組之間具有優(yōu)先級,同時,每組中各策略之間也具有優(yōu)先級。

      還有一個需要考慮的因素就是某一組中,未被匹配的報警的處理,即當前某一組有若干個報警,但該組中的各個策略都未匹配到,作為一種不重要的“報警狀態(tài)”,也需要給值機員一個提醒,該提醒稱為該組的“默認報警”。

      通過這種設(shè)計,很顯然,報警不再是最終展示給值機員的元素,取而代之的是策略,因而值機員不再把報警作為首要關(guān)注因素,而只需要關(guān)注策略的變化,這樣設(shè)計大大節(jié)省了故障發(fā)生時值機員面對大量報警信息時再做二次判斷的時間,并減少了出錯的概率。

      2.2 報警采集的處理

      報警的時效性很強,如果采集點和報警點不在同一個位置,則二者之間一般是通過網(wǎng)絡(luò)的SOCKET進行通信的。一般的報警有三種方式,一種是采集點向報警點始終發(fā)一個心跳,并約定某一位的狀態(tài)值代表有報警或報警停止,這種方式只需要按協(xié)議判斷該位即可;還有一種是將報警分“開始、持續(xù)、結(jié)束”三個狀態(tài),報警點在接到報警后不僅知道在接到“開始”和“持續(xù)”時應(yīng)該報警,而且還知道在接到“結(jié)束”時應(yīng)該結(jié)束報警狀態(tài);第三種是報警不同狀態(tài),這時報警點則需要記錄接到最后一個報警的時間,并且在一定時間內(nèi)如果接不到報警,則自動將報警停止。

      組合報警時,同時考慮的是數(shù)個報警的狀態(tài),因此在接到一個報警時再等另一個報警一定是來不及的。一個可行的辦法就是針對每一個報警,專設(shè)一個“報警變量”和一個“時間變量”,前者保存最新的實時值,每當有新報警來的時候,除了刷新該值之外,還設(shè)定當前時間為時間變量。另有一個線程專門判斷所有時間變量,當發(fā)現(xiàn)某一個報警的時間變量距離當前時間大于預(yù)設(shè)的超時值時,則修改“報警變量”為報警停止。

      2.3 語音報警的處理

      報警聲音的處理很關(guān)鍵,一個準確、清晰的報警方式對指導(dǎo)值機員做出快速、正確的反應(yīng)至關(guān)重要。根據(jù)以上分析,可以以策略為單位,每一個策略配一個準確的故障語音描述,甚至是指導(dǎo)性的語音描述,如“X頻道主路黑場報警,請切備路”。這種語音報警效果很好,但也有一個缺點,每一個語音提示本身總是需要一定時間的,而當播放時有新策略被匹配到的時候,后面的策略語音提示如果一起播放,會使兩個聲音重疊在一起,或后者中斷了前者的播放,導(dǎo)致前者只播了一段,特別是在某一時刻,有大量報警同時出現(xiàn)時,各種策略報警提示一起播放,使各報警聲音相互交織,相互干擾,反而聽不清。

      一個可行的解決辦法就是建立一個報警語音隊列,每當一個報警語音提示需要播放的時候,不是馬上播出來,而是放入隊列中,這樣,專門再建一個線程,時刻查詢該報警語音隊列,當發(fā)現(xiàn)有報警語音的時候,再提取語音文件然后進行播放,當有多個語音要報的時候,同樣可以一個一個地播出。

      2.4 流程圖

      根據(jù)以上分析,可以做出如圖2所示的流程圖。圖中分為左右兩部分,以豎虛線分隔,其中左邊分別是報警采集和語音報警,該部分相對簡單,所以不再畫出流程圖;右邊則是組合報警的主流程圖。

      圖2 組合報警流程圖

      由于程序?qū)儆?×24 h運行的程序,故上面沒有標出退出的邏輯。

      通過上述分析,可以簡單總結(jié)為:循環(huán)按優(yōu)先級檢測各分組,針對每一分組內(nèi),再按優(yōu)先級依次匹配各策略,如果匹配到,則將要報的語音發(fā)送到報警語音隊列中,并直接跳出該組的此后判斷,匹配下一個分組;如果沒匹配到,則繼續(xù)匹配下一個策略,直到匹配到,或本組策略都未被匹配到。此時再做一個判斷,如果有報警,則將本組默認音放入報警語音隊列中,然后轉(zhuǎn)入到下一組的判斷。

      3 算法測試和驗證

      為了驗證上面方案的可行性,制作了一套程序,該程序采用Microsoft Visual C++2005(SP2)作為代碼開發(fā)工具,分別在Windows XP(SP3)/Windows 2003下做了測試。

      整個程序從功能上主要分2個部分:一部分是分組、策略的編輯,該部分占主界面的大部分位置;另一部分是各算法的具體實現(xiàn)方式,這部分幾乎不占用界面顯示部分,而是以線程方式在后臺運行。程序主界面如圖3所示。

      圖3 程序主界面(截圖)

      3.1 主要線程

      主程序主要由4個線程組成:

      1)第一個線程負責接收采集端傳過來的實時報警,并將接到的報警狀態(tài)寫入到報警池的指定位置,該部分可以直接采用CSocket類來實現(xiàn),這部分唯一需要注意的是效率要高,一般不宜有寫數(shù)據(jù)庫、機械操作等占時間的操作,否則會影響到后續(xù)報警的處理。該線程每接收一個報警,就將該報警的最后接收時間設(shè)定為當前時間。

      2)第二個線程是專為第一個報警服務(wù)的,該線程唯一的作用就是處理第一個線程中的超時報警。在實際應(yīng)用中,網(wǎng)絡(luò)總會或多或少地出現(xiàn)丟包現(xiàn)象,如果采集端發(fā)現(xiàn)某一個報警結(jié)束,于是向報警端發(fā)送“報警結(jié)束”的包,但如果這個包丟了,而報警端并不知道,仍然在報警,這是由于此后沒有報警了,則采集端不再發(fā)送報警信息,則報警端則會仍然繼續(xù)誤報有報警的信息。這時就需要一個收尾的線程來判斷。在本系統(tǒng)中,該線程約定5 s之內(nèi)接不到任何報警開始或持續(xù),則認為報警結(jié)束。判斷方法即每隔1 s循環(huán)判斷一下第一線程中各報警的最后接收時間,用該時間值與當前時間值做比較,如果兩者時間差大于5 s,則取消該報警。

      3)第三個線程也是最關(guān)鍵、最主要的線程,該線程在總流程圖中有詳細說明,故不再贅述。

      4)第四個線程就是語音播放隊列線程,該線程始終判斷一個隊列鏈表,當發(fā)現(xiàn)鏈表的頭指針與尾指針不相等(即有要播放的聲音)時,根據(jù)所存的聲音文件名,取指定的聲音文件進行播放,播放完成后,刪除此表頭,再次判斷后續(xù)是否還有要播的文件。

      3.2 實測結(jié)果

      根據(jù)上述算法所做的程序,經(jīng)過測試、策略調(diào)整、測試、試運行、運行,效果良好,受到值機員的好評,都認為采用該方法處理,值機員不需要再考慮各個的單獨報警,特別是當多個報警同時出現(xiàn)時,不需要在本已緊張的時刻再去判斷各報警之間的關(guān)聯(lián),再由關(guān)聯(lián)推斷故障的原因,從而做出下一步操作的判斷。

      4 結(jié)束語

      近幾年有線電視技術(shù)飛速發(fā)展,各種新技術(shù)得到應(yīng)用,規(guī)模也在不斷地擴大,因此對電視的監(jiān)控也越來越復(fù)雜。如果把這些壓力推給值機員或簡單地通過增加人員來解決,不僅不能大幅度地改善問題的解決速度,也可能會部分增加協(xié)同的復(fù)雜度。筆者從科學(xué)性、規(guī)范性、前瞻性出發(fā),設(shè)計了一種新的報警模式,該模式不再采用以往單純依靠報警來檢測的模式,而是綜合考慮了各報警之間的組合方式,向值機員提供更為準確、更為詳實可靠的報警提醒,經(jīng)過實測驗證,該方式是切實可靠的。

      [1] 陳鵬,劉博.數(shù)字電視可靠性試驗設(shè)計[J].電視技術(shù),2012(20):105-108.

      [2] 楊家勝,聶明杰.全國有線電視網(wǎng)絡(luò)評價技術(shù)指標體系研究[J].廣播與電視技術(shù),2012(12):74-79.

      [3] 金浩,吳金龍,韓振.有線電視網(wǎng)絡(luò)可靠性調(diào)查與分析[J].電視技術(shù),2002,26(7):60-62.

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