CN101742095A - 一种自动播出四级自动切换装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动播出四级自动切换装置及方法，该装置包括主、备播控工作站、主、备视频服务器、跟随录像机以及切换设备，在主、备播控工作站和主、备视频服务器等播出设备之间设置有倒换器，所述倒换器由RS422接口电路通过备播控工作站的GPI信号控制主播控工作站和备播控工作站控制链路的倒换，切换设备由播控工作站控制，本发明按照主、备视频服务器、跟随录像机、应急信号源的顺序实现了播出信号的四级自动切换，改变了播出人员根据切换设备输出信号的状况进行手动应急切换的传统操作模式，极大的减轻了电视台播出人员的工作强度和精神压力，实现了对故障的自动检测和快速处理，有效避免了播出事故的发生，全面提高了播出系统的安全性和可靠性。

Description

一种自动播出四级自动切换装置及方法

技术领域

本发明涉及一种自动播出四级自动切换装置及方法，是一种计算机网络环境下播出系统内部自动应急操作的方法，是一种针对视频服务器播出通道的四级自动切换技术。

背景技术

通常情况下，电视台或其它视音频节目播出机构，在设计和构建播出系统的时候，播出安全性是极为重要的考虑因素。播出安全性主要体现在播出系统是否采用合理的冗余备份结构，以及具有高安全、可配置的自动应急切换技术。目前，电视台播出系统采用的应急切换技术处于一种比较原始的状态，无法保证播出系统播出的高安全性和高可靠性。

传统的播出系统，通常采用分离主备的播出控制架构，具体的实现方式如下：

播控工作站采用分离主备模式，系统结构比较简单。主、备播控工作站分别控制各自的播出设备，包括视频服务器、应急录像机、切换矩阵(或切换台)等进行播出。当其中某一个播控工作站出现故障时，它所控制的一套播出设备就无法正常播出了。若该故障长时间不能恢复，整个播出系统的安全性将大幅度降低，播出的可靠性和安全性将受到极大的影响。

电视台播出系统采用分离主备模式，在应急切换能力方面考虑不够全面，存在的问题描述如下：

由于传统播控系统采用了分离主备模式，主、备播控工作站分别控制各自的播出设备。主、备切换矩阵的输出信号接入末端的2选1开关，通常情况下由播出人员根据两路信号的状况进行手动倒换。

由于主、备播控工作站只能实时检测各自控制的播出设备的工作状态，无法检测系统中所有播出设备的工作状态。因此，播出人员需要实时监看主、备工作站是否工作正常，主、备视频服务器播出通道的输出是否正常，主备切换矩阵的最终输出是否正常等，为了保证安全播出，需要对故障及时发现、及时处理，所承受的工作压力很大。例如，当主播控工作站出现故障时，它所控制的一套播出设备就无法正常播出了。此时，工作人员需要在最短时间内控制2选1开关进行手动倒换，将最终播出信号手动切换到备播控工作站控制的备切换矩阵输出上，如果工作人员稍有疏忽，就会导致播出画面出现黑场、静帧等播出事故。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种自动播出四级自动切换装置及方法技术方案；该技术方案在电视台播出系统基础上，增加了自动应急切换和录像机跟随播放的技术，使播出系统的安全性得到更深层次的提高。

本发明技术方案是这样实现的，一种自动播出四级自动切换装置，包括主播控工作站、备播控工作站、主视频服务器、备视频服务器、跟随录像机以及切换矩阵，所述主视频服务器、备视频服务器、跟随录像机的输出信号源接入切换设备的输入，所述切换设备还设有应急信号源输入；在主播控工作站、备播控工作站和主视频服务器、备视频服务器等播出设备之间设置有倒换器，所述倒换器由RS422接口电路通过备播控工作站触发的GPI信号控制主播控工作站和备播控工作站控制链路的倒换，切换设备由播控工作站控制，依据节目单实现主视频服务器、备视频服务器、跟随录像机、应急信号源等输入信号的自动切换，所述主播控工作站、备播控工作站之间通过专用接口进行心跳通讯。

一种自动播出四级自动切换方法，基于上述一种自动播出四级自动切换装置，所述自动切换方法步骤包括：

接收到加载节目单的消息通知后，播控工作站从数据库加载预播节目单和跟随录像机采用磁带介质跟随播出的步骤；

主、备播控工作站之间通过RS232串口或以太网进行心跳通讯，实现节目单及播控应急操作的同步，并检测主播控工作站的状态是否出现异常步骤；

主控状态的播控工作站通过RS422串口检测主、备视频服务器、跟随录像机的状态是否出现异常步骤；其过程是：主控状态的播控工作站通过RS422串口分别向主视频服务器、备视频服务器、跟随录像机发送查询端口状态的控制指令；通过分析指令反馈信息判断设备是否出现异常，正常情况下，切换设备将主视频服务器的输出信号作为正播节目信号输出；所述主控状态的播控工作站即当前控制播出设备的工作站；

若主播控工作站出现异常；

d1.则备播控工作站触发GPI信号，控制倒换器进行RS422控制链路的切换，播出设备的控制转移至备播控工作站；

若主视频服务器出现异常；

d2.则主控状态的播控工作站通过RS422串口控制切换设备，将正播节目信号输出自动切换至备视频服务器的信号源输入；

若主视频服务器和备视频服务器同时出现异常；

d3.则主控状态的播控工作站通过RS422串口控制切换设备，将正播节目信号输出自动切换至跟随录像机的信号源输入；

若主视频服务器、备视频服务器和跟随录像机同时出现异常；

d4.则主控状态的播控工作站通过RS422串口控制切换设备，将正播节目信号输出自动切换至应急信号源对应的信号源输入。

本发明产生的有益效果：

1.播控工作站可以实现控制切换设备按照主视频服务器播出通道、备视频服务器播出通道、跟随录像机及应急信号源的顺序完成播出信号的四级自动切换，全面提高了播出系统的安全性和可靠性；

2.改变了播出人员根据两路信号的状况进行手动倒换的传统操作方式，极大的减轻了电视台播出人员的工作压力，实现了对故障的自动检测和快速处理，有效避免了播出事故的发生。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1是发明自动播出四级自动切换装置结构示意图；

图2是发明一种自动播出四级自动切换方法流程示意图。

具体实施方式

实施例一：

一种自动播出四级自动切换装置实施例，参见图1，一种自动播出四级自动切换装置，包括主播控工作站1、备播控工作站2、主视频服务器3、备视频服务器4、跟随录像机5以及切换设备6，所述主视频服务器、备视频服务器、跟随录像机输出信号接入切换设备的输入端，所述切换设备还设有应急信号源输入7；在主播控工作站、备播控工作站和主视频服务器、备视频服务器之间设置有倒换器8，在所述主播控工作站、备播控工作站之间通过心跳通讯9实现播控工作站状态检测，播控应急操作的同步；切换设备由主控状态的播控工作站控制，依据节目单实现主视频服务器、备视频服务器、跟随录像机、应急信号源等输入信号的自动切换，正常情况下，切换设备将主视频服务器的输出信号作为正播节目信号输出；切换设备提供两路输出信号，PGM为正播节目信号12，PST为待播节目预监信号13。

所述的备播控工作站与主播控工作站在硬件配置方面是有区别的，在备播控工作站内部专门安装了一块GPI板卡，并经控制线连接至倒换器的GPI输入端。(GPI板卡和倒换器都是广播电视行业常用的通用产品)正常情况下，主播控工作站处于主控状态，控制所有受控设备依据节目单进行播出，备播控工作站通过心跳通讯检测主机的工作状态。其中，所述的心跳通讯采用RS232接口；或者是以太网专用Socket端口实现(Socket是一种公知的专用端口，属于编程时比较通用的通讯方式，用于在两个基于TCP/IP协议的应用程序之间相互通信)。当备播控工作站检测到主机出现异常，立即通过本机GPI板卡触发GPI信号控制倒换器，完成RS422接口电路从主播控工作站控制链路向备播控工作站控制链路的自动倒换。

实施例二：

一种自动播出四级自动切换方法实施例，参见图2，基于实施例1所述一种自动播出四级自动切换装置，所述自动切换方法包括：

a.主、备播控工作站收到节目单编辑工作站11的加载节目单消息后，从数据库10加载预播节目单和跟随录像机采用磁带介质跟随播出的步骤；

b.主、备播控工作站之间通过RS232串口或以太网进行心跳通讯(所述心跳通讯是本行业通用的信息同步机制)，实现节目单及播控应急操作的同步，并检测主播控工作站是否出现异常状况；

c.主控状态的播控工作站通过RS422串口检测主、备视频服务器、跟随录像机的状态是否出现异常；主控状态的播控工作站通过RS422串口分别向主视频服务器、备视频服务器、跟随录像机发送控制指令，实时获取端口状态(Port Status)信息，根据受控设备的状态反馈类型判断设备是否出现异常，正常情况下，切换设备将主视频服务器的输出信号作为正播节目信号输出；所述主控状态的播控工作站即当前控制播出设备的工作站；在播出系统运行过程中，播控工作站主机、备机的主控状态和备控状态并不是固定不变的。系统初始运行时，预先指定一台播出控制工作站作为主机控制播出过程，这时播控工作站主机处于主控状态，播控工作站备机处于备控状态。一旦播控工作站备机通过心跳通讯检测到播控工作站主机出现故障时，播控工作站备机将接替播控工作站主机控制播出过程，这时故障前处于备控状态的播控工作站备机已经切换到主控状态，而故障前处于主控状态的播控工作站主机可关机进行下线维修，修复后重新上线使用。基于这种系统架构，当播控工作站、视频服务器等核心设备出现单点故障时，播出系统仍然可以正常工作，具有一定的容灾备份能力。

若主播控工作站出现异常；

d1.则备播控工作站触发GPI信号，控制倒换器进行RS422控制链路的切换，将播出设备的控制转移至备播控工作站；

若主视频服务器出现异常；

d2.则主控状态的播控工作站控制切换设备，将切换设备PGM输出自动切换至备视频服务器的信号源输入；

若主视频服务器、备视频服务器同时出现异常；

d3.则主控状态的播控工作站控制切换设备，将切换设备PGM输出自动切换至跟随录像机的信号源输入。

若主视频服务器、备视频服务器、跟随录像机全部同时出现异常；

d4.则主控状态的播控工作站控制切换设备，将切换设备PGM输出自动切换至应急信号源对应的矩阵输入。

所述录像机磁带跟随播出步骤是：设置磁带节目的“磁带入点”和“磁带出点”，既磁带上面的节目起始时码和结束时码，提前将磁带插入跟随录像机自动完成节目预卷操作，预卷到节目磁带入点之前5秒钟的位置，依据节目单，在节目开播时间之前5秒钟，启动跟随录像机播放。

上述实施例中，控制端的所述播控工作站中部署播出软件，该软件执行接收总编室编单发布的消息通知，从数据库加载预播节目单；通过RS422串口控制不同类型的播出设备，主要包括视频服务器、应急录像机、切换器(或切换台)、字幕机等，依据节目单时序控制切换器对输入信号源进行帧精度切换完成视音频节目的播出。主、备播控工作站之间，通过RS232串口或以太网进行心跳通讯，实现节目单及播控应急操作的同步。

上述实施例采用了完全主备模式，主控状态的播控工作站能够实时检测所有播出设备的工作状态，若检测到设备状态异常，能够在最短时间内控制切换设备自动切换到备份源，从而保证切换设备输出的播出信号不受影响。播控工作站采用的完全主备模式，具体实现方式描述如下：

完全主备模式，由主、备播控工作站和RS422串口倒换器构成。RS422倒换器提供多路RS422控制通道，每个通道提供两个输入端口和一个输出端口。主、备播控工作站控制播出设备的RS422控制线分别接入RS422倒换器指定通道的两个输入端口，输出端口通过控制线连接到具体的受控设备。采用这种方式实现对播出设备的共享控制。正常情况下，RS422倒换器处于主路，由主播控工作站控制播出设备进行播出；当备播控工作站通过心跳通讯检测到主机出现异常，触发GPI信号控制倒换器将RS422控制链路切换到备路，由备播控工作站控制播出设备继续进行播出。

视频服务器部分，采用广播电视行业的专业视频服务器。不同品牌的视频服务器，基于软件编解码或硬件编解码技术，对内部数据盘或外部磁盘整列中存储的节目媒体文件进行解码，经过专业视音频I/O板卡输出基带信号。基于VDCP协议，视频服务器接收播控工作站发送的标准控制指令，依据时序完成节目的预卷、播出、停止等操作。为了提高播出系统的容灾备份能力，采用主、备视频服务器进行冗余备份播出。每个视频服务器提供一个视音频解码通道，播出过程中同步播放两路相同的基带信号，并送给后端的视音频切换矩阵。

播出系统利用切换设备(切换矩阵、切换器或切换台)实现播出信号的切换调度，切换设备具有非常高的切换控制精度。对于切换设备，信号输入端接入所有播出设备送出的基带信号，输出端通常送出PGM和PST两路基带信号。PST待播节目预监信号用于对待播节目信号技监，监视视频画面，监听音频信号；另外一路PGM正播节目信号叠加台标、字幕等键信号之后，送给后端信号传输系统。例如，播出系统常用16x2切换矩阵作为一个频道的播出切换设备，该矩阵可以同时接入16路输入信号。我们可以将主视频服务器播出通道的输出、备视频服务器播出通道的输出、跟随录像机的输出、应急信号源(应急信号源通常为一路循环播垫片信号)以及其它线路信号的输出接入到16x2切换矩阵的输入端；16x2切换矩阵输出端送出PGM和PST两路基带信号。播控工作站可以依据制定好的切换机制，控制切换矩阵PGM输出精确切换到不同的输入信号源。播控工作站控制切换矩阵对不同类型的播出信号源进行精确切换。

在播出系统运行之前，首先我们先将所有信号源的输出，包括主视频服务器播出通道的输出、备视频服务器播出通道的输出、跟随录像机的输出、应急信号源接入到切换矩阵的输入端。例如，我们可以将主视频服务器播出通道的输出接入到切换矩阵的第1路输入、备视频服务器播出通道的输出接入到切换矩阵的第2路输入、跟随录像机的输出接入到切换矩阵的第3路输入、应急信号源接入到切换矩阵的第4路输入。然后，根据上述信号源对应的矩阵输入端口的序号，我们可以制定相应的四级自动切换策略。利用系统配置软件，我们可以设置每一路信号源的备份源，即制定相应的自动切换逻辑，针对播出四级自动切换技术设置以下切换策略：将主视频服务器播出通道(第1路输入)的备份源设置为备视频服务器播出通道(第2路输入)；将备视频服务器播出通道的备份源设置为跟随录像机(第3路输入)；将跟随录像机的备份源设置为应急信号源(第4路输入)。

上述实施例采用了录像机跟随播放技术，实现了跟随录像机作为主、备视频服务器播出通道的备份源，跟随视频服务器进行同步播放。由于视频服务器中的节目以文件形式存在，当播放视频服务器内的硬盘节目时，若主、备视频服务器同时出现故障，播出系统就无法正常播放该节目。针对电视台播出业务需求，对于重要节目(例如新闻、重要栏目)，采用磁带介质进行第三级备份播出。在这些重要节目制作完成后，下载到磁带经过内审和技审之后提交给播出部门。由于磁带播出依靠播控工作站对录像机设备的控制，技术成熟、稳定性高不易受到外界因素的破坏和影响。因此，采用磁带介质作为第三级备份手段，确保重要节目的播出安全。对于重要节目的播出，需要提前将磁带放入跟随录像机，利用实施例的录像机跟随播放技术，自动控制跟随录像机作为第三级备份，在播控工作站统一控制下自动跟随主、备视频服务器播出通道同时播放该节目，从而进一步保障了播出安全性。下面是录像机跟随播放技术的具体操作流程：

在编辑节目单的时候，首先针对重要节目，需要指定跟随视频服务器播出的跟随录像机，并根据磁带节目的录制情况，设置磁带节目的“磁带入点”和“磁带出点”，即重要节目在磁带上面的起始时码和结束时码。在播放重要节目之前，必须将对应的磁带放入到跟随录像机中。然后，主控状态的播控工作站，控制跟随录像机完成预卷操作，立即预卷到节目磁带入点之前5秒钟的位置。主控状态的播控工作站依据节目单，在重要节目开播时间之前5秒钟，通过串口控制跟随录像机播放，在到达节目切换点的时候，跟随录像机恰好开始播放重要节目，跟随主视频服务器播出通道、备视频服务器播出通道、作为第三级备份源播出重要节目。这样，依靠跟随录像机采用磁带方式，实现重要节目的跟随播出。

上述实施例涉及的播出四级自动切换技术，常规处理流程如下：

正常情况下，主控状态的播控工作站控制所有播出设备，并实时检测所有播出设备的工作状态，包括主、备视频服务器播出通道、跟随录像机，切换矩阵等播出设备。

首先，主控状态的播控工作站，通过RS422串口实时检测主视频服务器播出通道的工作状态，若主视频服务器播出通道正常，切换矩阵不会做任何操作，矩阵PGM输出始终保持在主视频服务器播出通道对应的矩阵输入。若主控状态的播控工作站，检测到主视频服务器播出通道出现故障，同时检测备视频服务器播出通道是否正常，根据备视频服务器播出通道的状态，控制切换矩阵执行切换控制操作。

若备视频服务器播出通道状态正常，主控状态的播控工作站，依据此前配置的自动切换策略，控制矩阵PGM输出自动切换到备视频服务器播出通道对应的矩阵输入。在备视频服务器播出通道正常的情况下，切换矩阵不会做切换操作，矩阵PGM输出始终保持在备视频服务器播出通道对应的矩阵输入。

若备视频服务器播出通道也出现故障，主控状态的播控工作站同时检测跟随录像机的状态是否正常。若跟随录像机的状态正常，主控状态的播控工作站，依据此前配置的自动切换策略，控制矩阵PGM输出自动切换到跟随录像机对应的矩阵输入。在跟随录像机状态正常的情况下，切换矩阵不会做切换操作，矩阵PGM输出始终保持在跟随录像机对应的矩阵输入。

若跟随录像机的工作状态也出现故障，主控状态的播控工作站，依据此前配置的自动切换策略，控制矩阵PGM输出自动切换到应急信号源对应的矩阵输入。保证播出系统矩阵PGM播出信号不会中断，继续播出应急信号。

如上所述，是播出四级自动切换技术的常规流程，基于对设备状态的实时检测，实现视频服务器播出信号的四级自动切换。切换顺序按照主视频服务器播出通道、备视频服务器播出通道、跟随录像机，到第四级的应急信号源。当将设备故障排除以后，主视频服务器播出通道从故障状态恢复正常，为了保证播出安全性，需要手动控制切换矩阵，将PGM输出重新切换至主视频服务器播出通道对应的矩阵输入。使播出系统恢复到自动四级切换的初始状态，重新按照播出四级自动切换机制，由主控状态的播控工作站对设备故障进行自动应急处理。当播出下一条视频服务器节目的时候，主控状态的播控工作站同样采用相同的机制对矩阵PGM输出进行自动切换，如果主、备视频服务器恢复正常，则切换至视频服务器信号对应的矩阵输入。

Claims (8)

1.一种自动播出四级自动切换装置，其特征在于，所述装置包括主播控工作站、备播控工作站、主视频服务器、备视频服务器、跟随录像机以及切换设备，所述主视频服务器、备视频服务器、跟随录像机输出信号接入切换设备的输入，所述切换设备还设有应急信号源输入；在主播控工作站、备播控工作站和主视频服务器、备视频服务器之间设置有倒换器，所述倒换器由RS422接口电路通过备播控工作站触发的GPI信号控制主播控工作站和备播控工作站控制链路的倒换，切换设备由播控工作站控制，依据节目单实现主视频服务器、备视频服务器、跟随录像机、应急信号源信号的自动切换，所述主播控工作站、备播控工作站之间通过专用接口进行心跳通讯。

2.根据权利要求1所述的一种自动播出四级自动切换装置，其特征在于，所述的心跳通讯采用RS232串口实现。

3.根据权利要求1所述的一种自动播出四级自动切换装置，其特征在于，所述的心跳通讯采用以太网连接实现。

4.根据权利要求1所述的一种自动播出四级自动切换装置，其特征在于，所述切换设备是切换台或者切换器。

5.根据权利要求1所述的一种自动播出四级自动切换装置，其特征在于，所述切换设备是16×2切换矩阵。

6.一种自动播出四级自动切换方法，基于权利要求1所述一种自动播出四级自动切换装置，其特征在于，所述自动切换方法步骤包括：

接收到加载节目单的消息通知后，播控工作站从数据库加载预播节目单和跟随录像机采用磁带介质跟随播出的步骤；

主、备播控工作站之间通过RS232串口或以太网进行心跳通讯，实现节目单及播控应急操作的同步，并检测主播控工作站的状态是否出现异常步骤；

主控状态的播控工作站通过RS422串口检测主、备视频服务器、跟随录像机的状态是否出现异常步骤；其过程是：主控状态的播控工作站通过RS422串口分别向主视频服务器、备视频服务器、跟随录像机发送查询端口状态的控制指令；通过分析指令反馈信息判断设备是否出现异常，正常情况下，切换设备将主视频服务器的输出信号作为正播节目信号输出；所述主控状态的播控工作站即当前控制播出设备的工作站；

若主播控工作站出现异常；

d1.则备播控工作站触发GPI信号，控制倒换器进行RS422控制链路的切换，播出设备的控制转移至备播控工作站；

若主视频服务器出现异常；

d2.则主控状态的播控工作站通过RS422串口控制切换设备，将正播节目信号输出自动切换至备视频服务器的信号源输入；

若主视频服务器、备视频服务器同时出现异常；

d3.则主控状态的播控工作站通过RS422串口控制切换设备，将正播节目信号输出自动切换至跟随录像机的信号源输入；

若主视频服务器、备视频服务器和跟随录像机同时出现异常；

d4.则主控状态的播控工作站通过RS422串口控制切换设备，将正播节目信号输出自动切换至应急信号源对应的信号源输入。

7.根据权利要求6所述的一种自动播出四级自动切换方法，其特征在于，所述的每个视频服务器至少包含一个视音频解码通道，播出过程中主、备视频服务器同步播放两路相同的基带信号，并送给后端切换设备。

8.根据权利要求6所述的一种自动播出四级自动切换方法，其特征在于，所述录像机磁带跟随播出步骤是：设置磁带节目的“磁带入点”和“磁带出点”，既磁带上面的节目起始时码和结束时码，提前将磁带插入跟随录像机自动完成节目预卷操作，预卷到节目磁带入点之前5秒钟的位置，然后依据节目单在节目开播时间之前5秒钟，启动跟随录像机播放。

Images