序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的建設(shè)新時(shí)代地球站智慧運(yùn)維系統(tǒng)研究樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。

1引言

以新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想引領(lǐng)，國(guó)家廣播電視總局立足“智慧廣電”新發(fā)展階段，貫徹推進(jìn)實(shí)施“智慧廣電”六大工程建設(shè)新發(fā)展理念，構(gòu)建廣播電視新發(fā)展格局。國(guó)家廣播電視總局某地球站根據(jù)總局戰(zhàn)略部署，緊緊圍繞《廣播電視和網(wǎng)絡(luò)視聽“十四五”發(fā)展規(guī)劃》，通過技術(shù)創(chuàng)新和科技賦能，開展運(yùn)維管理保障播出安全，建設(shè)新時(shí)代地球站智慧運(yùn)維管理系統(tǒng)。地球站運(yùn)維全部由技術(shù)人員人工完成日常值班、設(shè)備檢修、業(yè)務(wù)培訓(xùn)和故障處理等工作，本文重點(diǎn)研究日常值班運(yùn)維管理工作。目前，地球站日常值班是24小時(shí)值班模式，主要值班工作任務(wù)基本依靠一線值班員眼睛的監(jiān)測(cè)和手的操作完成。

2存在問題與原因分析

如何有效做好日常值班是安全播出運(yùn)維工作的重中之重，也是地球站安全播出可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)性工作。目前，日常值班工作基本由值班員人工來承擔(dān)。由人來做，不可避免地存在值班員發(fā)現(xiàn)問題慢、反應(yīng)慢、操作慢、判斷不精準(zhǔn)、失誤多、壓力大、值夜班、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問題。抓住主要問題的主要方面，可對(duì)問題進(jìn)行歸納并劃分為3類：一是動(dòng)作慢；二是失誤多；三是勞動(dòng)強(qiáng)度大。動(dòng)作慢和失誤多是由人的本身特性決定的，勞動(dòng)強(qiáng)度大是因沒有機(jī)械化、智能化造成的。因此，要想解決目前地球站日常值班中存在的問題，就需要用創(chuàng)新給設(shè)備和系統(tǒng)技術(shù)賦能，由智能值班機(jī)器人來代替值班員的日常值班工作，解放值班員。值班員日常值班工作實(shí)行24小時(shí)值班制，1天4個(gè)班組，1個(gè)班組平均6小時(shí)，實(shí)行六班四倒模式，即連續(xù)值班4天休息2天。要想完成值班期間的安全播出保障工作，包括播出安全、信息安全和消防治安安全等，抓住影響“動(dòng)作慢、失誤多和勞動(dòng)強(qiáng)度大”的主要值班工作是解決問題的關(guān)鍵。值班員的主要值班任務(wù)：一是通過眼睛對(duì)電視墻電視畫面和節(jié)目載波頻譜進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；二是手動(dòng)對(duì)設(shè)備的主備切換和升降功率等操作。所以，可以將值班員的主要值班任務(wù)概括為“兩看一操作”，即“看畫面看頻譜”兩看與“切換升降功率”一操作。

3對(duì)策措施

3.1應(yīng)對(duì)策略

本智慧運(yùn)維系統(tǒng)的目標(biāo)是減少對(duì)值班員的依賴，全面提升全流程人工智能化安全播出保障能力。重點(diǎn)是從值班人員的角度出發(fā)，思考解決智慧運(yùn)維系統(tǒng)怎樣在第一時(shí)間智能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)節(jié)目異態(tài)、怎樣在第一時(shí)間智能有效操作處理異態(tài)，保障播出問題。地球站通過采取相關(guān)性原理、組合邏輯、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘及技術(shù)賦能等技術(shù)手段，解決了當(dāng)前衛(wèi)星廣播電視地球站運(yùn)行維護(hù)管理工作中存在的問題，通過完成6個(gè)模塊技術(shù)框架功能，建設(shè)了衛(wèi)星廣播電視地球站智慧運(yùn)維管理平臺(tái)。地球站智慧運(yùn)維系統(tǒng)其實(shí)就是智能值班機(jī)器人系統(tǒng)，它主要由數(shù)字頻譜監(jiān)測(cè)、音視頻監(jiān)測(cè)、邏輯判斷、智能調(diào)度、設(shè)備網(wǎng)管和大數(shù)據(jù)等6個(gè)子系統(tǒng)組成，其功能原理如圖1所示。該智慧運(yùn)維系統(tǒng)的功能主要是完成信號(hào)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集、智能分析、邏輯判斷、指令下達(dá)、完成操作等一整套工作任務(wù)，各部分各司其職，又相互關(guān)聯(lián)。

（1）數(shù)字頻譜監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

數(shù)字頻譜監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)是地球站智慧運(yùn)維系統(tǒng)的一只“眼睛”，主要完成各個(gè)節(jié)目系統(tǒng)載波頻譜的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及采集告警數(shù)據(jù)工作等任務(wù)，并將告警數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)推送給邏輯判斷子系統(tǒng)。

（2）音視頻監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)

音視頻監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)是地球站智慧運(yùn)維系統(tǒng)的另一只“眼睛”，主要完成各個(gè)節(jié)目系統(tǒng)畫面和聲音的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及采集告警數(shù)據(jù)工作等任務(wù)，并將告警數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)推送給邏輯判斷子系統(tǒng)。

（3）邏輯判斷子系統(tǒng)

邏輯判斷子系統(tǒng)是地球站智慧運(yùn)維系統(tǒng)的“大腦”，是核心，是關(guān)鍵。它實(shí)時(shí)接收參與邏輯的信息及告警數(shù)據(jù)，主要按照既定邏輯完成邏輯分析判斷，將各類操作指令發(fā)送給智能調(diào)度子系統(tǒng)。

（4）智能調(diào)度子系統(tǒng)

智能調(diào)度子系統(tǒng)是地球站智慧運(yùn)維系統(tǒng)的“心臟”，主要完成統(tǒng)一指揮調(diào)度、并行下發(fā)各種操作指令等調(diào)度功能。

（5）設(shè)備網(wǎng)管子系統(tǒng)

設(shè)備網(wǎng)管子系統(tǒng)是地球站智慧運(yùn)維系統(tǒng)的“兩只手”，主要完成所有播出設(shè)備指標(biāo)、告警和故障的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和各類自動(dòng)切換操作。同時(shí)，接收智能調(diào)度子系統(tǒng)下發(fā)的操作指令，并由設(shè)備網(wǎng)管子系統(tǒng)完成最終的指令操作等任務(wù)。

（6）大數(shù)據(jù)子系統(tǒng)

大數(shù)據(jù)子系統(tǒng)是地球站智慧運(yùn)維系統(tǒng)的“兩條腿”，主要完成大數(shù)據(jù)采集挖掘等工作。它為地球站智慧運(yùn)維系統(tǒng)提供大量數(shù)據(jù)生產(chǎn)資料，并通過大數(shù)據(jù)挖掘，形成新的有效保障安全播出的各類具體算法，支撐地球站智慧運(yùn)維系統(tǒng)不斷完善，不斷前行。

3.2解決措施

地球站智慧運(yùn)維系統(tǒng)通過數(shù)字頻譜監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)和音視頻監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)兩只“眼睛”和設(shè)備網(wǎng)管子系統(tǒng)兩只“手”，基本完全可以替代值班員的人工實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和相關(guān)操作。本文重點(diǎn)闡述音視頻監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)怎樣實(shí)現(xiàn)地球站智慧運(yùn)維系統(tǒng)“眼睛”的功能。地球站智慧運(yùn)維系統(tǒng)根據(jù)大數(shù)據(jù)挖掘和相關(guān)性原理算法，能定義一個(gè)準(zhǔn)確的組合告警數(shù)據(jù)，組合告警規(guī)避了許多誤告警，提升了“眼睛”判斷畫面和聲音異常的準(zhǔn)確度和可靠性。

（1）數(shù)據(jù)采集算法

數(shù)據(jù)采集算法將地球站主備節(jié)目源、調(diào)制器上行和大小天線接收5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的音視頻告警和碼流告警數(shù)據(jù)作為原始采集數(shù)據(jù)。以地球站上星發(fā)射傳輸中星9號(hào)衛(wèi)星XX轉(zhuǎn)發(fā)器戶戶通10套電視節(jié)目為例，當(dāng)大小天線2個(gè)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別設(shè)置監(jiān)測(cè)1套不同節(jié)目，若其中1套或2套不同節(jié)目出現(xiàn)音視頻報(bào)警時(shí)，并不能代表該上星節(jié)目系統(tǒng)出現(xiàn)異常。為了解決此類問題，地球站智慧運(yùn)維系統(tǒng)采用相關(guān)性算法，將大小天線2個(gè)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別設(shè)置監(jiān)測(cè)3套不同節(jié)目的組合告警，當(dāng)出現(xiàn)該組合6套不同節(jié)目同時(shí)出現(xiàn)音視頻告警時(shí)，就可以判定該上星節(jié)目系統(tǒng)出現(xiàn)異常。此外，為了解決因音視頻監(jiān)測(cè)誤告警多導(dǎo)致的值班員對(duì)告警不敏感問題，對(duì)所有報(bào)警根據(jù)相關(guān)性原理算法進(jìn)行分類組合處理。根據(jù)廣播電視安全播出監(jiān)測(cè)實(shí)際和相關(guān)性算法原理，從音視頻模擬信號(hào)和碼流數(shù)字信號(hào)層面，分別定義了A類、B類和C類報(bào)警算法。其中，A類報(bào)警（音視頻模擬信號(hào)層面）算法定義為大小天線2個(gè)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)不同節(jié)目的組合設(shè)置同時(shí)出現(xiàn)視頻丟失、馬賽克等現(xiàn)象，不僅聲音告警，同時(shí)彈字幕，定義為最嚴(yán)重的異態(tài)；B類報(bào)警（碼流數(shù)字信號(hào)層面）算法定義為大小天線2個(gè)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)不同節(jié)目的組合設(shè)置同時(shí)出現(xiàn)PAT等錯(cuò)誤，不僅聲音告警，同時(shí)彈字幕，定義為最嚴(yán)重的異態(tài)；C類報(bào)警（含模擬和碼流層面）算法定義為所有節(jié)目的所有告警（含誤告警）全部在后臺(tái)記錄，沒有聲音告警，也不彈字幕，保證不影響值班員，但可查詢、可統(tǒng)計(jì)。

（2）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)地球站安全播出的實(shí)際運(yùn)行情況，通過智慧運(yùn)維系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)計(jì)了從2017年9月至2021年9月的A、B、C類告警數(shù)據(jù)及占比情況和A類告警數(shù)據(jù)及其分類占比情況。2017年9月至2019年9月，共產(chǎn)生C類告警260萬條，B類告警80萬條，A類報(bào)警9000條。其中，260萬條告警中，真正有效的組合B類告警為80萬條，即B類告警占C類告警的比例為30.8%；真正有效的組合A類告警為9000條，即A類告警占C類告警的比例為0.35%，也就是說，A類告警出現(xiàn)概率是1000次出現(xiàn)3.5次。9000條A類告警由系統(tǒng)測(cè)試、節(jié)目代播和節(jié)目中斷造成的A類告警組成。其中，系統(tǒng)測(cè)試告警8860條，節(jié)目代播告警139條，中星9號(hào)衛(wèi)星XX轉(zhuǎn)發(fā)器戶戶通節(jié)目調(diào)制器輸出有載無調(diào)節(jié)目中斷有效告警1次。在9000條A類告警中，系統(tǒng)測(cè)試告警占比約98.4%，節(jié)目代播告警占比約1.54%，真正影響播出的節(jié)目中斷有效告警僅占比約0.0111%。從數(shù)據(jù)可推出260萬條告警中，真正影響安全播出的“節(jié)目中斷”1次有效告警出現(xiàn)的概率是不到1/2600000，概率非常低，大大提升了有效告警的準(zhǔn)確度和可靠性。2019年10月至2020年8月，共產(chǎn)生C類告警6560萬條，B類告警2009條，A類告警3975條。其中，6560萬條告警中，真正有效的組合B類告警為2009條，即B類告警占C類告警的比例為0.003%；真正有效的組合A類告警為3975條，即A類告警占C類告警的比例為0.006%，也就是說，A類告警出現(xiàn)的概率是1000次中出現(xiàn)0.06次。3975條A類告警由系統(tǒng)測(cè)試、節(jié)目代播和節(jié)目中斷造成的A類告警組成。其中，系統(tǒng)測(cè)試告警3860條，節(jié)目代播告警114條，中星9號(hào)衛(wèi)星XX轉(zhuǎn)發(fā)器戶戶通節(jié)目調(diào)制器輸出有載無調(diào)節(jié)目中斷有效告警1次。在3975條A類告警中，系統(tǒng)測(cè)試告警占比約97.1%，節(jié)目代播告警占比約2.87%，真正影響播出的節(jié)目中斷僅占比約0.03%。從數(shù)據(jù)可推出6560萬條告警中，真正影響安全播出的“節(jié)目中斷”1次有效告警出現(xiàn)的概率是不到1/65600000，概率非常低，大大提升了有效告警的準(zhǔn)確度和可靠性。2020年9月至2021年9月，共產(chǎn)生C類告警1.11213768億條，B類告警1290條，A類告警2885條。其中，1.11213768億條告警中，真正有效的組合B類告警為1290條，即B類告警占C類告警的比例為0.0001%；真正有效的組合A類告警為2885條，即A類告警占C類告警的比例約為0.0003%，也就是說，A類告警出現(xiàn)的概率是1000次中出現(xiàn)0.003次。2885條A類告警由系統(tǒng)測(cè)試、節(jié)目代播和節(jié)目中斷造成的A類告警組成。其中，系統(tǒng)測(cè)試告警2724條，節(jié)目代播告警160條，中星9號(hào)衛(wèi)星XX轉(zhuǎn)發(fā)器戶戶通節(jié)目調(diào)制器輸出有載無調(diào)節(jié)目中斷有效告警1次。在2885條A類告警中，系統(tǒng)測(cè)試告警占比約94.4%，節(jié)目代播告警占比約5.55%，真正影響播出的節(jié)目中斷有效告警僅占比約0.03%。從數(shù)據(jù)分析可推出1.11213768億條告警中，真正影響安全播出的“節(jié)目中斷”1次有效告警出現(xiàn)的概率約是1/110000000，概率非常低，大大提升了有效告警的準(zhǔn)確度和可靠性。

4結(jié)語

經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行實(shí)踐，地球站運(yùn)維測(cè)試驗(yàn)證數(shù)據(jù)表明采用相關(guān)性原理的數(shù)據(jù)采集算法理論正確有效，大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，該系統(tǒng)已解決了地球站智慧運(yùn)維系統(tǒng)“眼睛”準(zhǔn)確穩(wěn)定有效的問題。長(zhǎng)期安全播出運(yùn)行實(shí)踐結(jié)果證明，當(dāng)出現(xiàn)真正影響安全播出的“節(jié)目中斷”1次有效告警時(shí)，地球站智慧運(yùn)維系統(tǒng)能夠在第一時(shí)間自動(dòng)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)中星9號(hào)衛(wèi)星XX轉(zhuǎn)發(fā)器戶戶通“節(jié)目中斷”的異態(tài)，并自動(dòng)切至備播系統(tǒng)恢復(fù)播出，有效保障了播出。綜上所述，從實(shí)踐測(cè)試數(shù)據(jù)和實(shí)際保障播出效果來看，地球站智慧運(yùn)維系統(tǒng)能夠在第一時(shí)間智能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)節(jié)目異態(tài)，并且能夠在第一時(shí)間智能有效操作處理異態(tài)，保障播出。目前，地球站智慧運(yùn)維系統(tǒng)功能更趨完善，在日常值班運(yùn)維中發(fā)揮了不可替代的作用，大大提升了地球站安全播出保障水平，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。該系統(tǒng)采用相關(guān)性原理的數(shù)據(jù)采集算法理論正確有效，它將音視頻告警等系統(tǒng)與播出網(wǎng)管實(shí)現(xiàn)邏輯聯(lián)動(dòng)，并經(jīng)過實(shí)踐證明可行，具備推廣意義。

作者:桑波 單位:國(guó)家廣播電視總局呼和浩特地球站