電視信號實時智能監測報警儀的製作方法

2023-10-08 14:21:54

專利名稱：電視信號實時智能監測報警儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種實時智能監測報警儀，尤指一種實時智能監測電視信號質量指標的報警儀。
背景技術：
目前，各大電視臺站對電視信號質量的監測，主要是通過電視監視牆採用人工觀察主觀判斷的方式進行監測。這種監測方式的缺點是1、對圖像的監測有一定效果，但是，對每一套節目的聲音監測卻很困難，而且不能對每套節目的聲音同時進行監測，只能逐一頻道進行監聽，非常繁瑣。如果要對節目的聲音與圖像同時進行監測還要利用專用儀器定期人工手動逐一測量。頻道多，指標多，要完成這些常規的測量很費時間，也起不到真正意義的實時監控的效果。2、對測試後數據的分類、統計、分析、超標判斷等都是靠測試人員自己手工完成，存在一定的人為主觀判斷性和不科學性。市面上雖然出現了為緩解上述矛盾的儀器，但這些儀器主要集中在信號有無(通斷)的監測上，並沒有對信號質量的相關物理電氣指標作全方位檢測，不能實時客觀反映信號質量指標，也就不能從根本上保證有線電視系統的服務質量。3、關於電視信號安全(如非法信號)的監測，傳統的設備和方法都無法實現。

發明內容
鑑於上述原因，本實用新型的主要目的是提供一種可對電視信號質量進行多指標在線實時監測、全方位客觀綜合判斷的自動化與智能化兼備的監測報警儀。
本實用新型的另一目的是提供一種可對電視信號進行實時安全監測的智能監測報警儀。當發現非法信號入侵電視系統時能及時識別報警。
本實用新型的又一目的是提供一種可對電視信號質量進行多指標在線實時監測、計算機數據分析、分類統計、報表列印以及網絡共享的實時智能監測報警儀。
本實用新型的再一目的是提供一種網絡化監控的電視信號監測的全新業務模式，打破傳統的監測者與監測點必須在同一地點的空間限制。
為實現上述目的，本實用新型採取以下設計方案一種電視信號實時智能監測報警儀，它由分支分配器、電子調諧器、信號分離與A/D模塊、信號通斷判決器、指標檢測電路、身份合法性檢驗電路、微處理器、圖像載頻跟蹤電路、警報及工作狀態指示電路構成；所述分支分配器主要是將調製好的電視射頻信號分成兩路，一路經電子調諧器、信號分離與A/D模塊、信號通斷判決器將導通信號提供給指標檢測電路和身份合法性檢驗電路進行指標的檢測和身份的判斷，並將結果傳輸至微處理器；信號通斷判決器將信號斷路情況傳輸至微處理器，微處理器經警報及工作狀態指示電路進行報警及當前工作狀態指示；所述分支分配器將調製好的電視射頻信號分成另一路，經電子調諧器作為圖像載頻跟蹤電路專用，圖像載頻跟蹤電路對當前頻道視頻載波頻率的偏移進行判斷，將判斷結果傳輸至微處理器；所述微處理器對接收到的數據進行整理、運算、處理後，將結果通過USB接口傳輸至上位機或工業PC機；同時，又接收上位機或工業PC機下傳的指令，指示工作狀態或告警以及控制電子調諧器等各電路對下一頻道進行檢測。
所述信號分離電路包括一專用的電視信號同步提取集成晶片；它將電子調諧器輸出的複合視頻基帶信號(CVBS)進行處理，獲得行、場同步信號HOUT、VOUT，經適當的A/D轉換、整形後送入所述信號通斷判決器中。
所述電子調諧器設有自動增益控制(AGC)信號輸出線。
所述指標檢測電路包括一現場可編程邏輯陣列晶片(FPGA)及其外圍電路；FPGA晶片利用其內部的CPLD程序進行技術判斷，它主要完成信號邏輯的控制(包括選擇、採樣等)以及有關簡單的信號處理。
所述電子調諧器輸出的音頻信號，經放大電路放大後輸入到採樣電路進行模數轉換，模數轉換後的音頻信號被送入上位機PC作傅立葉變換(FFT)分析處理以得到音頻信號的質量指標。
所述微處理器接收數據後，進行整理、運算、處理，並將結果通過USB接口傳輸至上位機或工業PC機，上位機通過專用計算機軟體對檢測結果進行綜合評估和圖形展示，並根據評估結果，作出相應的報警動作；同時，上位機也通過USB接口下傳控制命令。
所述身份合法性檢測電路包括一圖文電視接收解碼晶片，該晶片在微處理器MCU的控制下將複合視頻基帶信號(CVBS)、行同步(HOUT)、場同步(VOUT)信號以及消隱信號(BL)進行處理，得到相應的逆程數據，並通過微處理器MCU送入上位機處理。
本實用新型是將信號採集與分析技術、信號安全與防範技術、智能控制技術以及計算機技術、網絡技術相結合而研製開發的新一代實時智能監測報警儀，它可實現電視信號質量監測的自動化，為無人值守提供了可能。本實用新型不僅提供了信號通斷的監測，還提供電視信號多項物理電氣指標的在線自動監測，把傳統的、繁雜的手工操作、主觀判斷變成儀器自動測量、客觀判斷，極大地減輕了值班人員的勞動強度。另外，本實用新型還提供了信號安全識別手段和網絡遠程控制功能，為實現電視信號監測的網絡化提供了技術和設備支持。


圖1為本實用新型系統結構示意圖圖2本實用新型信號分離電路具體電路圖圖3為本實用新型指標檢測電路具體電路圖圖4為本實用新型採樣電路具體電路圖圖5為本實用新型微處理器及其外圍電路具體電路圖圖6為本實用新型身份合法性檢測電路具體電路圖具體實施方式
如圖1所示，本實用新型由分支分配器1，電子調諧器2、8，信號分離與A/D模塊3，信號通斷判決器4，指標檢測電路5，身份合法性檢驗電路6，微處理器7，圖像載頻跟蹤電路9，警報及工作狀態指示電路10構成。
分支分配器1主要是將調製好的電視射頻信號分成兩路，一路經電子調諧器2、信號分離與A/D模塊3、信號通斷判決器4將導通信號提供給指標檢測電路5和身份合法性檢驗電路6進行指標的檢測和身份的判斷，並將結果傳輸至微處理器7；同時，信號通斷判決器4將信號斷路情況傳輸至微處理器7，微處理器7經警報及工作狀態指示電路10報警。
分支分配器1將調製好的電視射頻信號分成另一路，經電子調諧器8作為圖像載頻跟蹤電路9專用，圖像載頻跟蹤電路9對當前頻道視頻載波頻率的偏移進行判斷，將判斷結果傳輸至微處理器7。
微處理器7對接收到的數據進行整理、運算、處理後，將結果通過USB接口傳輸至上位機或工業PC機11；同時，又接收上位機或工業PC機11下傳的指令，包括告警及工作狀態指示以及控制協調電子調諧器2、8及其他功能電路對下一頻道進行檢測。一般來講，一個這樣的監測通道在整個頻道表上進行輪詢監測即可以滿足要求；如要特別提高監測的實時性，可以增加監測通道，減少輪訓間隔時間來滿足要求。
本實用新型的工作原理是接收有線電視射頻信號和無線電視信號(需專用接收天線)；通過分支分配器將信號分為兩路，一路在特製的電子調諧器的作用下，得到需要的視頻信號、音頻信號、AGC及其它相關信號，再經信號分離及A/D模塊後，分別送入指標檢測電路和身份合法性檢驗電路，對指標進行客觀量化檢測和身份合法性判斷，並將結果由微處理器MCU通過一個USB接口送入上位機或工業PC機；分支分配器分成的另一路信號經電子調諧器、圖像載頻跟蹤電路後，同樣將結果由微處理器MCU通過一個USB接口送入上位機或工業PC機；上位機通過專用計算機軟體對檢測結果進行綜合評估和圖形展示，並根據評估結果，作出相應的報警動作，通過報警及工作狀態指示電路播放警告聲音、點亮相應的指示燈等，同時把監測結果記入資料庫中備用。當一個頻道測試完畢後，上位機立即下傳指令通知系統轉向對下一個頻道的監測。如此輪詢，對電視系統中的每一套節目實施全方位監測管理。另外，如果網絡條件允許，本系統也接受遠程調度監測任務。
從電子調諧器2輸出的複合視頻基帶信號(CVBS)進入如圖2所示的信號分離電路3的輸入端(U2A晶片的第20管腳)，經電視信號同步提取專用集成晶片(TDA4096)的處理，獲得行、場同步信號HOUT、VOUT，經適當的A/D轉換、整形後送入如圖3所示的視頻信號通斷判決器中。
從信號分離電路3輸出的HOUT、VOUT信號輸入到圖3中的FPGA(圖3中的晶片U8，型號EMP7128)晶片內部，FPGA晶片利用其內部的CPLD程序進行計數判斷，當在一定時間間隔內計數達不到設定值時則向MCU(微處理器)報告該信號中斷。圖3所示的FPGA(線場可編程邏輯陣列)晶片及其外圍電路是指標檢測電路的一部分，也是本實用新型的主要邏輯與運算單元，它主要完成信號邏輯的控制(包括選擇、採樣)以及有關簡單的信號處理。
從電子調諧器輸出的音頻信號，經放大電路放大後輸入到如圖4所示的採樣電路進行模數轉換，模數轉換後的音頻信號被送入上位機PC作傅立葉變換(FFT)分析處理以得到音頻信號的質量指標。
由電子調諧器解調輸出的視頻信號(V)、音頻信號(A)、AGC信號以及其它參考信號，經過前述的放大電路、分離電路和採樣電路後，得到的同步頭電平、伴音幅度、AGC及其它參考信號數值在FPGA裡面進行簡單預處理後送入如圖5所示的微處理器(MCU+USBCYPRESS AN2131QC)。微處理器及其外圍電路接收到這些數據後，進行整理、運算、處理，並將結果通過USB接口傳輸至上位機或工業PC機。上位機通過專用計算機軟體進行查表、運算、校正後，即可得到視頻的載波電平、音頻載波電平、V/A、噪聲、載噪比(C/N)、圖像載頻偏移、微分增益(DG)、微分相位(DP)以及任意頻道電平差，相鄰頻道電平差、系統斜率等。上位機對這些檢測結果進行綜合評估和圖形展示，並根據評估結果，作出相應的報警動作，通過報警及工作狀態指示電路播放警告聲音、點亮相應的指示燈等，同時把監測結果記入資料庫中備用。
圖6為本實用新型身份合法性檢測電路。如圖所示，把前期的複合視頻基帶信號(CVBS)、行同步(HOUT)、場同步(VOUT)信號以及消隱信號(BL)輸入到圖文電視解碼晶片UT1(型號SAA570X)中，在微處理器MCU的控制下，得到相應的逆程數據，通過微處理器MCU送入上位機軟體處理。本實用新型利用圖文電視接收解碼技術提取前端在電視逆程中插入的識別信號進行識別。本實用新型利用硬體加密技術，在識別信號本身的安全問題上可以得到很高的可靠保證。
本實用新型圖像載頻跟蹤電路主要實現對當前頻道視頻載波頻率偏移的判斷，利用IIC總線技術和相關算法，使載波頻率偏移測量達到行業標準中±25KHZ之要求。一般電子調諧器的可識別偏移量為±31.25KHZ～±50KHZ～±62.5KHZ----，不滿足行標±25KHZ的分辨。本實用新型藉助自己開發的算法，實現頻偏識別在±12.5KHZ～±25KHZ～±31.25KHZ～±37.5KHZ，儘可能地滿足行標±25KHZ的要求。
本實用新型微處理器MCU主要負責各功能電路之間的協調工作，同時收集相關數據，通過USB接口上傳至上位機，上位機也通過USB接口發送命令至微處理器和各電路。上位機主要完成相關指標的推算(V/A、DP、DG、相鄰頻道電平差、任意頻道電平差、系統斜率等)、信號指標的綜合評判、系統參數配置、系統數據統計、報表、列印等任務，同時提供基於(TCP/IP)的網絡接口和遠程調度控制接口。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，本實用新型的保護範圍並不局限於此。任何基於本實用新型技術方案上的等效變換均屬於本實用新型保護範圍之內。
權利要求1.一種電視信號實時智能監測報警儀，其特徵在於它由分支分配器、電子調諧器、信號分離與A/D模塊、信號通斷判決器、指標檢測電路、身份合法性檢驗電路、微處理器、圖像載頻跟蹤電路、警報及工作狀態指示電路構成；所述分支分配器主要是將調製好的電視射頻信號分成兩路，一路經電子調諧器、信號分離與A/D模塊、信號通斷判決器將導通信號提供給指標檢測電路和身份合法性檢驗電路進行指標的檢測和身份的判斷，並將結果傳輸至微處理器；信號通斷判決器將信號斷路情況傳輸至微處理器，微處理器經警報及工作狀態指示電路進行報警及當前工作狀態指示；所述分支分配器將調製好的電視射頻信號分成另一路，經電子調諧器作為圖像載頻跟蹤電路專用，圖像載頻跟蹤電路對當前頻道視頻載波頻率的偏移進行判斷，將判斷結果傳輸至微處理器；所述微處理器對接收到的數據進行整理、運算、處理後，將結果通過USB接口傳輸至上位機或工業PC機；同時，又接收上位機或工業PC機下傳的指令，指示工作狀態或告警以及控制電子調諧器等各電路對下一頻道進行檢測。
2.根據權利要求1所述的電視信號實時智能監測報警儀，其特徵在於所述信號分離電路包括一專用的電視信號同步提取集成晶片；它將電子調諧器輸出的複合視頻基帶信號(CVBS)進行處理，獲得行、場同步信號HOUT、VOUT，經適當的A/D轉換、整形後送入所述信號通斷判決器中。
3.根據權利要求1所述的電視信號實時智能監測報警儀，其特徵在於所述電子調諧器設有自動增益控制(AGC)信號輸出線。
4.根據權利要求1所述的電視信號實時智能監測報警儀，其特徵在於所述指標檢測電路包括一現場可編程邏輯陣列晶片(FPGA)及其外圍電路；FPGA晶片利用其內部的CPLD程序進行技術判斷，它主要完成信號邏輯的控制(包括選擇、採樣等)以及有關簡單的信號處理。
5.根據權利要求1所述的電視信號實時智能監測報警儀，其特徵在於所述電子調諧器輸出的音頻信號，經放大電路放大後輸入到採樣電路進行模數轉換，模數轉換後的音頻信號被送入上位機PC作傅立葉變換(FFT)分析處理以得到音頻信號的質量指標。
6.根據權利要求1所述的電視信號實時智能監測報警儀，其特徵在於所述微處理器接收數據後，進行整理、運算、處理，並將結果通過USB接口傳輸至上位機或工業PC機，上位機通過專用計算機軟體對檢測結果進行綜合評估和圖形展示，並根據評估結果，作出相應的報警動作；同時，上位機也通過USB接口下傳控制命令。
7.根據權利要求1所述的電視信號實時智能監測報警儀，其特徵在於所述身份合法性檢測電路包括一圖文電視接收解碼晶片，該晶片在微處理器MCU的控制下將複合視頻基帶信號(CVBS)、行同步(HOUT)、場同步(VOUT)信號以及消隱信號(BL)進行處理，得到相應的逆程數據，並通過微處理器MCU送入上位機處理。
專利摘要一種電視信號實時智能監測報警儀由分支分配器、電子調諧器、信號分離與A/D模塊、信號通斷判決器、指標檢測電路、身份合法性檢驗電路、微處理器、圖像載頻跟蹤電路、警報及工作狀態指示電路構成。分支分配器將電視射頻信號分成兩路一路經電子調諧器、信號分離與A/D模塊、信號通斷判決器、指標檢測和身份合法性檢驗電路進行指標的檢測和身份的判斷；另一路經電子調諧器作為圖像載頻跟蹤電路專用，對頻道視頻載波頻率的偏移進行判斷；並將結果傳輸至微處理器；微處理器進行整理、運算、處理後，通過USB接口傳輸至上位機；並接收上位機下傳的指令，控制各電路對下一頻道進行監測。本儀器提供遠程調度監測任務接口，滿足監測網絡化的需要。
文檔編號H04N17/00GK2554884SQ0224032
公開日2003年6月4日 申請日期2002年7月10日 優先權日2002年7月10日
發明者佘方毅, 張漢奇, 趙延炬, 許國慶 申請人:北京海爾廣科數位技術有限公司