數(shù)字化調(diào)頻隧道廣播和應(yīng)急廣播系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理
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本文詳細(xì)介紹了“數(shù)字化調(diào)頻隧道廣播和應(yīng)急廣播系統(tǒng)”的原理和實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)廣電行業(yè)隧道廣播覆蓋技術(shù)的推廣、應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)具有參考價(jià)值。
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[ 關(guān)鍵詞 ]?
數(shù)字化? 調(diào)頻 ?隧道廣播 應(yīng)急廣播 原理
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一、引言
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隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，近幾年各地修建了大量的城市隧道、公路隧道、鐵路（含地鐵）隧道，有效地提升了我國(guó)交通運(yùn)輸?shù)哪芰Α?/span>
目前隧道在設(shè)計(jì)階段已把手機(jī)信號(hào)的覆蓋作為標(biāo)準(zhǔn)配置，但調(diào)頻廣播信號(hào)的覆蓋一般都未作要求，這就造成車輛進(jìn)入隧道后廣播信號(hào)立即中斷、給司乘人員帶來(lái)不便。收聽(tīng)廣播是駕駛員普遍的愛(ài)好，許多司機(jī)通過(guò)這樣的方式來(lái)了解路況信息或者緩解駕駛的疲勞。特別是車輛駛?cè)胼^長(zhǎng)的隧道時(shí)，如果沒(méi)有廣播信號(hào)會(huì)讓很多司機(jī)感到無(wú)聊、恐懼，甚至可能引發(fā)交通事故。同時(shí)，當(dāng)隧道內(nèi)發(fā)生交通事故、出現(xiàn)交通堵塞、甚至發(fā)生火災(zāi)等情況時(shí)，隧道管理人員不能通過(guò)車上的調(diào)頻收音機(jī)組織疏導(dǎo)及緊急調(diào)度，有可能造成損失擴(kuò)大。
隨著數(shù)字化調(diào)頻廣播技術(shù)、數(shù)字光通訊技術(shù)、寬頻線性放大技術(shù)和小型化寬頻發(fā)射天線（或漏纜輻射）等新技術(shù)日益成熟，建立一套數(shù)字化調(diào)頻隧道廣播和應(yīng)急廣播系統(tǒng)已經(jīng)成為可能。
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二、系統(tǒng)構(gòu)架
系統(tǒng)組成：系統(tǒng)由戶外全頻段 FM 接收天線、近端機(jī)、光纜、遠(yuǎn)端機(jī)、泄露電纜（或小型 FM 發(fā)射天線）、應(yīng)急廣播處理單元、遠(yuǎn)程監(jiān)控單元等功能模塊組成。
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參見(jiàn)圖一、隧道設(shè)備布置效果圖
圖一、隧道設(shè)備布置效果圖
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三、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原理
參見(jiàn)圖二、數(shù)字化調(diào)頻隧道廣播和應(yīng)急廣播系統(tǒng)拓?fù)鋱D
? ? ? ?圖二、數(shù)字化調(diào)頻隧道廣播和應(yīng)急廣播系統(tǒng)拓?fù)鋱D
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近端機(jī)主要由 FM 天線預(yù)放單元，調(diào)頻廣播信號(hào)數(shù)字處理單元、電光轉(zhuǎn)換單元及光信號(hào)傳輸單元、應(yīng)急廣播處理單元、遠(yuǎn)程監(jiān)控單元等組成。
遠(yuǎn)端機(jī)主要由光電模塊、帶通濾波器、功率放大器、低通濾波器、電源、中控模塊 MCU 六部分組成。
戶外 FM 全頻段接收天線通過(guò)同軸電纜將接收的多路調(diào)頻廣播信號(hào)送給近端機(jī)，近端機(jī)內(nèi)置的高增益天線放大器放大接收的調(diào)頻信號(hào)，其輸出的射頻信號(hào)通過(guò)帶通濾波器之后進(jìn)行數(shù)字處理（最多可選擇處理 16 路通道），處理后將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)連接到光口輸出光信號(hào)。
近端機(jī)配置四路光接口，分成兩組分別供上、下行隧道傳輸光信號(hào)之用。近端機(jī)通過(guò)光纜分別在上、下行隧道與各遠(yuǎn)端機(jī)串聯(lián)連接，末端的遠(yuǎn)端機(jī)通過(guò)光纜與近端機(jī)的連接實(shí)現(xiàn)環(huán)路組網(wǎng)。
遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控中心通過(guò) 4G 無(wú)線鏈路實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，在監(jiān)控中心由監(jiān)控服務(wù)器、VPN 路由器通過(guò) 4G 無(wú)線鏈路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)近端機(jī)、遠(yuǎn)端機(jī)的工作狀態(tài)，產(chǎn)生異常發(fā)出告警信息。
應(yīng)急廣播系統(tǒng)由一臺(tái)一體化應(yīng)急廣播處理器完成調(diào)制和控制功能。該處理器可以插入話筒進(jìn)行實(shí)時(shí)廣播，也可插入事先錄制好的 U 盤進(jìn)行自動(dòng)播放；也可以接收調(diào)音臺(tái)等設(shè)備的音頻信號(hào)。當(dāng)需要進(jìn)行應(yīng)急廣播播出時(shí)，只需要打開(kāi)該處理器的電源即可自動(dòng)進(jìn)行應(yīng)急廣播播出。此時(shí)，預(yù)設(shè)的 16 個(gè)頻點(diǎn)均播出同一個(gè)應(yīng)急廣播信號(hào)。當(dāng)關(guān)閉處理器電源后，系統(tǒng)又將恢復(fù)到正常播出狀態(tài)。
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四、?系統(tǒng)特點(diǎn)
1. 近端機(jī)配有 4 路雙向數(shù)字光模塊，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況、與遠(yuǎn)端機(jī)靈活組成各種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，
既能保證系統(tǒng)造價(jià)較低、也可保證系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠。
2. 遠(yuǎn)端機(jī)具有光旁路功能：當(dāng)組網(wǎng)中某臺(tái)遠(yuǎn)端機(jī)停電、部件損壞等情況發(fā)生時(shí)，后級(jí)遠(yuǎn)端機(jī)不受影響并可正常工作。
?? 3. 環(huán)形組網(wǎng)中某條光纜出現(xiàn)斷裂等情況發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)調(diào)整鏈路進(jìn)行自愈合、保證各遠(yuǎn)端機(jī)繼續(xù)正常運(yùn)行；同時(shí)監(jiān)控軟件會(huì)報(bào)告定位故障光纜方便及時(shí)維修。
4.通過(guò)雙向光網(wǎng)絡(luò)、近端機(jī)與系統(tǒng)內(nèi)所有遠(yuǎn)端機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)各遠(yuǎn)端機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控。
? ?5. 采用 4G 無(wú)線鏈路作為遠(yuǎn)程監(jiān)控通道，大大簡(jiǎn)化了監(jiān)控設(shè)備的配置，也為今后5G 技術(shù)打下良好的基礎(chǔ)。
? ?6. 可隨時(shí)插播應(yīng)急廣播信號(hào)，使所有頻率播放應(yīng)急廣播信息，汽車收音機(jī)不管在收聽(tīng)那個(gè)頻率，均可以收聽(tīng)到應(yīng)急插播信號(hào)。
? ?7. 近端機(jī)采用軟件無(wú)線電技術(shù)和數(shù)字光通訊技術(shù)，集 LNA、數(shù)字選頻、輸出電平均衡、數(shù)字光通訊、應(yīng)急廣播切換、遠(yuǎn)程監(jiān)控等多種功能于一體，體積小巧，安全性極高。
? ?8. 遠(yuǎn)端機(jī)采用軟件無(wú)線電技術(shù)、數(shù)字光通訊技術(shù)、寬頻線性放大技術(shù)，實(shí)現(xiàn) 16 路調(diào)頻廣播信號(hào)的超線性、AGC 放大，并根據(jù)實(shí)際覆蓋需要進(jìn)行功率遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。
? ?9. 遠(yuǎn)端機(jī)采用全密封、無(wú)風(fēng)扇設(shè)計(jì)，所有部件均采用“三防”處理，確保設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
10. 遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)
在監(jiān)控中心架設(shè)一套網(wǎng)管中心（電腦+GSM MODE）以GPRS為平臺(tái)，通過(guò)4G無(wú)線鏈路實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)近端機(jī)、遠(yuǎn)端機(jī)的工作狀態(tài)，產(chǎn)生異常發(fā)出告警信息。
2? 監(jiān)測(cè)：對(duì)射頻處理器的射頻信號(hào)的輸入和輸出狀態(tài)、光發(fā)射機(jī)的輸出光功率、直放站的正向功率、反向功率、溫度。
2? 控制： 直放站的功率調(diào)整、開(kāi)射頻、關(guān)射頻。射頻處理器的射頻輸出信號(hào)的幅度和延時(shí)量調(diào)節(jié)。
2? 報(bào)警：當(dāng)直放站的正向功率、反向功率、溫度等低于或超出設(shè)置的門限時(shí)。
當(dāng)射頻處理器的射頻輸出信號(hào)低于或超出設(shè)置的門限時(shí)。
2? 統(tǒng)計(jì)查詢和存儲(chǔ)打?。嚎山y(tǒng)計(jì)設(shè)備的運(yùn)行和報(bào)警數(shù)據(jù)；可查詢?cè)O(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，關(guān)鍵數(shù)據(jù)保留10年以上，普通數(shù)據(jù)保留1年；可打印各類報(bào)表。
2? 系統(tǒng)設(shè)計(jì)容量為無(wú)線點(diǎn)（隧道），并具有一定的擴(kuò)展性。
2? 系統(tǒng)提供完善的授權(quán)管理。授權(quán)級(jí)別不同，操作權(quán)限和優(yōu)先組/級(jí)就不同，以保證系統(tǒng)安全運(yùn)行；用戶的登陸數(shù)據(jù)可按用戶要求存入后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)備查。
2? 所有監(jiān)測(cè)/監(jiān)聽(tīng)/監(jiān)看功能及報(bào)警日志均集中在統(tǒng)一顯示界。
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五、?結(jié)束語(yǔ)
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本系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)多條隧道實(shí)施使用至今，運(yùn)行穩(wěn)定；系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)起點(diǎn)和技術(shù)水準(zhǔn)高，應(yīng)用該系統(tǒng)有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，在我國(guó)廣電等相關(guān)行業(yè)都具有廣泛和深入的示范推廣效應(yīng)。
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