广播电台无线覆盖监控系统的建设方案

崔巨峰

(中央人民广播电台 )

【摘要】 无线覆盖监控系统是广播电台建立的用于监测广播无线播出质量的综合系统。本文阐述了基于播出音频信号数据采集、质量分析等环节的特点，对该方案各个环节的功能进行了分析，提出了设计及实现方案。

【关键词】 AM/FM、RF、StreamNet平台、中心监控系统、分前端子系统

随着通信、多媒体、计算机和人工智能技术的不断发展，我国广播影视已经进入到全面数字化发展的新阶段。国家广电总局和各地广播电台对播出效果非常重视。各级广播电台只有通过技术手段对无线覆盖效果进行监测，才能为广大听众提供高质量的广播服务。

1.技术系统解决方案

为了将广播电台节目覆盖效果的监测工作科学化和常态化，广播电台需要建立一套基于技术手段，准确及时掌握各地播出效果的无线覆盖监控平台。本系统针对广播电台节目覆盖情况调查，提出了相对应的解决方案，旨在达到下述目的：

1）实时了解各地对广播电台节目无线播出效果。

2）全面了解各地对广播电台节目转播的发射功率、调制度、转播时间是否符合规定。

3）对于违规情况可以自动收录取证。

4）可以设置收录计划单，对任意多个分前端系统的频道进行收录。

5）在中心监控机房直观显示各地的覆盖情况。

6) 对于播出信号的RF干扰，可以远程调用频谱监测设备进行RF干扰源搜索和取证。

7) 支持音频特征识别技术（声纹识别），可以对加入版权管理的内容的播出进行全国范围的监管取证。

图1 系统示意图

该系统是基于StreamNet平台开发的，StreamNet平台是嵌入式的数字多媒体流处理及网络应用的协议平台。平台硬件核心采用统一的稳定主功能核心，为高性能的嵌入式网络架构，配以不同的信号接口形式以达到适用不同信号处理的要求，性能可靠，应用灵活。系统示意图如图1所示。

StreamNet平台采用高性能、高稳定性的嵌入式处理器，可以对数字音频等进行监测、分析、编解码以及各种效果处理。平台的高速网络接口更能实现多种功能的控制、数字流的传输、记录、转发等服务。

2.技术系统构架

整个系统由中心监控系统和分前端子系统二个部分构成。中心监控系统是整个系统的核心部分，负责对从前端采集、收录和分析模块送来的差错和质量故障信息，进行汇总和记录，对各地报警数据的统计汇总，以及利用GIS平台的实时状态显示。分前端子系统是用于监测各地站点播出音频信号数据采集、收录、质量分析等。

1）中心监控系统

中心监控系统主要由2台服务器形成主备冗余的数据处理中心，同时扩展一定硬盘容量对所有节点的信号和参数进行设定时间的保存备查。中心监控系统包含：大屏幕显示模块、查询控制服务器模块、声纹识别中心等。

图2 中心监控系统工作流程图

（1）大屏幕显示模块

可以根据用户需求配置多台服务器进行大屏幕显示，并可灵活根据用户需求进行显示功能调节,如下显示：

①GIS（Geographic Information System地理信息系统）方式的全国监测点状态显示；

②重点地区和通道的实时跳表和指标显示；

此模块是广播电数据分析模块和短信平台的数据接口，负责将广播电数据分析模块送来的数据通过短信发给指定的接收人。

系统由一台短信网关服务器构成，短信网关软件实现与短信平台的对接。

（2）查询控制服务器模块

此模块是面对用户的后台服务器模块，实现对广播电数据分析模块中数据的查询响应，生成各种报表，提供故障时段信号的检索服务，通过该模块设置短信发布门限。同时能够通过该模块能够对广播电数据分析模块、信号采集收录分析模块、短信发布模块进行远程管理。

此模块还根据需要存储各种统计分析报告模板供查询系统调用。此模块还包含使用权限控制，对查询控制模块进行权限控制，对指定人员赋予指定权限。

此部分由后台的web服务端程序完成用户识别、权限管理、告警检索、误报管理、远程设备管理等功能，前台系统由普通办公电脑和浏览器组成。

（3）声纹识别中心模块

此模块是实现广播节目中播出内容的自动识别和分析统计，同时对广播播出的多个频率内容进行全天候的采样、24小时自动监测识别。由中心系统手动设定内容样本，系统自动提取音频特征，形成内容特征样本文件，并分发到各个分前端服务器与实时信号或收录信号进行声纹比对，检索出相应的内容及相关信息。

定义内容样本时，可以指定内容信息（类别、品牌、版本等）。数据库可以据此自动生成播出情况分析统计表。系统能根据监测数据，自动形成统计日、周、月、季、年报表，以最少的人员做好广播内容监测工作。

2）分前端子系统

整个分前端子系统采用全嵌入式硬件无PC构成，最大可能的减少人员维护和对部署地点的人员依赖。

监测站计划部署在广播电台各地记者站内，由于各地记者站所在位置情况差异较大，根据对各记者站进行实地测试，收测效果大体可以分为以下三种情况：

·FM和AM在室内（窗口）都可以有效且良好接收；

·FM在室内（窗口）接收良好，AM室内无法接收；

·FM和AM在室内（窗口）都无法有效良好接收；

为了保证良好的监测效果，根据以上三种情况设计了不同的三种不同的监测站方案。

（1）分前端子系统解决A方案

应用于 FM和AM在室内（窗口）都可以有效且良好接收情况：

图3 分前端子系统解决A方案

采用室内使用标准机架式4U+1U机箱，不考虑内置UPS，传输采用ADSL接入公网传输。最大可以安装16通道开路监测模块。由于接收情况良好，采用FM/AM公用一副专用无源天线。每个站点实际安装4套开路FM/AM接收模块，和一套天线分配系统。同时可以选装一套频谱分析模块。

（2）分前端子系统解决B方案

应用于FM在室内（窗口）接收良好，AM室内无法接收情况：

图4 分前端子系统解决B方案

采用室内使用标准机架式4U+1U机箱，不考虑内置UPS， 传输采用ADSL接入公网传输。由于中波接收效果不佳，所以中波接收采用独立室内专用中波接收天线，不予FM共用接收天线。对于这样的站点需要将中波和调频在接收天线部分分离，因此FM和AM的监测模块不能通用，需要根据站点的监测要求单独配置一定数量的相关模块。也可以选装一套频谱分析模块。

（3）分前端子系统解决C方案

应用于FM和AM在室内（窗口）都无法有效良好接收情况：

图5 分前端子系统解决C方案

由于室内无法有效良好接收，无法将系统安装在记者站的房间内，因此考虑整体架设在楼顶，采用不锈钢防水箱壁挂式安装，太阳能供电，3G信道APN数传方式传回中心监控系统。系统的供电选用太阳能+在线锂电方案，太阳能在一次充满的情况下，完全内置电池供电，可以维持不少于48小时的系统正常工作。采用3G APN因为无线连接相对于ADSL连接的相对不可靠性，且按照流量收费，因此一般建议馈送实时参数（流量小于2K/S), 按需馈送音频，这样可以大大降低运营成本。 3.系统主要功能模块及参数1）中波/调频监测模块采用AM/FM一体化设计，可以在AM/FM内任意轮巡监测，RF测量精度2dB，电平测量精度0.5dB, 支持音频解调（单边带，双边带）和音频测量及实时编码； 支持1000M StreamNet网络协议，报警参数远程设置，支持主动报警机制。内置32G SDHC存储体，可以保存一个通道的不少于30天的全部参数和音频信号（码率128Kbps）。支持温度和湿度报警，具有外部GPIO，可以于红外安防系统直接连接使用。

图6 中波/调频监测模块

2）频谱仪模块：（可选）专为广电监测定制的频谱仪，频段：0.5～1000M，涵盖所有地面覆盖频段。具有高速扫描功能，可以在2s完成全部频段的扫描，同时可以存储常态频谱，用户可自定义报警门限，自动比对异态报警。3） 3G无线数传模块：（可选）专门定制的WCDMA 3G模块，支持无线VPN可以稳定和安全的进行数据传输，经实测可以稳定工作在200Kb/S，实现对参数和大部分媒体数据压缩后的实时传输。 4. 覆盖监控方案的特性：1）系统完全采用基于以太网的分布式设计，整个系统无单节点故障。2）核心全面“硬化”，采用嵌入式硬件完成全部分析和监测功能，确保系统可以在低维护水平下长时间稳定工作。3）系统全自动工作，所有触发收录、报警监测和统计功能，都由系统相关模块自动执行，真正做到无人值守全面掌握。4）强大的分析能力，不仅可以解决监听、监测的功能，甚至可以对干扰源情况做详细分析，不仅可以发现问题，也为解决问题提供详尽的技术第一手资料。5）低廉的运行成本，全部采用公网加密数据传输，在传输成本上已接近理论最低。6）丰富的功能扩充潜力，预留大量空槽，可以随时扩展CMMB/CTTB/DMB等各种新媒体覆盖的监测，为广播电台下一步新媒体的大规模运营监管，打下良好的基础平台。7）系统易用性，中心系统以BS架构为核心，轻松接入办公网，授权用户不用安装任何软件，只需打开浏览器，就可以轻松实现远程监听、监看、报警查看及报表统计等全部功能。 5. 人工辅助监测系统建设重点城市的监测工作主要由上述技术监测系统进行连续实时监测和分析。其它城市播出效果的监测工作由各地组织监听人员完成。监听人员负责收听电台当地播出的所有节目，定期向广播电台提供节目的播出效果记录。如被监听地区出现较严重的播出质量问题，监听人员应该及时向广播电台告知。建立人机结合的监测系统，以技术监测为骨架，人员监测为补充，符合广播电台的实际需求。做到了重点突出、点面结合，分析数据和主观评价相结合，既降低了成本，又保证了的监测的准确性和客观性。 编辑：中国新闻技术工作者联合会