數(shù)字化調(diào)頻隧道廣播和應急廣播系統(tǒng)的實現(xiàn)原理
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本文詳細介紹了“數(shù)字化調(diào)頻隧道廣播和應急廣播系統(tǒng)”的原理和實現(xiàn)方法，對廣電行業(yè)隧道廣播覆蓋技術的推廣、應用和實現(xiàn)具有參考價值。
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[ 關鍵詞 ]?
數(shù)字化? 調(diào)頻 ?隧道廣播 應急廣播 原理
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一、引言
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隨著我國經(jīng)濟的高速發(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，有效地提升了我國交通運輸?shù)哪芰Α?/span>
目前隧道在設計階段已把手機信號的覆蓋作為標準配置，但調(diào)頻廣播信號的覆蓋一般都未作要求，這就造成車輛進入隧道后廣播信號立即中斷、給司乘人員帶來不便。收聽廣播是駕駛員普遍的愛好，許多司機通過這樣的方式來了解路況信息或者緩解駕駛的疲勞。特別是車輛駛?cè)胼^長的隧道時，如果沒有廣播信號會讓很多司機感到無聊、恐懼，甚至可能引發(fā)交通事故。同時，當隧道內(nèi)發(fā)生交通事故、出現(xiàn)交通堵塞、甚至發(fā)生火災等情況時，隧道管理人員不能通過車上的調(diào)頻收音機組織疏導及緊急調(diào)度，有可能造成損失擴大。
隨著數(shù)字化調(diào)頻廣播技術、數(shù)字光通訊技術、寬頻線性放大技術和小型化寬頻發(fā)射天線（或漏纜輻射）等新技術日益成熟，建立一套數(shù)字化調(diào)頻隧道廣播和應急廣播系統(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、光纜、遠端機、泄露電纜（或小型 FM 發(fā)射天線）、應急廣播處理單元、遠程監(jiān)控單元等功能模塊組成。
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參見圖一、隧道設備布置效果圖
圖一、隧道設備布置效果圖
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三、系統(tǒng)實現(xiàn)原理
參見圖二、數(shù)字化調(diào)頻隧道廣播和應急廣播系統(tǒng)拓撲圖
? ? ? ?圖二、數(shù)字化調(diào)頻隧道廣播和應急廣播系統(tǒng)拓撲圖
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近端機主要由 FM 天線預放單元，調(diào)頻廣播信號數(shù)字處理單元、電光轉(zhuǎn)換單元及光信號傳輸單元、應急廣播處理單元、遠程監(jiān)控單元等組成。
遠端機主要由光電模塊、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同軸電纜將接收的多路調(diào)頻廣播信號送給近端機，近端機內(nèi)置的高增益天線放大器放大接收的調(diào)頻信號，其輸出的射頻信號通過帶通濾波器之后進行數(shù)字處理（最多可選擇處理 16 路通道），處理后將電信號轉(zhuǎn)換成光信號連接到光口輸出光信號。
近端機配置四路光接口，分成兩組分別供上、下行隧道傳輸光信號之用。近端機通過光纜分別在上、下行隧道與各遠端機串聯(lián)連接，末端的遠端機通過光纜與近端機的連接實現(xiàn)環(huán)路組網(wǎng)。
遠程監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控中心通過 4G 無線鏈路實現(xiàn)遠程監(jiān)控，在監(jiān)控中心由監(jiān)控服務器、VPN 路由器通過 4G 無線鏈路實時監(jiān)測近端機、遠端機的工作狀態(tài)，產(chǎn)生異常發(fā)出告警信息。
應急廣播系統(tǒng)由一臺一體化應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行實時廣播，也可插入事先錄制好的 U 盤進行自動播放；也可以接收調(diào)音臺等設備的音頻信號。當需要進行應急廣播播出時，只需要打開該處理器的電源即可自動進行應急廣播播出。此時，預設的 16 個頻點均播出同一個應急廣播信號。當關閉處理器電源后，系統(tǒng)又將恢復到正常播出狀態(tài)。
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四、?系統(tǒng)特點
1. 近端機配有 4 路雙向數(shù)字光模塊，可根據(jù)現(xiàn)場實際情況、與遠端機靈活組成各種網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，
既能保證系統(tǒng)造價較低、也可保證系統(tǒng)運行安全可靠。
2. 遠端機具有光旁路功能：當組網(wǎng)中某臺遠端機停電、部件損壞等情況發(fā)生時，后級遠端機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，系統(tǒng)可自動調(diào)整鏈路進行自愈合、保證各遠端機繼續(xù)正常運行；同時監(jiān)控軟件會報告定位故障光纜方便及時維修。
4.通過雙向光網(wǎng)絡、近端機與系統(tǒng)內(nèi)所有遠端機進行實時數(shù)據(jù)通訊，從而實現(xiàn)對各遠端機的遠程監(jiān)測監(jiān)控。
? ?5. 采用 4G 無線鏈路作為遠程監(jiān)控通道，大大簡化了監(jiān)控設備的配置，也為今后5G 技術打下良好的基礎。
? ?6. 可隨時插播應急廣播信號，使所有頻率播放應急廣播信息，汽車收音機不管在收聽那個頻率，均可以收聽到應急插播信號。
? ?7. 近端機采用軟件無線電技術和數(shù)字光通訊技術，集 LNA、數(shù)字選頻、輸出電平均衡、數(shù)字光通訊、應急廣播切換、遠程監(jiān)控等多種功能于一體，體積小巧，安全性極高。
? ?8. 遠端機采用軟件無線電技術、數(shù)字光通訊技術、寬頻線性放大技術，實現(xiàn) 16 路調(diào)頻廣播信號的超線性、AGC 放大，并根據(jù)實際覆蓋需要進行功率遠程調(diào)節(jié)。
? ?9. 遠端機采用全密封、無風扇設計，所有部件均采用“三防”處理，確保設備長期穩(wěn)定運行。
10. 遠程監(jiān)控系統(tǒng)
在監(jiān)控中心架設一套網(wǎng)管中心（電腦+GSM MODE）以GPRS為平臺，通過4G無線鏈路實時監(jiān)測近端機、遠端機的工作狀態(tài)，產(chǎn)生異常發(fā)出告警信息。
2? 監(jiān)測：對射頻處理器的射頻信號的輸入和輸出狀態(tài)、光發(fā)射機的輸出光功率、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、開射頻、關射頻。射頻處理器的射頻輸出信號的幅度和延時量調(diào)節(jié)。
2? 報警：當直放站的正向功率、反向功率、溫度等低于或超出設置的門限時。
當射頻處理器的射頻輸出信號低于或超出設置的門限時。
2? 統(tǒng)計查詢和存儲打?。嚎山y(tǒng)計設備的運行和報警數(shù)據(jù)；可查詢設備的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，關鍵數(shù)據(jù)保留10年以上，普通數(shù)據(jù)保留1年；可打印各類報表。
2? 系統(tǒng)設計容量為無線點（隧道），并具有一定的擴展性。
2? 系統(tǒng)提供完善的授權管理。授權級別不同，操作權限和優(yōu)先組/級就不同，以保證系統(tǒng)安全運行；用戶的登陸數(shù)據(jù)可按用戶要求存入后臺數(shù)據(jù)庫備查。
2? 所有監(jiān)測/監(jiān)聽/監(jiān)看功能及報警日志均集中在統(tǒng)一顯示界。
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五、?結(jié)束語
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本系統(tǒng)在國內(nèi)多條隧道實施使用至今，運行穩(wěn)定；系統(tǒng)的開發(fā)起點和技術水準高，應用該系統(tǒng)有著顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，在我國廣電等相關行業(yè)都具有廣泛和深入的示范推廣效應。
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杭州眾傳數(shù)字設備有限公司
