數字化調頻(pín)隧道廣播和應急廣播系統的實現原理

 [ 摘要 ] 

本文詳細介紹了“數字化調頻(pín)隧道廣播和應急廣播系統”的原理和實現方法，對廣電(diàn)行業隧道廣播覆蓋技術的推廣、應用和實現具有參考價值。

[ 關鍵詞 ] 

數字化  調頻(pín)  隧道廣播 應急廣播 原理

一(yī)、引言

随着我(wǒ)國經濟的高速發展，近幾年各地修建了大(dà)量的城市隧道、公路隧道、鐵路（含地鐵）隧道，有效地提升了我(wǒ)國交通運輸的能力。

目前隧道在設計階段已把手機信号的覆蓋作爲标準配置，但調頻(pín)廣播信号的覆蓋一(yī)般都未作要求，這就造成車(chē)輛進入隧道後廣播信号立即中(zhōng)斷、給司乘人員(yuán)帶來不便。收聽(tīng)廣播是駕駛員(yuán)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。特别是車(chē)輛駛入較長的隧道時，如果沒有廣播信号會讓很多司機感到無聊、恐懼，甚至可能引發交通事故。同時，當隧道内發生(shēng)交通事故、出現交通堵塞、甚至發生(shēng)火(huǒ)災等情況時，隧道管理人員(yuán)不能通過車(chē)上的調頻(pín)收音機組織疏導及緊急調度，有可能造成損失擴大(dà)。

随着數字化調頻(pín)廣播技術、數字光通訊技術、寬頻(pín)線性放(fàng)大(dà)技術和小(xiǎo)型化寬頻(pín)發射天線（或漏纜輻射）等新技術日益成熟，建立一(yī)套數字化調頻(pín)隧道廣播和應急廣播系統已經成爲可能。

二、系統構架

系統組成：系統由戶外(wài)全頻(pín)段 FM 接收天線、近端機、光纜、遠端機、洩露電(diàn)纜（或小(xiǎo)型 FM 發射天線）、應急廣播處理單元、遠程監控單元等功能模塊組成。

參見圖一(yī)、隧道設備布置效果圖

圖一(yī)、隧道設備布置效果圖

三、系統實現原理

參見圖二、數字化調頻(pín)隧道廣播和應急廣播系統拓撲圖

       圖二、數字化調頻(pín)隧道廣播和應急廣播系統拓撲圖

近端機主要由 FM 天線預放(fàng)單元，調頻(pín)廣播信号數字處理單元、電(diàn)光轉換單元及光信号傳輸單元、應急廣播處理單元、遠程監控單元等組成。

遠端機主要由光電(diàn)模塊、帶通濾波器、功率放(fàng)大(dà)器、低通濾波器、電(diàn)源、中(zhōng)控模塊 MCU 六部分(fēn)組成。

戶外(wài) FM 全頻(pín)段接收天線通過同軸電(diàn)纜将接收的多路調頻(pín)廣播信号送給近端機，近端機内置的高增益天線放(fàng)大(dà)器放(fàng)大(dà)接收的調頻(pín)信号，其輸出的射頻(pín)信号通過帶通濾波器之後進行數字處理（最多可選擇處理 16 路通道），處理後将電(diàn)信号轉換成光信号連接到光口輸出光信号。

近端機配置四路光接口，分(fēn)成兩組分(fēn)别供上、下(xià)行隧道傳輸光信号之用。近端機通過光纜分(fēn)别在上、下(xià)行隧道與各遠端機串聯連接，末端的遠端機通過光纜與近端機的連接實現環路組網。

遠程監控系統由監控中(zhōng)心通過 4G 無線鏈路實現遠程監控，在監控中(zhōng)心由監控服務器、VPN 路由器通過 4G 無線鏈路實時監測近端機、遠端機的工(gōng)作狀态，産生(shēng)異常發出告警信息。

應急廣播系統由一(yī)台一(yī)體(tǐ)化應急廣播處理器完成調制和控制功能。該處理器可以插入話(huà)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(fàng)；也可以接收調音台等設備的音頻(pín)信号。當需要進行應急廣播播出時，隻需要打開(kāi)該處理器的電(diàn)源即可自動進行應急廣播播出。此時，預設的 16 個頻(pín)點均播出同一(yī)個應急廣播信号。當關閉處理器電(diàn)源後，系統又(yòu)将恢複到正常播出狀态。

四、 系統特點

1. 近端機配有 4 路雙向數字光模塊，可根據現場實際情況、與遠端機靈活組成各種網絡結構，

既能保證系統造價較低、也可保證系統運行安全可靠。

2. 遠端機具有光旁路功能：當組網中(zhōng)某台遠端機停電(diàn)、部件損壞等情況發生(shēng)時，後級遠端機不受影響并可正常工(gōng)作。

  3. 環形組網中(zhōng)某條光纜出現斷裂等情況發生(shēng)時，系統可自動調整鏈路進行自愈合、保證各遠端機繼續正常運行；同時監控軟件會報告定位故障光纜方便及時維修。

4.通過雙向光網絡、近端機與系統内所有遠端機進行實時數據通訊，從而實現對各遠端機的遠程監測監控。

  5. 采用 4G 無線鏈路作爲遠程監控通道，大(dà)大(dà)簡化了監控設備的配置，也爲今後5G 技術打下(xià)良好的基礎。

  6. 可随時插播應急廣播信号，使所有頻(pín)率播放(fàng)應急廣播信息，汽車(chē)收音機不管在收聽(tīng)那個頻(pín)率，均可以收聽(tīng)到應急插播信号。

  7. 近端機采用軟件無線電(diàn)技術和數字光通訊技術，集 LNA、數字選頻(pín)、輸出電(diàn)平均衡、數字光通訊、應急廣播切換、遠程監控等多種功能于一(yī)體(tǐ)，體(tǐ)積小(xiǎo)巧，安全性極高。

  8. 遠端機采用軟件無線電(diàn)技術、數字光通訊技術、寬頻(pín)線性放(fàng)大(dà)技術，實現 16 路調頻(pín)廣播信号的超線性、AGC 放(fàng)大(dà)，并根據實際覆蓋需要進行功率遠程調節。

  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，确保設備長期穩定運行。

10. 遠程監控系統

在監控中(zhōng)心架設一(yī)套網管中(zhōng)心（電(diàn)腦+GSM MODE）以GPRS爲平台，通過4G無線鏈路實時監測近端機、遠端機的工(gōng)作狀态，産生(shēng)異常發出告警信息。

²  監測：對射頻(pín)處理器的射頻(pín)信号的輸入和輸出狀态、光發射機的輸出光功率、直放(fàng)站的正向功率、反向功率、溫度。

²  控制： 直放(fàng)站的功率調整、開(kāi)射頻(pín)、關射頻(pín)。射頻(pín)處理器的射頻(pín)輸出信号的幅度和延時量調節。

²  報警：當直放(fàng)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(pín)處理器的射頻(pín)輸出信号低于或超出設置的門限時。

²  統計查詢和存儲打印：可統計設備的運行和報警數據；可查詢設備的實時數據和曆史數據，關鍵數據保留10年以上，普通數據保留1年；可打印各類報表。

²  系統設計容量爲無線點（隧道），并具有一(yī)定的擴展性。

²  系統提供完善的授權管理。授權級别不同，操作權限和優先組/級就不同，以保證系統安全運行；用戶的登陸數據可按用戶要求存入後台數據庫備查。

²  所有監測/監聽(tīng)/監看功能及報警日志(zhì)均集中(zhōng)在統一(yī)顯示界。

五、 結束語

本系統在國内多條隧道實施使用至今，運行穩定；系統的開(kāi)發起點和技術水準高，應用該系統有着顯著的經濟效益和社會效益，在我(wǒ)國廣電(diàn)等相關行業都具有廣泛和深入的示範推廣效應。

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