全國無線廣播智能監(jiān)測網建設方案

文丨呂文蔚

全國無線廣播智能監(jiān)測網建設方案

文丨呂文蔚

為及時了解和掌握國內中短波和調頻廣播的播出情況，亟需建立覆蓋全國的無線廣播監(jiān)測網。筆者主要研究運用人工智能、廣播信號網絡采集、廣播頻譜記錄等新興技術，結合寬帶信號傳輸網絡，建設一個既能滿足業(yè)務需求，又便于使用、管理和維護的廣播智能監(jiān)測網。

廣播監(jiān)測網； 智能監(jiān)測； 網絡采集

為全面了解國內中短波和調頻廣播的播出情況，特別是掌握中央人民廣播電臺在各地的播出質量、收聽效果和受干擾情況，需要建立一套覆蓋全國的統(tǒng)一的無線廣播監(jiān)測網系統(tǒng)。而對于如此龐大的網絡系統(tǒng)，如何既能滿足各方面業(yè)務需求，又便于使用、管理和維護，使其發(fā)揮最大的作用，是一個亟待解決的問題。近年來，隨著人工智能、廣播信號網絡采集、廣播頻譜記錄技術和寬帶網絡的不斷發(fā)展，為我們解決上述問題提供了可能。

1 系統(tǒng)概述

整個系統(tǒng)架構由監(jiān)測前端、分中心機房和中心機房三部分組成。監(jiān)測前端運用廣播信號網絡采集技術，由廣播信號網絡采集卡、專業(yè)級全頻段廣播接收機和全頻段廣播接收天線組成，以輪巡的方式實現(xiàn)對中短波、調頻廣播信號的監(jiān)測接收。控制監(jiān)測前端的計算機采集系統(tǒng)布置于分中心機房，通過寬帶網絡與監(jiān)測前端的網絡采集卡進行通信，以實現(xiàn)控制接收機回傳音頻和信號指標測量結果的目的。在分中心機房內設計布置運行任務管理、廣播效果智能評估、廣播質量智能監(jiān)測、數據分析統(tǒng)計、集中顯示管理等子系統(tǒng)。這些子系統(tǒng)運用云計算技術，布置于一個集中管理的服務器系統(tǒng)中，其中的各類數據和文件則分別存儲在集群數據庫和大容量存儲系統(tǒng)中。中心機房也運用云計算技術，設計布置運行任務管理、數據匯總統(tǒng)計、數據共享平臺等子系統(tǒng)。

2 監(jiān)測前端系統(tǒng)

監(jiān)測前端運用廣播信號網絡采集技術，由一塊網絡采集卡、一臺專業(yè)級全頻段廣播接收機和一副全頻段廣播接收天線組成，由分中心機房的采集計算機控制，按照運行任務管理子系統(tǒng)分配的收測任務，實現(xiàn)對各級發(fā)射臺中短波、調頻廣播信號的在線監(jiān)聽、信號強度和調幅（制）度測量等功能，并將音頻和測量結果通過網絡回傳給采集計算機。

3 分中心機房系統(tǒng)

分中心機房設計包括運行任務管理、計算機采集、廣播效果智能評估、廣播質量智能監(jiān)測、集中顯示管理、數據分析統(tǒng)計等子系統(tǒng)，運用云計算技術，架設集中管理的服務器系統(tǒng)，將各子系統(tǒng)的數據和文件分別存儲在集群數據庫和大容量存儲系統(tǒng)中。

3.1 運行任務管理子系統(tǒng)

分中心機房的運行任務管理子系統(tǒng)負責接收來自中心機房的數據資料，協(xié)助數據處理人員更新維護所需監(jiān)測的中短波、調頻廣播發(fā)射臺的播音時間頻率表，并自動拆分成運行任務下發(fā)給各個監(jiān)測前端對應的采集計算機。

3.2 計算機采集子系統(tǒng)

計算機采集子系統(tǒng)由多臺虛擬服務器組成，且每臺虛擬服務器可對應多套監(jiān)測前端，負責按照業(yè)務管理子系統(tǒng)下發(fā)的任務，控制監(jiān)測前端按時自動輪巡監(jiān)測頻率，完成音頻、信號強度和調幅（制）度測量結果的實時回傳，并將音頻文件和測量結果分別存儲在存儲系統(tǒng)和數據庫中。

3.3 廣播效果智能評估子系統(tǒng)

廣播效果智能評估子系統(tǒng)配置了專業(yè)級數字衛(wèi)星廣播接收機等高質量廣播節(jié)目源接收采集設備，負責運用語音識別等人工智能技術，將計算機采集子系統(tǒng)存儲的各監(jiān)測前端音頻文件與節(jié)目源文件進行比對，按照音頻相似程度，智能評定出其對應的廣播信號的收聽效果，并將評定不合格的頻率信息，通過集中顯示管理子系統(tǒng)提交給值班員進行人工確認。

3.4 廣播質量智能監(jiān)測子系統(tǒng)

廣播質量智能監(jiān)測子系統(tǒng)負責實時分析計算機采集子系統(tǒng)存儲的各監(jiān)測前端測量結果，智能判斷出其對應的廣播信號是否發(fā)生了播出異態(tài)，并將報警信息通過集中顯示管理子系統(tǒng)，提供給值班員進行人工確認。

3.5 集中顯示管理子系統(tǒng)

集中顯示管理子系統(tǒng)配置了廣播頻譜記錄儀、多屏幕集中顯示和地理信息系統(tǒng)，負責為值班員提供強可視化的廣播播出異態(tài)報警信息，便于其及時發(fā)現(xiàn)播出異常，及時與相關播出部門確認異態(tài)原因。同時，還負責將廣播效果智能評估子系統(tǒng)評定不合格的頻率信息提供給值班員，便于其及時查明原因。對于廣播信號受同鄰頻干擾情況，可調用頻譜記錄儀查找干擾信號的電臺歸屬。

3.6 數據分析統(tǒng)計子系統(tǒng)

數據分析統(tǒng)計子系統(tǒng)負責協(xié)助數據處理人員對日常的監(jiān)測數據進行分析、統(tǒng)計，可按照要求生成各類報告、報表，并定期上傳至中心機房進行匯總。

4 中心機房系統(tǒng)

中心機房設計包括運行任務管理、數據匯總統(tǒng)計、數據共享平臺等子系統(tǒng)，運用云計算技術，架設集中管理的服務器系統(tǒng)，將各子系統(tǒng)的數據和文件分別存儲在集群數據庫和大容量存儲系統(tǒng)中。

4.1 運行任務管理子系統(tǒng)

中心機房的運行任務管理子系統(tǒng)負責協(xié)助數據處理人員整理來自各級管理部門的數據資料，更新維護各級中短波、調頻廣播發(fā)射臺的播音時間頻率表，并自動按區(qū)域拆分下發(fā)給各個分中心機房。

4.2 數據匯總統(tǒng)計子系統(tǒng)

數據匯總統(tǒng)計子系統(tǒng)負責協(xié)助數據處理人員對各分中心上報的日常監(jiān)測數據進行匯總統(tǒng)計，可按照要求生成各類報告、報表，并提供給數據共享平臺使用。

4.3 數據共享平臺子系統(tǒng)

數據共享平臺子系統(tǒng)配置了多屏幕集中顯示和地理信息系統(tǒng)，負責將數據匯總，統(tǒng)計子系統(tǒng)生成的各類報告、報表，按要求及時傳送給相關管理部門，同時可結合地理信息系統(tǒng)為相關單位提供強可視化的全國廣播播出異態(tài)實時報警信息和廣播實際覆蓋效果圖。

5 系統(tǒng)關鍵技術

5.1 廣播信號網絡采集技術

廣播信號網絡采集技術的原理是運用網絡采集卡硬件解調的方式，從專業(yè)級廣播接收機的中頻信號中解調出音頻信號和信號強度、調幅（制）度等信號指標，進行硬件壓縮編碼后，通過寬帶網絡實時回傳給中心機房的采集計算機。這項技術的應用，最大限度地優(yōu)化了前端系統(tǒng)的硬件結構，避免了傳統(tǒng)監(jiān)測前端因設計得過于復雜而龐大帶來的各類軟硬件故障，極大地提高了系統(tǒng)的科學性和穩(wěn)定性，減少了監(jiān)測前端的占用空間和維修維護成本。

5.2 廣播寬帶頻譜記錄儀

廣播寬帶頻譜記錄儀是基于廣播寬帶接收機的新興產物，區(qū)別于傳統(tǒng)錄制廣播信號音頻的方式，其最大的特點是能將整個頻段的射頻信號進行采樣存儲，需要時可隨意調取其中的某個信號進行回放解調，不僅能回放音頻，而且可解調測量出各類信號指標。廣播寬帶頻譜記錄儀的應用，可提供高質量的廣播頻譜監(jiān)測，為查明廣播干擾提供強大的技術支持。

5.3 廣播效果智能評估技術

廣播效果智能評估技術基于語音識別等人工智能技術，其原理是將某個廣播信號錄音文件和同一時刻的高質量節(jié)目源（如衛(wèi)星數字廣播）錄音文件進行比對，按照音頻相似程度，參照人耳收聽的標準，智能評定出其所達到的收聽效果。經驗證，其準確率能達到90%以上。這項技術的應用，將廣播效果評估這一原本完全需要靠人工完成的工作任務，交由計算機高速完成，大大減輕了人工工作強度，極大地提高了廣播效果評估的工作效率。

6 結束語

該系統(tǒng)最大程度簡化和優(yōu)化了系統(tǒng)硬件結構，同時在軟件功能上留有拓展空間，在新技術的運用上有獨特見解，是目前無線監(jiān)測領域比較好的解決方案。

（廣電總局廈門監(jiān)測臺，福建廈門361004）