基于超融合架構的縣級應急廣播系統的研究與設計

邢健 邢振 丁洋

摘要：文章以縣級應急廣播系統為研究對象，通過對超融合架構的應用，對其進行了研究與設計。超融合架構將虛擬化、分布式存儲和軟件定義等技術相結合，能夠簡化整體架構，降低系統維護成本。在搭建過程中，免去了傳統架構中煩瑣的配置，減少了投資和運行成本。希望本研究成果能夠為相關領域的實踐工作提供指導和借鑒。

關鍵詞：超融合架構；縣級應急廣播；虛擬化

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.01.048

中圖分類號：TN 93? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? ? 文章編碼：1672-7274（2024）01-0-04

Research and Design of County-level Emergency Broadcasting System Based?on Hyper Fusion Architecture

XING Jian， XINH Zhen， DING Yang

（China Broadnet Shandong Network Co.， Ltd. Binzhou Branch， Binzhou 256600， China）

Abstract： This article takes the county-level emergency broadcasting system as the research object， and studies and designs it through the application of hyper fusion architecture. The hyper fusion architecture combines virtualization， distributed storage， and software definition technologies to simplify the overall architecture and reduce system maintenance costs. During the construction process， the cumbersome configuration in traditional architecture was eliminated， reducing investment and operating costs. I hope that the results of this study can provide guidance and reference for practical work in related fields.

Key words： hyper integrated architecture; county-level emergency broadcasting; virtualization

1? ?研究背景

應急廣播作為一種重要的應急通信手段，在災害發生時能夠快速向大眾傳遞相關信息，起到警示、引導和救援的作用。因此，建立一個高效可靠的縣級應急廣播體系對于提升應急響應能力具有重要意義。

傳統的縣級應急廣播系統采用分散部署方式，設備獨立，功能單一，導致信息傳遞效率低且維護管理困難。然而，隨著信息技術的進步，超融合架構作為一種新型集成架構，將計算、存儲、網絡等多個功能集成為一體，具備高度可擴展性和靈活性^[1]。因此，基于超融合架構的縣級應急廣播系統能夠有效解決傳統系統存在的問題，提升系統性能和管理效率。

2? ?縣級應急廣播體系概述

2.1 縣級應急廣播體系運行機制

縣級應急廣播體系通過廣播發射器設備發射應急廣播信號，廣播接收器設備將其接收并傳遞給受眾，通過廣播傳輸網絡傳輸廣播信號，信息發布平臺發布應急廣播信息，應急廣播指揮中心指揮協調工作，應急廣播受眾終端設備接收和播放信息，配套設施和人員確保系統運行和維護，形成一個完整的應急廣播系統，提高應急響應能力，保障受眾的生命財產安全。縣級應急廣播體系的運行機制主要包括以下幾個方面。

（1）應急廣播預案制定：縣級應急管理部門會制定應急廣播方案，明確各個環節的責任和流程，以確保在突發事件發生時能夠迅速啟動應急廣播系統。

（2）信息采集和發布：縣級應急廣播指揮中心負責收集、整理和發布應急信息，并將從不同來源獲取最新的災情、警報等信息，并迅速向受眾發布。

（3）廣播發射和傳輸：縣級應急廣播系統負責通過廣播發射器設備將應急廣播信號傳輸到廣播傳輸網絡，該網絡由有線和無線網絡組成，覆蓋整個縣域范圍，確保廣播信號能夠到達所有受眾終端。

（4）廣播接收和播放：受眾終端設備包括收音機、電視機、手機等，可以接收和播放應急廣播信息。通過這些設備，受眾能夠迅速獲取最新的應急信息。

（5）應急廣播的指揮和協調：在縣級應急廣播系統中，應急廣播指揮中心負責指揮和協調工作。他們根據災情和應急情況，協調廣播發射器設備和廣播傳輸網絡等資源的調度，以確保應急廣播系統的正常運行。

（6）完善設備和人員配備：為了確保應急廣播系統的正常運行和維護，縣級應急廣播體系需要配備相應的設備和專業人員，包括廣播塔、天線以及維護人員等。

2.2 超融合架構

超融合架構將計算、存儲、網絡等多個功能整合在一體，簡化了系統的架構和部署。這樣一來，不同的設備可以通過統一的管理界面進行管理，提高了系統的管理效率^[2]。其次，超融合架構具有高度的可擴展性，可以根據需要靈活地增加或減少系統的計算和存儲資源。這意味著在應急情況下，可以快速調配更多的資源來應對突發事件的需求，提升系統的性能和響應速度。超融合架構和傳統架構對比如圖1所示。

對于資金有限、技術儲備不足的縣級應急廣播建設單位而言，超融合架構在實現虛擬化、分布式存儲和軟件定義的同時，還簡化了整體架構，形成了超融合一體機計算節點^[3]。在搭建整體架構時，無須進行煩瑣的專業配置，從而縮短了系統維護周期，降低了前期投資和后期運行成本。這一技術創新在應急廣播系統領域具有重要意義，并且具有廣泛的應用前景。

3? ?縣級應急廣播系統設計

3.1 系統架構設計

基于超融合架構的縣級應急廣播系統，通過網絡聚合，實現模塊化的平穩擴展，建立統一的資源池，從而提高平臺的效率、靈活性、規模、成本效益和數據保護能力，并為平臺未來的升級改進和擴展需求提供了良好的基礎環境。從技術架構維度可劃分為硬件資源層、技術實現層、虛擬資源層和集中管理層的四個層級。具體如圖2所示。

（1）硬件資源層：使用通用的X86服務器作為基礎設施，包括CPU、內存、固態硬盤、機械硬盤等組件，為上層技術實現層提供硬件支持。整個縣級應急廣播數據中心只需使用通用的X86服務器和二/三層交換機硬件，通過完全軟件定義的計算、存儲、網絡、安全和管理功能，可以替代傳統的復雜基礎架構，實現架構的簡化。

（2）技術實現層：通過深度融合服務器虛擬化、分布式存儲、網絡虛擬化等主流虛擬化技術，將縣級應急廣播數據中心服務器集群的計算、存儲和網絡資源進行全虛擬化，形成一個虛擬資源池^[4]。

（3）虛擬資源層：可提供豐富的虛擬實例，這些實例可以從虛擬資源池中獲取，以滿足應用程序的需求。這種虛擬化的方法減少了專有硬件的需求，降低了總體投資成本，并提高了業務部署、調整的速度和整體運維效率。

（4）集中管理層：利用集中式資源管理軟件對底層硬件資源、虛擬資源池以及虛擬實例進行統一管理和監控，同時可為各種應用靈活分配資源。這樣做可以降低管理成本，提高資源利用效率，并滿足不同類型應用的需求。

3.2 系統功能模塊設計

基于超融合架構的縣級應急廣播系統主要包括信息匯聚模塊、調度控制模塊、制作播發模塊、信息發布模塊、效果評估模塊、安全服務模塊，通過有效結合數據挖掘技術、人工智能技術和無線傳感技術，可以實現系統的全面功能，并提供穩定可靠的應急廣播服務。

（1）信息匯聚模塊：通過信息匯聚模塊，縣級應急廣播系統能夠實現對各種信息的集中管理、整合和分發，提高應急響應的效率和準確性，為應急工作提供強大的支持。

（2）調度控制模塊：負責應急事件的靈活調度分配、資源管理、任務調度、狀態監控和用戶權限管理，確保信息傳遞準確、發布及時，資源高效運行，任務順利執行，系統穩定可靠，用戶安全可控。

（3）制作播發模塊：可以實現播放節目的開始、暫停和停止等控制操作，以確保按計劃廣播節目；提供節目管理功能，方便管理員錄制、編輯和刪除節目內容；根據預設的調度計劃，自動切換不同的廣播節目，實現定時播放和切換；具備故障檢測和恢復功能，可及時發現設備故障并提供解決方案，以確保系統的穩定運行；與其他模塊進行數據同步，確保節目和播放計劃等信息的一致性，避免信息沖突和數據丟失。

（4）信息發布模塊：用于將廣播內容發布到指定的終端設備，包括廣播電臺、電視臺、手機App等，實現多渠道的信息發布。通過無線傳感器網絡可以即時感知災害風險的變化，如地質變化、水位上漲等，并提前發出警報。廣播系統可以及時接收這些警報，并向大眾發布緊急廣播，提醒他們采取適當的防護措施。

（5）效果評估模塊：該模塊可以收集廣播節目的播放數據，如播放時長、播放次數、受眾數量等，通過分析和統計數據，評估廣播節目的覆蓋范圍和受眾反饋，生成詳細的評估報告，幫助管理員做出決策和改進。同時，該模塊還能監測廣播節目的播放情況和質量，及時發現和解決問題。

（6）安全服務模塊：保障廣播系統的安全性，具有用戶身份認證、數據加密傳輸、漏洞掃描和安全審計、災備備份等功能，防止惡意攻擊和數據泄露。

4? ?縣級應急廣播具體應用

4.1 應急廣播體系構建

為了提高應對災害的能力和救援效率，山東濱州市在應急廣播建設方面，積極應用信息技術，融入智慧元素，加強技術創新，建立了一套完善的縣級應急廣播體系。

（1）建設無線傳感器網絡：積極推動無線傳感器網絡的建設，特別是在地理環境復雜、易受自然災害影響的地區，部署了無線傳感器網絡用于監測地質變形、水位上漲、氣象變化等災害風險指標，并將傳感器收集的數據實時傳輸到應急廣播系統中。

（2）數據處理和預警生成：在應急廣播系統中，接收傳感器網絡所傳輸的數據并進行數據處理和分析。根據預先設定的災害風險指標和閾值，系統能夠自動產生預警信號。這些預警信號可以以聲音、文字或圖像等多種形式呈現，以確保廣播系統能夠向不同人群傳達準確的預警信息。

（3）廣播發布和資源調配：應急廣播系統可以將預警信息通過無線電、手機短信等多種方式傳遞給廣大受眾。同時，系統也可以向救援人員發送定位信息，幫助他們快速到達事發地點。此外，系統還可以根據災情情況，調配救援資源，提高救援效率。

（4）演練和優化：為了確保應急廣播體系的穩定性和可靠性，縣級應急管理部門定期組織演練，并根據演練結果進行優化和改進。演練包括模擬災害事件，測試廣播系統的反應速度和準確性，以及檢驗救援資源調配的效果^[5]。

（5）災后評估與恢復：利用遙感、地理信息系統（GIS）等技術，能夠快速評估和分析災害造成的損失，并提供恢復規劃和決策的參考依據。

通過以上方式，濱州市轄區內各縣成功建立了基于信息技術的縣級應急廣播體系，該體系能夠實時監測災害風險并提前發出預警信號，通過廣播系統向廣大受眾發布緊急廣播，從而有效提升了應對災害的能力和救援效率。

4.2 運行效果分析

采用X86架構的超融合系統實現了應急廣播相關業務系統的運行，兩臺高性能計算節點可以承載20～30臺虛擬機。這樣不僅實現了業務冗余，還避免了硬件資源的浪費，減少了傳統單服務器架構所占用的空間和耗電量。分布式存儲取代了傳統的FC SAN存儲網絡，簡化了存儲網絡結構，并減少了故障點。軟件定義網絡確保了整個超融合架構的網絡質量和安全性。

沾化區、惠民縣、陽信縣和無棣縣是山東濱州市災害頻發的縣區。這些地區經常受到自然災害的威脅，如洪澇、旱災和冰雪災害等。為了提高災害應對和救援能力，濱州市政府和相關部門一直努力改善應急廣播體系的運行效果，利用數據挖掘和人工智能技術的應急廣播系統，能夠快速準確地發布災害信息，及時發布災害預警、緊急通知等信息，提醒居民采取相應的防護措施，降低災害損失。通過使用傳感器、監測設備和大數據分析等技術，可以實時監測氣象、水文等數據，并進行預警分析，提前預測災害發生的可能性和影響范圍，從而提供更準確的災害預警信息。

截至2023年10月，濱州市各縣級應急廣播平臺發布了79條信息，其中4條為高溫紅色預警特別重大信息，15條為暴雨、雷電、冰雹等橙色預警重大信息，12條為大風等黃色預警較大信息。應急廣播的效果已經初步驗證，并在宣傳引導、疫情防控、應急防汛、農村防火等方面發揮了重要的作用，受到了群眾的歡迎。基于超融合架構的縣級應急廣播系統，結合數據挖掘和人工智能技術，可以提升災害應對能力，確保災害信息迅速發布和準確預警，協調救援資源并提供災后評估支持，從而減少災害損失并促進快速的恢復重建。

5? ?結束語

綜上所述，基于超融合架構的縣級應急廣播系統的研究與設計是一個具有復雜性和挑戰性的任務。本文提出了一種可行的解決方案，并進行了初步的實施和驗證。希望本研究成果能夠為縣級應急廣播管理單位提供參考和借鑒，為改善現有系統提供新的思路和方法。未來，我們將進一步完善應急廣播體系建設，以適應不斷變化的需求和挑戰。

參考文獻

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