云南省廣播電視局昭通697臺(tái) 袁永罡

為了充分保障中波廣播信號(hào)穩(wěn)定可靠播出以及應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的處理機(jī)制，如何迅速定位問(wèn)題、高效處置并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，基于脈內(nèi)特征的信號(hào)識(shí)別監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)能夠滿足現(xiàn)階段對(duì)于發(fā)射臺(tái)長(zhǎng)效運(yùn)行穩(wěn)定性、穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)與自動(dòng)化、智能化要求。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確、快速發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)工作的異常狀態(tài)和信號(hào)傳輸?shù)幕緺顩r，并通過(guò)預(yù)警機(jī)制及時(shí)處置故障問(wèn)題，在有效保障了節(jié)目安全播出的基礎(chǔ)上，大幅提升中波廣播發(fā)射臺(tái)的工作效率，具有一定的借鑒意義。

現(xiàn)階段中波廣播發(fā)射臺(tái)的主要任務(wù)就是通過(guò)實(shí)時(shí)接收到的信號(hào)源，通過(guò)自建的信號(hào)傳輸機(jī)制送入發(fā)射終端（預(yù)處理、功放以及射頻終端輸出），使得廣播信號(hào)能夠穩(wěn)定可靠地輸送至接收終端?？紤]到中波廣播發(fā)射臺(tái)通常采用人員長(zhǎng)期值守進(jìn)行故障排查，在信號(hào)傳輸?shù)谋O(jiān)測(cè)過(guò)程中容易出現(xiàn)疏忽、遺漏以及技術(shù)手段欠缺等問(wèn)題導(dǎo)致發(fā)射系統(tǒng)工作性能難以持續(xù)，可靠性以及穩(wěn)定性難以保證。為了使發(fā)射臺(tái)能夠有效滿足廣域、穩(wěn)定覆蓋播出任務(wù)，充分運(yùn)用計(jì)算機(jī)與智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化與智能化，基于脈內(nèi)特征的信號(hào)識(shí)別監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建設(shè)具有非常重要的意義，能夠?qū)?jié)目的安全播出進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)發(fā)射臺(tái)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行不間斷監(jiān)測(cè)，保障輸出信號(hào)和設(shè)備終端的可靠運(yùn)行。

1 信號(hào)識(shí)別監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)準(zhǔn)則與設(shè)計(jì)思路

1.1 基本建設(shè)準(zhǔn)則

（1）安全性

系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求信號(hào)傳輸階段的數(shù)據(jù)安全，定向數(shù)據(jù)通道的采集終端與指令性特征的提取與分析，外部數(shù)據(jù)通道的物理隔離與加密機(jī)制要異步同效，確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與數(shù)據(jù)保密性。

（2）可靠性

在采集終端設(shè)備與電子器件的選取上，要突出性能為先，硬件上要求同類產(chǎn)品中性能優(yōu)異，符合相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)施規(guī)范；軟件上要功能豐富、界面友好，且方便快捷，滿足7×24h安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本要求。

（3）精確性

基于特征提取的識(shí)別算法應(yīng)當(dāng)滿足高精度、高穩(wěn)定性的基本要求，能夠?qū)崟r(shí)響應(yīng)數(shù)據(jù)信號(hào)的變化，預(yù)警及時(shí)準(zhǔn)確和基本預(yù)測(cè)節(jié)目安全播出軌跡。

（4）通用性

系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合使用者的綜合需求和習(xí)慣，對(duì)于分析結(jié)果和顯示模式要結(jié)論清晰、數(shù)據(jù)明晰，對(duì)于故障響應(yīng)機(jī)制要充分及時(shí)定位節(jié)點(diǎn)，便于解決問(wèn)題與實(shí)時(shí)處置。

1.2 設(shè)計(jì)思路

中波廣播發(fā)射臺(tái)信號(hào)識(shí)別監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，通過(guò)模塊設(shè)計(jì)與需求分析，應(yīng)滿足以下主要功能：

圖1 中波廣播發(fā)射臺(tái)信號(hào)識(shí)別監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

（1）智能預(yù)警

在發(fā)射系統(tǒng)正常工作中，除了輸入/輸出信號(hào)外，還會(huì)產(chǎn)生大量的中間數(shù)據(jù)和待檢測(cè)的參數(shù)，需要通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析和存儲(chǔ)，在智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需要將相關(guān)業(yè)務(wù)加入模塊構(gòu)建，通過(guò)實(shí)時(shí)不間斷的數(shù)據(jù)分析處理對(duì)整個(gè)發(fā)射系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，以達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定可靠長(zhǎng)效運(yùn)行的目的。

（2）信號(hào)監(jiān)測(cè)

通過(guò)智能感知技術(shù)、認(rèn)知計(jì)算等機(jī)器算法以及網(wǎng)絡(luò)通信、電子線路與信號(hào)處理等新型技術(shù)的運(yùn)用，使得發(fā)射系統(tǒng)能夠全域、全時(shí)、全頻段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控、無(wú)人化管理合理配置，并利用數(shù)據(jù)分析中的可靠結(jié)果反饋于系統(tǒng)運(yùn)行中的各個(gè)方面，滿足系統(tǒng)功能的同時(shí)，科學(xué)合理配置資源和設(shè)施設(shè)備。

（3）無(wú)線傳輸

由于自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理，并通過(guò)門(mén)限設(shè)置管控相關(guān)設(shè)施設(shè)備運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程，將數(shù)據(jù)層面體現(xiàn)的故障隱患進(jìn)行預(yù)警與智能處置；此外，還可以通過(guò)遠(yuǎn)程終端對(duì)系統(tǒng)進(jìn)程進(jìn)行干預(yù)。安全加密機(jī)制同樣適用于監(jiān)控系統(tǒng)，能夠自動(dòng)反制非法入侵，保證具備數(shù)據(jù)安全和信息保密的能力。

（4）智能接口

由于系統(tǒng)建設(shè)時(shí)采取的模塊化設(shè)計(jì)、功能性區(qū)分以及接口標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，使得智能監(jiān)控系統(tǒng)未來(lái)升級(jí)改造時(shí)可以直接采取任務(wù)模式，對(duì)于提升系統(tǒng)容量、升級(jí)傳輸速度、加大處理模式等擴(kuò)展需求，只需要針對(duì)具體需求提出升級(jí)標(biāo)準(zhǔn)即可。

2 信號(hào)識(shí)別監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)方案與技術(shù)分析

2.1 基本原理

信號(hào)識(shí)別監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)音頻內(nèi)容的特征基因進(jìn)行提取，然后將提取出來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳到阿里云端存儲(chǔ)，再利用比對(duì)算法對(duì)上游和下游提取出來(lái)的基因數(shù)據(jù)進(jìn)行有效比對(duì)。在保證不改變?cè)家纛l的前提下，對(duì)特征文件內(nèi)容做相似性計(jì)算并進(jìn)行高效準(zhǔn)確的比對(duì)，來(lái)驗(yàn)證兩段音頻信號(hào)內(nèi)容是否一致，從而判斷信號(hào)是否被篡改或者機(jī)器是否有故障。

2.2 系統(tǒng)建設(shè)方案研究

（1）硬件設(shè)計(jì)組成

多路信號(hào)采集作為數(shù)據(jù)處理的前提和基礎(chǔ)，不僅要求信號(hào)采集速度快、傳輸能力強(qiáng)，還需要工作穩(wěn)定可靠。這里選取芯片作為采集終端主板，并將單片機(jī)作為脈內(nèi)特征提取與識(shí)別算法的信號(hào)處理芯片進(jìn)行功能設(shè)計(jì)和技術(shù)擴(kuò)展。

信號(hào)識(shí)別監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過(guò)采樣傳感識(shí)別采集16路模擬信號(hào)，即設(shè)計(jì)安裝16組智能數(shù)字變送器將采集后的模擬量變換成數(shù)字量，并實(shí)時(shí)投送到綜合顯示模塊；裝配2組串行A/D轉(zhuǎn)換器芯片，實(shí)現(xiàn)信號(hào)數(shù)據(jù)采集與傳輸前的準(zhǔn)備工作；通過(guò)數(shù)據(jù)接口還可以將數(shù)據(jù)發(fā)送至一體化數(shù)據(jù)識(shí)別終端，通過(guò)一系列的分析處理，將遠(yuǎn)程控制指令拆解分發(fā)至各個(gè)本地信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)執(zhí)行設(shè)置好的操作；選擇模塊通過(guò)串口直連單片機(jī)，通過(guò)設(shè)置好的信號(hào)傳輸協(xié)議和傳輸策略，確保實(shí)現(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)與模塊之間的遠(yuǎn)程無(wú)線通信，即實(shí)現(xiàn)WIFI功能準(zhǔn)入，便于手機(jī)/平板實(shí)現(xiàn)對(duì)智能監(jiān)控系統(tǒng)的管理控制；最后，通過(guò)無(wú)線信號(hào)探測(cè)模塊實(shí)現(xiàn)發(fā)射臺(tái)內(nèi)部信號(hào)數(shù)據(jù)監(jiān)控與預(yù)警等功能，并結(jié)合AVID多波段多類串聯(lián)信號(hào)反饋開(kāi)關(guān)至共享綜合顯示終端，更好地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理與自動(dòng)監(jiān)控的信息反饋功能。

（2）軟件設(shè)計(jì)組成

通過(guò)ORACLE的RAC中間件集群技術(shù)可以脫離數(shù)據(jù)庫(kù)引擎技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)中波發(fā)射臺(tái)內(nèi)的技術(shù)應(yīng)用程序和擴(kuò)展接口的對(duì)接，目前應(yīng)用最多的是ASE等。詳情如下：（a）結(jié)合節(jié)目安全播出的實(shí)際情況，重點(diǎn)對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)進(jìn)行集群系統(tǒng)設(shè)計(jì)，充分融合數(shù)據(jù)信號(hào)檢測(cè)與網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，將各個(gè)數(shù)據(jù)端作為子系統(tǒng)拼接為集群，即系統(tǒng)化集群；（b）對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)終端采取獨(dú)立控制與集中管理的設(shè)計(jì)思維，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)間對(duì)數(shù)據(jù)資源的共享；（c）通過(guò)使用打包多類、多型ASI信源，經(jīng)ASI/IP轉(zhuǎn)換為可使用的IP數(shù)字信號(hào)，經(jīng)中繼傳輸設(shè)備完成遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸；（d）基于的計(jì)算平臺(tái)能夠精準(zhǔn)定位節(jié)目審核與預(yù)警機(jī)制，針對(duì)性設(shè)置WEB服務(wù)器相關(guān)參數(shù)與目標(biāo)源，做好輔助服務(wù)器的配置。

2.3 核心技術(shù)分析

信號(hào)識(shí)別監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要包括兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：智能預(yù)警模塊集中式技術(shù)與信號(hào)監(jiān)測(cè)模塊分布式技術(shù)。智能預(yù)警模塊集中式技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)與方案對(duì)系統(tǒng)工作情況的自動(dòng)判斷處置；信號(hào)監(jiān)測(cè)模塊分布式技術(shù)則是針對(duì)智能化處理的要求，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、工作模式管理以及遠(yuǎn)程終端干預(yù)等。無(wú)線發(fā)射臺(tái)站智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心關(guān)鍵就是主控設(shè)備的設(shè)計(jì)搭建與系統(tǒng)功能的擴(kuò)展應(yīng)用，確保滿足發(fā)射臺(tái)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)所需的基本要求和相應(yīng)條件，如圖2所示。

圖2 信號(hào)識(shí)別監(jiān)測(cè)系統(tǒng)核心技術(shù)模塊示意圖

（1）智能預(yù)警模塊集中式設(shè)計(jì)

智能預(yù)警集中式設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)信號(hào)智能識(shí)別與監(jiān)測(cè)的核心所在，在系統(tǒng)建模時(shí)可以初步將多維、多類參數(shù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化分類，并在輸出形式上采取不同表現(xiàn)方式即可，從而有效實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)分散、功能一致的集中設(shè)計(jì)與統(tǒng)一監(jiān)管。從控制論的思路考慮，智能預(yù)警模塊的功能實(shí)現(xiàn)是相互獨(dú)立且相互關(guān)聯(lián)的，能夠較好的提高智能監(jiān)控的整體性能。

（2）信號(hào)監(jiān)測(cè)模塊分布式設(shè)計(jì)

信號(hào)檢測(cè)的核心是微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行的數(shù)據(jù)采集，通過(guò)分布式的設(shè)計(jì)使得局部出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)整體不會(huì)出現(xiàn)崩潰狀態(tài)；能夠通過(guò)不同信號(hào)傳輸設(shè)備對(duì)監(jiān)控區(qū)域的切換，降低故障或干擾造成的影響，便于技術(shù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題；通過(guò)遠(yuǎn)程干預(yù)實(shí)現(xiàn)功能替換或設(shè)備切換，以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射系統(tǒng)的全面監(jiān)控。