司凱威，高晨光

（1. 國家廣播電視總局二九三臺(tái)，河南鄭州 451162；2. 國家廣播電視總局監(jiān)管中心，北京 100032）

1 引言

縣級(jí)應(yīng)急廣播系統(tǒng)憑借覆蓋面廣、消息及時(shí)、操作簡便、內(nèi)容豐富等優(yōu)點(diǎn)，在應(yīng)對暴雨、地震、泥石流等自然災(zāi)害和新冠肺炎疫情等社會(huì)突發(fā)事件中，發(fā)揮了發(fā)布信息、引導(dǎo)輿論、社會(huì)動(dòng)員、協(xié)助救援等重要作用，已經(jīng)成為國家應(yīng)急體系和防災(zāi)減災(zāi)體系的重要組成部分［1］。截至2021 年底，已建成市級(jí)平臺(tái)75 個(gè)，縣級(jí)平臺(tái)1 107 個(gè)，部署終端約214 萬個(gè)，覆蓋行政村約24 萬余個(gè)［2］。與此同時(shí)，河南、安徽等省持續(xù)加大所轄縣市應(yīng)急廣播系統(tǒng)的建設(shè)。為規(guī)范應(yīng)急廣播體系的建設(shè)、運(yùn)營和維護(hù)等工作，國家廣播電視總局制定和下發(fā)了《全國應(yīng)急廣播體系建設(shè)總體規(guī)劃》《應(yīng)急廣播系統(tǒng)總體技術(shù)規(guī)范》等文件，進(jìn)一步明確應(yīng)急廣播消息制作播發(fā)、調(diào)度控制、傳輸覆蓋、終端呈現(xiàn)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

受安裝環(huán)境、網(wǎng)絡(luò)狀況、維護(hù)經(jīng)費(fèi)和設(shè)備性能等影響，部分縣級(jí)應(yīng)急廣播系統(tǒng)出現(xiàn)了與上級(jí)平臺(tái)通訊消息格式不完整、平臺(tái)功能不完備、傳輸覆蓋網(wǎng)狀況差、終端在線率低、網(wǎng)絡(luò)安全隱患大、人員維護(hù)經(jīng)驗(yàn)不足等問題，嚴(yán)重制約了應(yīng)急廣播在突發(fā)事件處置中的效能。為實(shí)現(xiàn)縣級(jí)應(yīng)急廣播系統(tǒng)功能完備、運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠、可管可控等設(shè)計(jì)目標(biāo)，彭曉鵬［3］提出加強(qiáng)應(yīng)急廣播平臺(tái)建設(shè)以及加強(qiáng)傳輸覆蓋方式和接收終端等建設(shè)，促進(jìn)應(yīng)急廣播行業(yè)發(fā)展。車輝［4］提出建設(shè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)，解決跨平臺(tái)、跨系統(tǒng)、跨標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)急廣播消息傳輸?shù)募夹g(shù)難題。李瑞麗等［5］提出從國家支持、頂層設(shè)計(jì)、協(xié)調(diào)溝通、培訓(xùn)指導(dǎo)、機(jī)制保障等方面著手，完善縣級(jí)應(yīng)急廣播系統(tǒng)的綜合治理。在縣級(jí)應(yīng)急廣播系統(tǒng)智能化檢測方面缺少相應(yīng)的探索。目前，人工+表格的檢測方法，存在操作步驟繁瑣、勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作任務(wù)重、數(shù)據(jù)管理成本高等問題，已經(jīng)難以滿足高速發(fā)展的應(yīng)急廣播系統(tǒng)的需要。

基于河南省縣級(jí)應(yīng)急廣播系統(tǒng)檢測的工作經(jīng)驗(yàn)，提出利用數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)包解析、功能驗(yàn)證、終端測試等技術(shù)，搭建適用于聯(lián)動(dòng)接口檢測、平臺(tái)功能檢測、終端性能測試、設(shè)備故障排查與安全播出檢查等場景的一體化終端測試系統(tǒng)，縮短檢測周期，提升工作效率，為完善應(yīng)急廣播系統(tǒng)建設(shè)、驗(yàn)收、運(yùn)營和維護(hù)建設(shè)提供技術(shù)支撐能力。

2 縣級(jí)應(yīng)急廣播系統(tǒng)特點(diǎn)

2.1 終端類型多，更新速度快

為擴(kuò)大覆蓋區(qū)域和人群，在廣電總局的大力推動(dòng)下，縣級(jí)應(yīng)急廣播系統(tǒng)傳輸覆蓋網(wǎng)和終端設(shè)備的種類和數(shù)量正在不斷增加。傳輸覆蓋網(wǎng)設(shè)備包括大喇叭適配器、調(diào)頻適配器、地面數(shù)字適配器、有線數(shù)字適配器等。接收終端包括收音機(jī)、機(jī)頂盒、電視機(jī)等個(gè)人終端和音柱、收擴(kuò)機(jī)、大喇叭、大屏等公共終端［1］。伴隨著媒體融合進(jìn)程的加快，IPTV（Internet Protocol TeleVision）、互聯(lián)網(wǎng)電視以及衛(wèi)星電視等終端也將成為重要的接收終端。與此同時(shí)，伴隨著芯片和設(shè)備制造工藝的提升，四川德芯、湖南康通等應(yīng)急廣播設(shè)備生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品迭代周期縮短至6個(gè)月左右。

2.2 平臺(tái)功能種類多，信息傳輸鏈條長

縣級(jí)應(yīng)急廣播平臺(tái)具有信息接入、信息制作、信息處理、審核播發(fā)等制作播發(fā)功能，并具有資源管理、資源調(diào)度、生成發(fā)布、大喇叭管控等調(diào)度控制功能，還具有效果評(píng)估、運(yùn)維管理、安全服務(wù)等基礎(chǔ)服務(wù)功能和與上級(jí)平臺(tái)、下級(jí)終端信息分發(fā)等傳輸功能［5］。應(yīng)急廣播消息在縣級(jí)廣播系統(tǒng)中需經(jīng)過接收、解析、驗(yàn)證、傳輸、播放、效果評(píng)估等環(huán)節(jié)，傳輸鏈條較長。

2.3 網(wǎng)絡(luò)類型多樣，網(wǎng)絡(luò)安全要求高

受當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)情況影響，縣級(jí)應(yīng)急廣播系統(tǒng)使用的網(wǎng)絡(luò)包括公共互聯(lián)網(wǎng)、政務(wù)外網(wǎng)、城域網(wǎng)以及局域網(wǎng)等。為確保系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全，防止應(yīng)急廣播消息被篡改，應(yīng)急廣播系統(tǒng)除了配置有路由器、防火墻、入侵檢測、堡壘機(jī)等網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備外，應(yīng)急廣播消息文件還必須通過加密機(jī)進(jìn)行簽名和驗(yàn)證。伴隨著網(wǎng)絡(luò)安全要求越來越高，應(yīng)急廣播系統(tǒng)應(yīng)二級(jí)等保測評(píng)，方可接入網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

2.4 部分地區(qū)終端在線率低，影響收聽效果

部分地區(qū)存在安裝環(huán)境較差、維護(hù)操作不當(dāng)?shù)惹闆r，導(dǎo)致終端維修率高和在線率低等問題，應(yīng)急廣播系統(tǒng)無法在該地區(qū)正常發(fā)揮作用，不僅會(huì)影響到平時(shí)廣播消息的送達(dá)，還會(huì)在突發(fā)事件處置過程中出現(xiàn)覆蓋不全、效果無法評(píng)估等情況。

綜上所述，縣級(jí)應(yīng)急廣播在發(fā)揮日常和應(yīng)急廣播消息的同時(shí)，也呈現(xiàn)出設(shè)備類型多、系統(tǒng)功能多、網(wǎng)絡(luò)類型多、在線率低等特點(diǎn)。因此，有必要利用網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫、編程等技術(shù)，設(shè)計(jì)通用型應(yīng)急廣播的檢測平臺(tái)和靈活的應(yīng)用軟件。

3 硬件設(shè)計(jì)

為滿足縣級(jí)應(yīng)急廣播系統(tǒng)功能檢測和和性能測試等需求，利用工控機(jī)、加密機(jī)、磁盤陣列、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器等設(shè)備搭建智能化的檢測平臺(tái)［6］。為提升系統(tǒng)的通用性和擴(kuò)展性，系統(tǒng)包括了檢測平臺(tái)、通信網(wǎng)絡(luò)、縣級(jí)平臺(tái)、傳輸覆蓋網(wǎng)及終端共4個(gè)部分，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3.1 檢測平臺(tái)

檢測平臺(tái)主要包括工控機(jī)、加密機(jī)、磁盤陣列、HDMI（High Definition Multimedia Interface）錄像機(jī)等設(shè)備。工控機(jī)安裝有MYSQL數(shù)據(jù)庫、WIRESHARK網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件、DJANGO網(wǎng)站框架等軟件，用于提供參數(shù)配置、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果顯示等服務(wù)。

使用簽名驗(yàn)證服務(wù)器對發(fā)送的消息進(jìn)行簽名并對接收到的消息進(jìn)行驗(yàn)證［7］，保障應(yīng)急廣播消息在傳輸過程中不被盜取、篡改和偽造。

使用春源麗影的帶有HDMI接口的硬盤錄像機(jī)與工控機(jī)通過USB（Universal Serial Bus）接口進(jìn)行連接，用于記錄系統(tǒng)檢測的過程。該設(shè)備具有時(shí)間標(biāo)簽的標(biāo)注功能，能夠?qū)︿浵裎募詣?dòng)附加時(shí)間戳。

使用華為的OceanStor 系列的磁盤陣列存儲(chǔ)通信數(shù)據(jù)包和錄音錄像文件。磁盤陣列通過網(wǎng)絡(luò)接口與工控機(jī)進(jìn)行連接，每天對存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行全量的備份，保存?zhèn)浞菸募酱疟P陣列之中。

3.2 通信網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備主要包括路由器、交換機(jī)、殺毒中心、防火墻、入侵檢測、網(wǎng)絡(luò)行為管理等設(shè)備，可以從邊界安全、應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全等多個(gè)方面確保數(shù)據(jù)安全。既能夠兼容公共互聯(lián)網(wǎng)、電子政務(wù)網(wǎng)、局域網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)類型，又能夠提供在線和離線的系統(tǒng)測試功能，還能夠支持遠(yuǎn)程調(diào)試和本地調(diào)試等多種功能。

3.3 縣級(jí)應(yīng)急廣播平臺(tái)

縣級(jí)應(yīng)急廣播平臺(tái)一般包含數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、加密機(jī)等設(shè)備。數(shù)據(jù)發(fā)布服務(wù)器提供人機(jī)交互接口，用戶通過瀏覽器訪問相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)的配置。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器主要用于存儲(chǔ)相關(guān)的數(shù)據(jù)。加密機(jī)主要對消息進(jìn)行驗(yàn)證和簽名。

3.4 傳輸覆蓋網(wǎng)及終端

傳輸覆蓋網(wǎng)及終端包括有線數(shù)字電視、地面數(shù)字電視、調(diào)頻、中波、移動(dòng)多媒體、應(yīng)急廣播大喇叭、新媒體、直播衛(wèi)星、機(jī)動(dòng)應(yīng)急廣播等多種適配器和終端［8］。按照縣級(jí)應(yīng)急廣播的建設(shè)規(guī)范，將相關(guān)的適配器和終端連接至應(yīng)急廣播平臺(tái)，檢測平臺(tái)通過縣級(jí)平臺(tái)對傳輸覆蓋網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為滿足聯(lián)動(dòng)接口測試、平臺(tái)功能驗(yàn)證、終端性能檢測、故障定位和安全播出檢查等需求，前端使用HTML5+EasyUI+jQuery 開發(fā)框架，后臺(tái)使用Django+MySQL 開發(fā)框架，設(shè)計(jì)具有數(shù)據(jù)發(fā)送、接收、解析、存儲(chǔ)等功能的系統(tǒng)軟件，如圖2所示。

圖2 軟件示意圖

4.1 數(shù)據(jù)源層

數(shù)據(jù)源層主要是向檢測平臺(tái)提供與縣級(jí)應(yīng)急廣播系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口。一是按照平臺(tái)聯(lián)動(dòng)接口的規(guī)范，將縣級(jí)應(yīng)急廣播平臺(tái)心跳、主動(dòng)上報(bào)、被動(dòng)上報(bào)、增量上報(bào)等方法封裝成函數(shù)；二是將傳輸覆蓋網(wǎng)和終端的發(fā)送、接收、效果評(píng)估等方法封裝成函數(shù)，為避開復(fù)雜的通信接口，一般是調(diào)用縣級(jí)平臺(tái)對其下發(fā)指令；三是將縣級(jí)平臺(tái)的設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)數(shù)據(jù)的調(diào)用封裝成函數(shù)；四是將加密機(jī)的調(diào)用接口進(jìn)行封裝，開啟驗(yàn)證和鑒權(quán)工作機(jī)制，防止設(shè)備被不法利用。

4.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層主要是保存任務(wù)參數(shù)、通信數(shù)據(jù)、檢測結(jié)果、錄像等相關(guān)的數(shù)據(jù)，完成以下工作：（1）使用Python 提供的文件管理模塊將通信數(shù)據(jù)、XML 等非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)保存在磁盤陣列；（2）利用PyMysql等數(shù)據(jù)庫支持包將任務(wù)信息、關(guān)鍵指標(biāo)、處理結(jié)果、報(bào)告等結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)保存到MySQL 數(shù)據(jù)之中；（3）使用文件路徑信息將數(shù)據(jù)表和磁盤陣列進(jìn)行關(guān)聯(lián)，方便后期的文件管理；（4）為了對檢測信息進(jìn)行綜合處理，使用專門的數(shù)據(jù)表和路徑存儲(chǔ)檢測報(bào)告，以便對縣級(jí)應(yīng)急廣播平臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行長期跟蹤。

4.3 數(shù)據(jù)處理層

數(shù)據(jù)處理層主要是將通信數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、驗(yàn)證，生成檢測結(jié)論。一是使用TAR 包的解析工具包對應(yīng)急廣播消息進(jìn)行處理，提取文本、音視頻和簽名文件；二是對XML文件的解析，按照總局下發(fā)的接口規(guī)范對信息格式、內(nèi)容等進(jìn)行驗(yàn)證和提取，進(jìn)而形成檢測結(jié)論；三是對簽名文件進(jìn)行驗(yàn)證，確保是指定縣級(jí)應(yīng)急廣播平臺(tái)發(fā)送的數(shù)據(jù)信息；四是對音視頻文件的完整性進(jìn)行驗(yàn)證，確保下發(fā)資源文件的完整性；五是生成報(bào)告的功能，能夠自動(dòng)生成各種報(bào)告。

4.4 業(yè)務(wù)應(yīng)用層

業(yè)務(wù)應(yīng)用層主要是提供檢測參數(shù)輸入、結(jié)果顯示等服務(wù)，生成平臺(tái)檢測、終端測試、網(wǎng)絡(luò)檢測、網(wǎng)絡(luò)安全測試等功能的報(bào)告，如圖3所示。

圖3 縣級(jí)應(yīng)急廣播檢測結(jié)果截圖

業(yè)務(wù)應(yīng)用層的主要功能由以下模塊實(shí)現(xiàn)：

（1）聯(lián)動(dòng)接口檢測模塊通過圖表的形式顯示被測平臺(tái)的心跳發(fā)送、主動(dòng)上報(bào)、被動(dòng)上報(bào)、臺(tái)站信息上報(bào)等數(shù)據(jù)，并且提供地區(qū)、資源編碼、類型等參數(shù)的輸入接口。

（2）平臺(tái)功能檢測模塊驗(yàn)證縣級(jí)應(yīng)急廣播平臺(tái)的應(yīng)急信息接入、應(yīng)急消息處理、應(yīng)急信息推送、調(diào)度方案生成、調(diào)控?cái)?shù)據(jù)生成與傳輸、應(yīng)急信息發(fā)布、多級(jí)聯(lián)動(dòng)、業(yè)務(wù)監(jiān)聽、發(fā)布效果展示、播發(fā)效果評(píng)估、播發(fā)記錄管理、終端資源管理、資源狀態(tài)監(jiān)控、安全管理、大屏互動(dòng)展示等功能。

（3）終端性能檢測模塊提供終端圖片、參數(shù)、生產(chǎn)廠家等基本信息，提供終端性能檢測參數(shù)的比較功能。

（4）自定義開發(fā)功能檢測模塊提供輔助的決策功能的能力，提供自定義接口的管理能力，以便于支持更多的終端的類型。

（5）系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控模塊能夠?qū)ο到y(tǒng)整體運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)控，通過圖表的形式展示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

4.5 系統(tǒng)管理層

系統(tǒng)管理層主要是系統(tǒng)內(nèi)部計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等資源的狀態(tài)，避免因軟硬件的運(yùn)行故障導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)的全部或部分丟失，確保檢測過程的完整性和有效性。

在河南省和山東省縣級(jí)應(yīng)急廣播建設(shè)項(xiàng)目驗(yàn)收中，利用該平臺(tái)完成《縣級(jí)應(yīng)急廣播系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》《應(yīng)急廣播系統(tǒng)總體技術(shù)規(guī)范》等文件規(guī)定的103項(xiàng)檢測項(xiàng)目所需時(shí)長由36小時(shí)縮短至8小時(shí)，減少通信接口調(diào)試、應(yīng)急終端信息統(tǒng)計(jì)、監(jiān)測報(bào)告整理的工作量，使得系統(tǒng)檢測工作更加高效。以河南省洛陽市某縣應(yīng)急廣播系統(tǒng)為例，檢測結(jié)果如表1所示。

表1 河南省洛陽市某縣應(yīng)急廣播系統(tǒng)檢測結(jié)果

5 檢測流程

為提升對縣級(jí)應(yīng)急廣播平臺(tái)、傳輸覆蓋網(wǎng)、終端等的檢測效率，縮短系統(tǒng)配置、功能檢測、性能測試和數(shù)據(jù)整理的周期，有必要制定一套貼近縣級(jí)應(yīng)急廣播平臺(tái)檢測工作實(shí)際的工作流程，如圖4所示。

圖4 縣級(jí)應(yīng)急廣播檢測流程圖

檢測步驟如下：

（1）輸入檢測基本信息。按照檢測對象所在地區(qū)，選擇資源編碼，輸入檢測機(jī)構(gòu)和人員信息，選擇檢測時(shí)間信息。

（2）建立系統(tǒng)間信任關(guān)系。將兩個(gè)加密機(jī)的信息分別加入對方的可信列表之中，建立互信關(guān)系，確保應(yīng)急廣播消息驗(yàn)證和簽名。

（3）聯(lián)動(dòng)接口測試。對縣級(jí)應(yīng)急廣播的心跳、主動(dòng)上報(bào)、被動(dòng)上報(bào)等相關(guān)信息進(jìn)行檢測。

（4）功能檢測。按照檢測工作方案對平臺(tái)功能進(jìn)行全面的檢測，包括對預(yù)案、方案管理等功能進(jìn)行檢測。

（5）傳輸覆蓋網(wǎng)功能檢測主要是對適配器和終端功能進(jìn)行測試。在檢測的過程中，盡可能的使用靜音或者選擇在合適的時(shí)間段進(jìn)行檢測，以減少對覆蓋區(qū)受眾的影響。

（6）數(shù)據(jù)綜合處理，在數(shù)據(jù)綜合處理過程中，可以直接顯示檢測通過項(xiàng)目。

（7）報(bào)告生成。系統(tǒng)操作人員通過系統(tǒng)對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行審核。審核無誤后接口簽名導(dǎo)出相關(guān)報(bào)告。

6 關(guān)鍵技術(shù)

6.1 TAR 包解析技術(shù)

使用Python壓縮文件管理模塊tarfile對tar格式的文件壓縮和解壓。對于接收到的應(yīng)急廣播消息，解析得到消息文件、簽名文件、音視頻文件等。對于即將發(fā)送的應(yīng)急廣播消息進(jìn)行封裝，并按照指定格式生成tar格式的文件，供傳輸模塊發(fā)送。

6.2 XML 文件解析技術(shù)

使用Python 壓縮文件管理模塊Lxml 對XML（eXtensible Markup Language）格式的文件進(jìn)行解析，提取關(guān)鍵信息，驗(yàn)證是否符合相關(guān)的規(guī)定。Lxml的底層是C語言實(shí)現(xiàn)的，在實(shí)際的運(yùn)行過程中具有速度快、使用簡便、效率高等優(yōu)點(diǎn)。

6.3 數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)

使用Django 的ORM（Object Relationnal Mapping）數(shù)據(jù)庫管理模塊對相關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作，能夠?qū)崿F(xiàn)查詢、新增、修改、刪除等操作。充分利用與發(fā)布程序高度耦合的特點(diǎn)，能夠提供高效的數(shù)據(jù)發(fā)布和導(dǎo)出功能。

6.4 報(bào)告生成技術(shù)

利用Python操作word的模塊pypiwin32，將數(shù)據(jù)填寫到相關(guān)的報(bào)告之中，自動(dòng)生成各項(xiàng)報(bào)告，提升工作效率。該種操作方式具有靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、便于調(diào)整數(shù)據(jù)格式等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)生成報(bào)告的功能，降低人工勞動(dòng)的成本。

7 結(jié)語

為保障縣級(jí)應(yīng)急廣播系統(tǒng)在突發(fā)事件中發(fā)揮發(fā)布信息、引導(dǎo)輿論、協(xié)助救援、穩(wěn)定人心等積極作用，利用網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)解析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)展示等技術(shù)，設(shè)計(jì)具有聯(lián)動(dòng)接口、平臺(tái)功能、傳輸覆蓋網(wǎng)設(shè)備和終端性能檢測等功能的軟硬件平臺(tái)，滿足運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測、播發(fā)狀態(tài)監(jiān)測、傳輸覆蓋資源管理、播發(fā)內(nèi)容監(jiān)測、播發(fā)效果評(píng)估和應(yīng)急演練等需求，降低系統(tǒng)檢測的勞動(dòng)強(qiáng)度，提升系統(tǒng)檢測的工作效率。下一步在完善縣級(jí)應(yīng)急廣播平臺(tái)功能的基礎(chǔ)上，定期對各個(gè)平臺(tái)進(jìn)行輪檢，形成完備的應(yīng)急廣播檢測體系。