縣級應(yīng)急廣播技術(shù)方案設(shè)計與實現(xiàn)

王 杰 高牧宇

1 縣級應(yīng)急廣播體系

應(yīng)急廣播系統(tǒng)作為一種迅速快捷的消息提供平臺和信息傳輸渠道，可在發(fā)生重大自然災(zāi)害、突發(fā)事件、公共衛(wèi)生與社會安全等突發(fā)公共危機時，第一時間把災(zāi)害消息或災(zāi)害可能造成的危害信息傳遞給民眾，讓人民群眾在第一時間知道發(fā)生了什么事情，該如何應(yīng)急、避險，將社會公共資源和人民群眾生命財產(chǎn)損失降到最低。

《國家基本公共服務(wù)指導標準2015—2020》提出“為全民提供突發(fā)事件應(yīng)急廣播服務(wù)”的要求。2017年11月，國家廣電總局出臺《全國應(yīng)急廣播體系建設(shè)總體規(guī)劃》，提出應(yīng)急廣播體系建設(shè)的五大任務(wù)，包括建立健全各級應(yīng)急廣播技術(shù)體系、標準體系、管理體系、運行體系和保障體系。2018年國家廣播電視總局頒布了《GD/J088—2018 縣級應(yīng)急廣播系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》，使縣級應(yīng)急廣播體系建設(shè)更加規(guī)范。

在縣級應(yīng)急廣播方案設(shè)計時應(yīng)充分考慮應(yīng)急廣播覆蓋方式多樣化及接收終端的多樣化、應(yīng)急廣播在新媒體時代的應(yīng)用發(fā)展、提升緊急情況下系統(tǒng)的可用性、符合業(yè)務(wù)發(fā)展需求以及“平戰(zhàn)結(jié)合”能力。所以，本次縣級應(yīng)急廣播技術(shù)方案設(shè)計引入了新媒體以及機動應(yīng)急廣播方案設(shè)計。

2 總體架構(gòu)

縣級應(yīng)急廣播系統(tǒng)由縣級應(yīng)急廣播平臺，縣級電臺、電視臺播出系統(tǒng)、傳輸覆蓋網(wǎng)、接收終端、大喇叭（利舊村村響）系統(tǒng)和信息安全保護系統(tǒng)等部分組成，系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

3 主要業(yè)務(wù)流程

旗縣應(yīng)急廣播發(fā)布主要流程如圖2所示。

縣級應(yīng)急廣播平臺通過專線連接縣應(yīng)急辦等應(yīng)急信息發(fā)布部門，接收音頻文件、文本、直播音頻流等內(nèi)容和形式的應(yīng)急廣播消息，根據(jù)播發(fā)需求和調(diào)度控制預(yù)案將相關(guān)應(yīng)急廣播消息分別分發(fā)至電臺、電視臺直播間和縣級村村響平臺以及部署在廣播發(fā)射臺站的應(yīng)急廣播適配器，實現(xiàn)各種信息發(fā)布方式。

圖1 縣級應(yīng)急廣播系統(tǒng)架構(gòu)圖

圖2 旗縣應(yīng)急廣播系統(tǒng)主要業(yè)務(wù)流程圖

圖3 應(yīng)急廣播傳輸覆蓋網(wǎng)絡(luò)示意圖

4 傳輸覆蓋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

應(yīng)急廣播傳輸覆蓋網(wǎng)絡(luò)主要包括三部分，一是縣級應(yīng)急廣播平臺到預(yù)警發(fā)布部門、上級應(yīng)急平臺以及各個臺站前端系統(tǒng)間的平臺通訊網(wǎng)絡(luò)；二是從各個發(fā)射臺站到應(yīng)急終端間的應(yīng)急信號覆蓋網(wǎng)絡(luò)；三是終端設(shè)備到縣級平臺的數(shù)據(jù)回傳網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)急廣播傳輸覆蓋網(wǎng)絡(luò)如圖3所示。

5 系統(tǒng)組成

5.1 縣級應(yīng)急廣播平臺基本功能描述

縣級應(yīng)急廣播平臺是整個系統(tǒng)的核心，具備應(yīng)急廣播消息制作播發(fā)和調(diào)度控制功能，應(yīng)急信息的綜合接入、分發(fā)傳輸、資源管理、分析評估、運維管理、大喇叭管控等功能。

縣級應(yīng)急廣播平臺向上對接省市平臺、向下對接大喇叭縣鄉(xiāng)村平臺、橫向?qū)赢數(shù)貞?yīng)急辦。調(diào)用信息接入子系統(tǒng)接口通過TAR、CAP 分別接收來自上級平臺、當?shù)貞?yīng)急辦的信息，匯總由應(yīng)急廣播信息管理完成審核，選擇廣播區(qū)域、級別、內(nèi)容由調(diào)度控制子系統(tǒng)進行平臺內(nèi)部分發(fā)，同時調(diào)用安全加密接口保障上下級之間安全通信，完成信息發(fā)布。下級資源平臺或終端將接收情況通過反向網(wǎng)絡(luò)進行回傳反饋，進入分析評估子系統(tǒng)進行統(tǒng)計報表分析，整體系統(tǒng)由運維管理子系統(tǒng)負責綜合管理。

圖4 縣應(yīng)急廣播平臺業(yè)務(wù)流程圖

5.2 應(yīng)急信息接入前置系統(tǒng)主要功能描述

應(yīng)急消息接入前置系統(tǒng)以前置機的形式部署到應(yīng)急部門和其他相關(guān)單位。應(yīng)急部門可以通過預(yù)警信息發(fā)布系統(tǒng)自CAP協(xié)議通信，將應(yīng)急信息發(fā)送給前置機，前置機調(diào)用自身軟件模塊進行錄入或上傳應(yīng)急信息，確認提交并發(fā)送到應(yīng)急廣播調(diào)度控制平臺，由應(yīng)急廣播調(diào)度控制平臺調(diào)用廣播電視傳輸覆蓋資源進行播發(fā)。應(yīng)急消息接入前置系統(tǒng)架構(gòu)如圖5所示。

生物-心理-社會醫(yī)學模式是將醫(yī)學研究的對象作為一個系統(tǒng)整體，注重從多因素和多學科的角度去分析和解決健康問題，并倡導“以患者為中心”，該醫(yī)學模式要求醫(yī)學學科之間，與其他自然科學和社會科學學科間的滲透與融合不斷加快[4]。20世紀90年代，世界醫(yī)學教育會議中多數(shù)專家肯定了“以器官系統(tǒng)為中心”和“以問題為中心”的兩種課程模式，被認為是20世紀世界醫(yī)學教育改革的里程碑[5]。

圖5 應(yīng)急消息接入前置系統(tǒng)架構(gòu)

5.3 電臺、電視臺應(yīng)急廣播對接系統(tǒng)主要功能描述

電臺、電視臺應(yīng)急廣播對接系統(tǒng)主要由應(yīng)急廣播前置發(fā)布系統(tǒng)構(gòu)成。應(yīng)急廣播前置發(fā)布系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)崟r接收、解析、響應(yīng)縣級應(yīng)急廣播平臺下發(fā)的應(yīng)急廣播消息，具有地址匹配功能和安全驗簽功能，能自動反饋應(yīng)急廣播消息接收、驗證結(jié)果。能夠通過界面告警、聲音告警等方式，提示電臺、電視臺值守人員注意查收應(yīng)急廣播消息，應(yīng)具備信息回傳能力，能將設(shè)備工作狀態(tài)、應(yīng)急廣播消息響應(yīng)情況回傳到縣級應(yīng)急廣播平臺。電臺、電視臺應(yīng)急廣播對接系統(tǒng)架構(gòu)如圖6所示。

圖6 電臺、電視臺應(yīng)急廣播對接系統(tǒng)架構(gòu)

5.4 縣有線電視應(yīng)急廣播適配系統(tǒng)主要功能描述

縣級應(yīng)急廣播平臺將應(yīng)急廣播消息發(fā)送至對應(yīng)的縣有線數(shù)字電視前端，部署有線數(shù)字電視前端的應(yīng)急廣播適配器，接收解析應(yīng)急廣播消息，響應(yīng)應(yīng)急廣播消息指令，生成有線數(shù)字電視應(yīng)急廣播索引表和應(yīng)急廣播內(nèi)容表傳送流并進行復用播發(fā)。具備應(yīng)急廣播功能的有線數(shù)字電視終端實現(xiàn)自動喚醒和強制接收，并以滾動字幕或切換頻道圖像、伴音等方式播發(fā)應(yīng)急信息。應(yīng)急廣播適配器將應(yīng)急廣播消息接收處理情況反饋至縣應(yīng)急廣播平臺。縣級前端只接收本級平臺的應(yīng)急廣播需求，并只插入對應(yīng)縣自辦節(jié)目一個頻點。同時適配系統(tǒng)支持新建縣級平臺及之前部署的縣級村村響系統(tǒng)的播發(fā)需求。

縣級應(yīng)急廣播平臺與本級有線前端通過光纜或網(wǎng)絡(luò)公司光纖建立傳輸通路，光纜或網(wǎng)絡(luò)公司光纖采用IP 方式和以太網(wǎng)接口，傳輸應(yīng)急廣播消息。市縣有線部署應(yīng)急廣播適配器并進行相關(guān)技術(shù)系統(tǒng)改造，根據(jù)本級或國家應(yīng)急廣播平臺發(fā)送的應(yīng)急廣播消息，將應(yīng)急廣播音視頻信號源適配并復用到原有線電視復用器中進行播出，并通過TS流等方式發(fā)送喚醒指令，實現(xiàn)終端的自動喚醒和強制接收，如圖7所示。

圖7 縣有線應(yīng)急廣播適配系統(tǒng)

5.5 縣調(diào)頻臺站應(yīng)急廣播適配系統(tǒng)主要功能描述

根據(jù)本級或上級應(yīng)急廣播平臺發(fā)送的應(yīng)急廣播消息，將對應(yīng)的發(fā)射機音頻信號源切換為應(yīng)急廣播音視頻信號源進行發(fā)射播出，并通過調(diào)頻副載波、音頻基帶等方式發(fā)送喚醒指令，實現(xiàn)終端的自動喚醒和強制接收。

縣級應(yīng)急廣播平臺與本級調(diào)頻發(fā)射臺通過光纜建立傳輸通路，采用IP 方式和以太網(wǎng)接口，傳輸應(yīng)急廣播消息，對調(diào)頻發(fā)射臺站部署應(yīng)急廣播適配器并進行技術(shù)系統(tǒng)改造。

部署在縣調(diào)頻發(fā)射臺的應(yīng)急廣播適配器接收解析應(yīng)急廣播消息，根據(jù)消息指令將應(yīng)急廣播音頻節(jié)目送入到一個或多個縣級調(diào)頻廣播節(jié)目發(fā)射機的音頻切換器，并發(fā)出音頻切換給音頻切換器，將發(fā)射機的音頻節(jié)目切換為應(yīng)急廣播節(jié)目。

應(yīng)急廣播適配器同時生成應(yīng)急廣播指令給RDS 編碼控制器，RDS 編碼控制器產(chǎn)生副載波信號，通過調(diào)頻發(fā)射機調(diào)制發(fā)送，如圖8所示。

圖8 縣調(diào)頻臺站應(yīng)急廣播適配系統(tǒng)

圖9 縣中波臺站應(yīng)急廣播適配系統(tǒng)

5.6 縣中波臺站應(yīng)急廣播適配系統(tǒng)主要功能描述

中波發(fā)射臺站部署應(yīng)急廣播中波適配器并進行相關(guān)技術(shù)系統(tǒng)改造，根據(jù)本級或上級應(yīng)急廣播平臺發(fā)送的應(yīng)急廣播消息，將對應(yīng)的發(fā)射機音頻信號源切換為應(yīng)急廣播音視頻信號源進行發(fā)射播出，并通過中波指令、音頻基帶等方式發(fā)送喚醒指令，實現(xiàn)終端的自動喚醒和強制接收。

縣級應(yīng)急廣播平臺與本級中波發(fā)射臺通過光纜建立傳輸通路，光纜采用IP方式和以太網(wǎng)接口，傳輸應(yīng)急廣播消息。部署在中波發(fā)射臺站的應(yīng)急廣播適配器接收解析應(yīng)急廣播消息，將解析后的切換指令送入到一個或多個中波廣播節(jié)目發(fā)射機的音頻切換器，并控制音頻切換器，將發(fā)射機的音頻節(jié)目切換為應(yīng)急廣播節(jié)目。

應(yīng)急廣播適配器同時生成應(yīng)急廣播指令和應(yīng)急廣播音頻給中波指令編碼控制器，中波指令編碼控制器產(chǎn)生編碼后的帶控制指令的應(yīng)急廣播音源，通過音頻切換器插入并發(fā)送。如圖9所示。

5.7 縣地面電視臺站應(yīng)急廣播適配系統(tǒng)主要功能描述

應(yīng)急廣播在地面數(shù)字電視中的傳輸，基本原理同有線電視傳輸，在地面數(shù)字電視機房部署應(yīng)急廣播地面適配器，負責接收應(yīng)急廣播平臺的消息，轉(zhuǎn)換成適合地面數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腡S流進入傳輸網(wǎng)絡(luò)。

應(yīng)急廣播適配器接收和解析應(yīng)急廣播平臺下發(fā)的應(yīng)急廣播消息，生成應(yīng)急廣播索引表和內(nèi)容表，并封裝成適合地面數(shù)字電視傳輸?shù)母袷剑═S 流），通過地面電視原有復用器進行全頻點插入，并對應(yīng)急廣播消息生命周期進行管理，如圖10所示。

5.8 機動應(yīng)急廣播系統(tǒng)主要功能描述

機動應(yīng)急廣播系統(tǒng)，具備表1 中的功能，滿足應(yīng)急現(xiàn)場的各種服務(wù)能力。實現(xiàn)不同場景下的快速到場、快速搭建、快速部署、快速開展應(yīng)急廣播的各種功能。

圖10 縣地面電視臺站應(yīng)急廣播適配系統(tǒng)

圖11 機動應(yīng)急廣播系統(tǒng)內(nèi)各模塊邏輯關(guān)系

根據(jù)總體規(guī)劃要求和縣級技術(shù)規(guī)范要求，結(jié)合現(xiàn)場實際需要，小型機動應(yīng)急廣播車載平臺，共包括7 個部分：機動制播、機動應(yīng)急廣播信號發(fā)生、現(xiàn)場擴音、應(yīng)急通信、機動傳輸、機動發(fā)射、機動供電與配套保障，各系統(tǒng)模塊間邏輯關(guān)系如圖11所示。

5.9 新媒體發(fā)布平臺主要功能描述

新媒體應(yīng)急廣播平臺，向上對接應(yīng)急廣播平臺，完成應(yīng)急消息的接收，然后根據(jù)消息內(nèi)容進行本地新媒體內(nèi)容生產(chǎn)制作，生成適合在新媒體終端App 應(yīng)用軟件上呈現(xiàn)的應(yīng)急廣播消息格式，然后通過新媒體應(yīng)急廣播發(fā)布子系統(tǒng)進行應(yīng)急廣播消息發(fā)布，系統(tǒng)能力引擎組成如圖12所示。

底層能力節(jié)點提供轉(zhuǎn)碼、錄制、發(fā)布、剪輯等媒體功能，上層微服務(wù)實現(xiàn)統(tǒng)一管理接口的業(yè)務(wù)接入，如果有轉(zhuǎn)流需求，此部分功能在業(yè)務(wù)微服務(wù)與能力點之間，或者直接集成于能力節(jié)點之上。各個接入輸入輸出使用統(tǒng)一的媒資描述協(xié)議。上層teris 工作流引擎，可以支持用戶自定義的業(yè)務(wù)流程，按照流程自動執(zhí)行任務(wù)，并可以對流程進行可視化配置管理，此服務(wù)還提供云管理接口。Portal 對外提供終端訪問云服務(wù)。

表1

另外，新媒體發(fā)布平臺可通過內(nèi)部流程引擎接入多種媒體生產(chǎn)及發(fā)布節(jié)點，靈活實現(xiàn)業(yè)務(wù)。用戶可以自行選擇增加媒資處理流程節(jié)點及發(fā)布節(jié)點。

圖12 新媒體發(fā)布平臺系統(tǒng)能力引擎組成結(jié)構(gòu)

圖13 村村響系統(tǒng)對接方案

6 與原有平臺及終端系統(tǒng)集成

原有大喇叭系統(tǒng)主要包括大喇叭（村村響）縣級管控平臺和部署在行政村的室內(nèi)收擴機（含兩至四個大喇叭）終端等，通過升級改造原有村村響管控平臺，使其能夠按照最新協(xié)議規(guī)范接收解析應(yīng)急廣播指令和消息內(nèi)容，從而將其納入新建應(yīng)急廣播系統(tǒng)統(tǒng)一進行調(diào)度和管控，對接方案如圖13所示。

新建縣級應(yīng)急廣播平臺只需和原廣播村村響管控平臺完成軟件對接，新建應(yīng)急廣播安全服務(wù)系統(tǒng)和原村村響證書管理及安全服務(wù)專用設(shè)備完成對接，其他原有前端硬件設(shè)備及村村響終端無需改造，均可利舊使用。完善原有村村響縣、鄉(xiāng)、村三級系統(tǒng)，將其納入新建應(yīng)急廣播系統(tǒng)統(tǒng)一進行調(diào)度和管控。

圖14 縣級應(yīng)急廣播數(shù)字簽名安全

7 安全體系

縣級應(yīng)急廣播的數(shù)據(jù)安全采用國密算法的簽名保護技術(shù)予以保證，數(shù)字簽名安全保護體系包括縣級應(yīng)急廣播平臺安全服務(wù)系統(tǒng)，調(diào)頻廣播、有線數(shù)字電視、地面數(shù)字電視的前端，臺站消息簽名、驗簽?zāi)K，大喇叭系統(tǒng)縣前端消息簽名、驗簽?zāi)K，大喇叭系統(tǒng)鄉(xiāng)、村前端指令簽名、驗簽?zāi)K，調(diào)頻廣播、有線數(shù)字電視、地面數(shù)字電視終端和大喇叭系統(tǒng)終端中的驗簽?zāi)K等。數(shù)字簽名安全保護體系框架如圖14所示。