基于WebGIS的廣播電視無線發(fā)射臺站監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

王建海

摘要：近年來，廣播電視無線發(fā)射臺站數(shù)量持續(xù)增加的同時，廣播電視安全播出管理難度也在不斷加大。針對此種情況，文章介紹了一種基于WebGIS的廣播電視無線發(fā)射臺站監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計。此設(shè)計主要具備覆蓋范圍、場強、干擾監(jiān)測和臺站管理、安全播出3種功能，具體設(shè)計中采用B/S架構(gòu)體系，將Node.js和WebGIS相結(jié)合，確保系統(tǒng)的操作簡便性和運行穩(wěn)定性。另外，設(shè)計中根據(jù)數(shù)據(jù)標準以及系統(tǒng)調(diào)用要求，對采集數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換處理，并構(gòu)建專用于系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計方案。對系統(tǒng)進行實現(xiàn)及應(yīng)用后，確認系統(tǒng)指揮人員可通過單一設(shè)備實現(xiàn)全國廣播臺站覆蓋范圍、場強以及干擾檢測分析，可滿足廣播電視無線發(fā)射臺監(jiān)測使用要求。

關(guān)鍵詞：WebGIS；無線發(fā)射臺站；覆蓋范圍監(jiān)測；場強監(jiān)測；干擾監(jiān)測；系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：TP393? 文獻標志碼：A

0 引言

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，社會公眾的信息獲取渠道不斷發(fā)生變化。在此背景下，廣播電視媒體作為社會主流媒體，其安全播出需要設(shè)置在全國各處的廣播電視無線發(fā)射臺站作為支持。但隨著無線發(fā)射臺站技術(shù)系統(tǒng)的復(fù)雜化和多樣化、覆蓋范圍的持續(xù)擴大化，如今廣播電視安全播出保障難度也在不斷加大，各類安全播出突發(fā)事件時有發(fā)生?；诖?，本文介紹一種基于WebGIS的廣播電視無線發(fā)射臺站監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計，實時監(jiān)測無線發(fā)射臺站覆蓋范圍、場強、干擾數(shù)據(jù)，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果實施全局指揮調(diào)度，以保障廣播電視的安全播出。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計

廣播電視無線發(fā)射臺站監(jiān)測系統(tǒng)主要分為覆蓋范圍、場強、干擾監(jiān)測和臺站管理、安全播出3大功能模塊，為滿足廣播電視覆蓋范圍、場強、干擾實時監(jiān)測和安全播出的基本需求，各功能模塊和數(shù)據(jù)接口之間應(yīng)實現(xiàn)無縫對接。

根據(jù)以上設(shè)計需求，系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)體系和模塊化設(shè)計，將整個系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)層、服務(wù)層以及應(yīng)用層3個層次。

（1）數(shù)據(jù)層：設(shè)計中數(shù)據(jù)層于Oracle數(shù)據(jù)庫中實現(xiàn)，主要涉及數(shù)據(jù)分為空間數(shù)據(jù)和關(guān)系數(shù)據(jù)（屬性數(shù)據(jù)）。數(shù)據(jù)層所采用的地圖數(shù)據(jù)為瓦片地圖，相關(guān)地圖調(diào)用采用Leaflet地圖框架提供的接口直接調(diào)用。

（2）服務(wù)層：系統(tǒng)運行中應(yīng)用層先向服務(wù)層發(fā)出請求，服務(wù)層接收請求后，根據(jù)請求調(diào)用數(shù)據(jù)層對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，所調(diào)用的數(shù)據(jù)以JSON格式反饋給應(yīng)用層，應(yīng)用層通過各類應(yīng)用程序?qū)φ{(diào)用數(shù)據(jù)進行可視化處理。

（3）應(yīng)用層：設(shè)計中應(yīng)用層主要采用Leaflet地圖框架和前端軟件中的HTML5，JavaScript，CSS3等多種技術(shù)共同實現(xiàn)。

2 系統(tǒng)基本功能模塊詳細設(shè)計

2.1 臺站管理設(shè)計

臺站管理模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（1）臺站目標視點查詢：在臺站管理中搜索定位輸入目標臺站后，臺站管理模塊可直接獲取該臺站相關(guān)信息。

（2）臺站目標視點操作：在臺中管理功能中找尋到目標臺站后，可對目標臺站視點實施二維-三維轉(zhuǎn)換、旋轉(zhuǎn)和縮小放大操作［1］。

（3）臺站參數(shù)查詢：臺站管理功能可提高臺站資源信息即時狀態(tài)、實時分布等基本屬性信息查看功能。

2.2 覆蓋范圍、場強、干擾監(jiān)測設(shè)計

覆蓋范圍、場強、干擾監(jiān)測主要分為臺站點對面空間區(qū)域場強監(jiān)測、臺站區(qū)域覆蓋面積監(jiān)測以及臺站干擾監(jiān)測3種子功能。

（1）臺站對面空間區(qū)域場強監(jiān)測：基于電波傳播預(yù)測模型，結(jié)合臺站與周邊地理空間環(huán)境，計算臺站發(fā)射機周邊區(qū)域點對點場強，進而以點帶面顯示臺站發(fā)射機周邊場強變化及分布。

（2）臺站區(qū)域覆蓋面積監(jiān)測：單臺站監(jiān)測基于電波傳播預(yù)測模型，結(jié)合ITU-P526等國際電聯(lián)協(xié)議書模型，充分考慮不同地形地貌對發(fā)射機性能的影響和發(fā)射機自身參考性能，綜合計算臺站在不受干擾影響下的覆蓋理想覆蓋區(qū)域［2］；多臺站監(jiān)測則是同時對多個臺站覆蓋區(qū)域進行分析，獲取在不受到干擾條件下多個臺站之間的區(qū)域覆蓋情況，具體計算過程與單臺站監(jiān)測過程基本一致。

（3）臺站干擾監(jiān)測：通過對多個臺站覆蓋監(jiān)測結(jié)果進行對比分析，觀察各臺站覆蓋范圍重疊情況，以此來分析各臺站之間的相互干擾情況。

2.3 安全播出設(shè)計

安全播出模塊可提供安全指揮調(diào)度、預(yù)警區(qū)域分析等功能支持。

（1）安全指揮調(diào)度：通過WebGIS實現(xiàn)地理信息輔助分析和展示功能，并在地圖中直接顯示事件發(fā)生地點，實現(xiàn)地理信息和屬性信息的實時交互和顯示［3］。

（2）預(yù)警區(qū)域分析：預(yù)警分析功能可對事件所表現(xiàn)出的客觀規(guī)律，在警情發(fā)生前對發(fā)生后可能造成的影響進行模擬，為決策者提供影響范圍、影響程度等關(guān)鍵決策信息支持，以便于制定更具針對性的決策方案。

3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

3.1 數(shù)據(jù)處理

系統(tǒng)涉及數(shù)據(jù)主要包含空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)兩種，空間數(shù)據(jù)采用ArcGIS軟件對數(shù)據(jù)進行編輯和轉(zhuǎn)換；屬性數(shù)據(jù)則采用Oracle，SQL，Excel等軟件進行數(shù)據(jù)編輯和轉(zhuǎn)換［4］，部分無法轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)需人工手動處理。

對轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)要素進行歸納匯總，編制數(shù)據(jù)庫設(shè)計所需的數(shù)據(jù)庫表，以臺站屬性為例，具體數(shù)據(jù)庫如表1所示。

3.2 存儲系統(tǒng)設(shè)計

參考現(xiàn)有空間數(shù)據(jù)管理、大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)設(shè)計中數(shù)據(jù)集成管理所提供的多種解決方案，設(shè)計中采用Oracle數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計相結(jié)合。利用SQL語言實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的操作管理，通過RDBMS實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲與管理、并發(fā)控制、數(shù)據(jù)倉庫等功能。

3.3 信息資源規(guī)劃及數(shù)據(jù)庫建設(shè)

根據(jù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計流程實施系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)信息資源規(guī)劃分析［5］，進而形成如圖2所示的系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫總體結(jié)構(gòu)。

4 系統(tǒng)功能實現(xiàn)

4.1 臺站管理

臺站管理可實現(xiàn)所有廣播電視無線發(fā)射臺的信號源、信號傳輸以及發(fā)射播出設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)進行監(jiān)測分析，以采集數(shù)據(jù)及時發(fā)現(xiàn)和判斷故障臺站位置，并通過GIS進行展示。具體展示信息包括臺站設(shè)備地理空間分布、臺站設(shè)備實時工作狀態(tài)以及臺站分類管理等。

4.2 覆蓋范圍、場強、干擾監(jiān)測

覆蓋范圍監(jiān)測主要包括覆蓋人口面積統(tǒng)計和覆蓋范圍顯示兩種功能。具體覆蓋范圍顯示以克里金插值的插值作為限制，結(jié)合使用者所需的距離、形狀以及方向來設(shè)置邊界值，進而顯示臺站覆蓋范圍區(qū)間。

場強監(jiān)測可通過鼠標點擊地圖上的臺站信息獲取臺站基本信息及發(fā)射機相關(guān)參數(shù)，結(jié)合已有地理空間數(shù)據(jù)、電波傳播預(yù)測模塊、發(fā)射機與目標點地形空間環(huán)境因子，綜合獲取場強監(jiān)測結(jié)果。

臺站干擾監(jiān)測可以根據(jù)用戶所選定區(qū)域范圍，分析區(qū)域內(nèi)多個臺站的相互干擾情況。首先，需要導(dǎo)入?yún)^(qū)域內(nèi)臺站的覆蓋范圍計算結(jié)果；其次，需要對結(jié)果進行可視化呈現(xiàn)；最后，使用者根據(jù)結(jié)果中覆蓋區(qū)域重疊情況確認臺站干擾。

4.3 安全播出

安全播出的安全指揮調(diào)度功能較為依賴監(jiān)測結(jié)果。系統(tǒng)設(shè)計中的安全指揮調(diào)度子模塊中可全面顯示故障臺站、故障信息以及故障影響范圍，為安全指揮調(diào)度提供較為完善的數(shù)據(jù)支持，提高安全指揮調(diào)度決策可行性。

區(qū)域預(yù)警功能則可以根據(jù)預(yù)測結(jié)果向決策者提供故障來臨前的相關(guān)預(yù)測信息。具體預(yù)測信息在系統(tǒng)地圖中會以紅色高亮顯示，在點擊故障預(yù)測信息對應(yīng)區(qū)域后，系統(tǒng)地圖會自動從二維界面轉(zhuǎn)為三維界面，方便使用者進一步了解故障區(qū)域具體情況。

5 結(jié)語

綜上所述，文章基于WebGIS地理空間分析技術(shù)，介紹一種廣播電視無線發(fā)射臺站監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計方案。此系統(tǒng)主要包括覆蓋范圍、場強、干擾監(jiān)測和臺站管理、安全播出3種功能模塊，相關(guān)功能可滿足廣播電視無線發(fā)射臺站管理、臺站覆蓋范圍、臺站場強、臺站干擾等多種監(jiān)測功能，并為廣播電視安全播出提高安全指揮調(diào)度和故障預(yù)測分析支持，進而幫助決策? 者可根據(jù)分析結(jié)果制定更為科學(xué)合理的決策方案，保障廣播電視的安全播出效果。

參考文獻

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［5］江劍鋒.廣播電視發(fā)射臺播出信號檢測報警器設(shè)計制作［J］.電視技術(shù)，2022（7）：19-21，28.

（編輯 沈 強）

Design of radio and television wireless transmitter station monitoring system based on WebGIS

Wang? Jianhai

（Jiexiu Media Convergence Center， Jiexiu 032000， China）

Abstract： In recent years， while the number of radio and television wireless transmission stations has continued to increase， the difficulty of managing radio and television safety broadcasting has also increased. In view of this situation， this paper introduces a WebGIS-based radio and television wireless transmission station monitoring system design. This design mainly has three functions of station management， coverage， field strength， interference monitoring， and safe broadcasting， and adopts B/S architecture system in the specific design， combining Node.js and WebGIS to ensure the simplicity and operation stability of the system. In addition， according to the data standard and system call requirements， the collected data is converted and processed， and a system database design scheme dedicated to system data processing and application is constructed. After the implementation and application of the system， it is confirmed that the system commander can achieve the coverage， field strength and interference detection and analysis of the national broadcasting station through a single device， which can meet the monitoring and use requirements of radio and television wireless transmitters.

Key words： WebGIS; wireless transmitter stations; coverage monitoring; field strength monitoring; interference monitoring; system design