數字化調頻隧道廣播和應急廣播系統

一、引言

  隨著我國經濟的高速發展，近幾年各地修建了大量的城市隧道、公路隧道、鐵路（含地鐵）隧道，有效地提升了我國交通運輸的能力。

目前隧道在設計階段已把手機信號的覆蓋作為標準配置，但調頻廣播信號的覆蓋一般都未作要求，這就造成車輛進入隧道后廣播信號立即中斷、給司乘人員帶來不便。收聽廣播是駕駛員普遍的愛好，許多司機通過這樣的方式來了解路況信息或者緩解駕駛的疲勞。特別是車輛駛入較長的隧道時，如果沒有廣播信號會讓很多司機感到無聊、恐懼，甚至可能引發交通事故。同時，當隧道內發生交通事故、出現交通堵塞、甚至發生火災等情況時，隧道管理人員不能通過車上的調頻收音機組織疏導及緊急調度，有可能造成損失擴大。

隨著數字化調頻廣播技術、數字光通訊技術、寬頻線性放大技術和小型化寬頻發射天線（或漏纜輻射）等新技術日益成熟，建立一套數字化調頻隧道廣播和應急廣播系統已經成為可能。

二、系統構架

系統組成：系統由戶外全頻段FM接收天線、近端機、光纜、遠端機、泄露電纜（或小型FM發射天線）、應急廣播處理單元、遠程監控單元等功能模塊組成。 

參見圖一、隧道設備布置效果圖

圖一、隧道設備布置效果圖 

三、系統實現原理

參見圖二、數字化調頻隧道廣播和應急廣播系統拓撲圖

圖二、數字化調頻隧道廣播和應急廣播系統拓撲圖

 近端機主要由FM天線預放單元，調頻廣播信號數字處理單元、電光轉換單元及光信號傳輸單元、應急廣播處理單元、遠程監控單元等組成。

遠端機主要由光電模塊、帶通濾波器、功率放大器、低通濾波器、電源、中控模塊MCU六部分組成。

戶外FM全頻段接收天線通過同軸電纜將接收的多路調頻廣播信號送給近端機，近端機內置的高增益天線放大器放大接收的調頻信號，其輸出的射頻信號通過帶通濾波器之后進行數字處理（最多可選擇處理16路通道），處理后將電信號轉換成光信號連接到光口輸出光信號。

近端機配置四路光接口，分成兩組分別供上、下行隧道傳輸光信號之用。近端機通過光纜分別在上、下行隧道與各遠端機串聯連接，末端的遠端機通過光纜與近端機的連接實現環路組網。

遠程監控系統由監控中心通過4G無線鏈路實現遠程監控，在監控中心由監控服務器、VPN路由器通過4G無線鏈路實時監測近端機、遠端機的工作狀態，產生異常發出告警信息。

應急廣播系統由一臺一體化應急廣播處理器完成調制和控制功能。該處理器可以插入話筒進行實時廣播，也可插入事先錄制好的U盤進行自動播放；也可以接收調音臺等設備的音頻信號。當需要進行應急廣播播出時，只需要打開該處理器的電源即可自動進行應急廣播播出。此時，預設的16個頻點均播出同一個應急廣播信號。當關閉處理器電源后，系統又將恢復到正常播出狀態。

四、 系統特點

1.近端機配有4路雙向數字光模塊，可根據現場實際情況、與遠端機靈活組成各種網絡結構，

既能保證系統造價較低、也可保證系統運行安全可靠。

2.遠端機具有光旁路功能：當組網中某臺遠端機停電、部件損壞等情況發生時，后級遠端機不受影響并可正常工作。

3.環形組網中某條光纜出現斷裂等情況發生時，系統可自動調整鏈路進行自愈合、保證各遠端機繼續正常運行；同時監控軟件會報告定位故障光纜方便及時維修。

4.通過雙向光網絡、近端機與系統內所有遠端機進行實時數據通訊，從而實現對各遠端機的遠程監測監控。

5.采用4G無線鏈路作為遠程監控通道，大大簡化了監控設備的配置，也為今后5G技術打下良好的基礎。

6.可隨時插播應急廣播信號，使所有頻率播放應急廣播信息，汽車收音機不管在收聽那個頻率，均可以收聽到應急插播信號。

7.近端機采用軟件無線電技術和數字光通訊技術，集LNA、數字選頻、輸出電平均衡、數字光通訊、應急廣播切換、遠程監控等多種功能于一體，體積小巧，安全性極高。

8.遠端機采用軟件無線電技術、數字光通訊技術、寬頻線性放大技術，實現16路調頻廣播信號的超線性、AGC 放大，并根據實際覆蓋需要進行功率遠程調節。

9.遠端機采用全密封、無風扇設計，所有部件均采用“三防”處理，確保設備長期穩定運行。

10.遠程監控系統

在監控中心架設一套網管中心（電腦+GSM MODE）以GPRS為平臺，通過4G無線鏈路實時監測近端機、遠端機的工作狀態，產生異常發出告警信息。

1) 監測：對射頻處理器的射頻信號的輸入和輸出狀態、光發射機的輸出光功率、直放站的正向功率、反向功率、溫度。

2) 控制：直放站的功率調整、開射頻、關射頻。射頻處理器的射頻輸出信號的幅度和延時量調節。

3) 報警：當直放站的正向功率、反向功率、溫度等低于或超出設置的門限時。
當射頻處理器的射頻輸出信號低于或超出設置的門限時。

4) 統計查詢和存儲打?。嚎山y計設備的運行和報警數據；可查詢設備的實時數據和歷史數據，關鍵數據保留10年以上，普通數據保留1年；可打印各類報表。

5) 系統設計容量為無線點（隧道），并具有一定的擴展性。

6) 系統提供完善的授權管理。授權級別不同，操作權限和優先組/級就不同，以保證系統安全運行；用戶的登陸數據可按用戶要求存入后臺數據庫備查。

7) 所有監測/監聽/監看功能及報警日志均集中在統一顯示界。