通海县县级应急广播系统建设技术概述

陶丽红普学明

关键词：县级 应急广播系统 技术概述

摘要：本文主要介绍了县级应急广播系统的总体架构、系统组成和应用技术规范，应急广播平台、相关对接系统、传输覆盖网和接收终端等各分系统的基本架构、应用技术规范、系统组成和功能阐述，应急广播安全体系的信息系统安全、消息和指令安全，县级应急广播系统与已经建设使用的有线数字电视网络、调频无线广播和地面数字电视系统有效对接，以及通过移动通信4G网络等，形成完善的传输覆盖网，实现应急广播信息分发以及相关数据的上传平台。

一、通海县应急广播系统总体架构

通海县应急广播系统由应急广播平台、相关对接系统、传输覆盖网和接收终端四个部分组成。

应急广播平台从应急信息源（县政府下辖应急管理单位）接收应急信息，按照标准格式制作应急广播消息，或接收上级应急广播平台发送的应急广播消息，快速处理并制作相应的应急广播节目。一路发送至所属的传输覆盖网，传输至相应的接收终端。其中，处于开机状态的普通终端可直接接收到应急广播节目，具有应急广播功能的终端将被激活并接收应急广播节目；另一路推送到广播电视台现有频率频道播出系统，频率频道播出系统通过自动文转语、主持人念稿、音视频播发、字幕插入等方式播出。处于开机状态并正在收看插入了应急广播节目的普通终端可直接接收到应急广播节目。应急广播平台具备播发效果自评估功能。

每一个接收终端可接收到两个下发渠道中的任意一个下发的应急广播消息，达到下发渠道优势互补，接收终端全覆盖的目标。

应急广播系统总体架构如下图所示。

（应急广播系统总体架构示意图）

应急广播系统功能要求、性能要求、指令要求、编码要求和对接要求符合《县级应急广播系统技术规范》GD/J 088-2018。

（一）应急广播平台

1.基本架构

应急广播平台由制作播发、调度控制和基础服务模块组成。制作播发主要包括信息接入、信息处理、信息制作和审核播发等部分；调度控制包括资源管理、资源调度、生成发布和大喇叭管控等部分；基础服务包括效果评估、运维管理和安全服务等。应急广播平台功能模块如下图所示。

（应急广播平台功能模块示意图）

2.逻辑结构

应急广播平台按照逻辑结构分为物理环境层、基础支撑层、传输层、数据层、应用支撑层、应用层和展示层。系统逻辑结构如下图所示。

（应急广播平台系统逻辑结构示意图）

（1）物理环境层：应急广播平台搭建所必须的物理环境，包括指挥大厅和机房的基础设施配套；

（2）基础支撑层：为平台的高效可靠运行提供基础运行环境，主要包括数据处理系统、存储备份系统、网络系统和安全系统等；

（3）传输层：提供应急广播平台各组成部分之间数据的交互，以及平台与外部系统之间信息数据的传送，主要包括IP数据的传输及相关多级联动接口；

（4）数据层：建设全域数据库，为平台提供集中的数据存储和数据服务能力，主要包括资源数据库、策略数据库和管理数据库等；

（5）应用支撑层：提供应用服务的运行和管理环境，为应用系统建设提供支撑能力；

（6）应用层：主要业务系统，实现调度控制和制作播发各项业务应用功能；

（7）展示层：支持多种类型的效果展示，涵盖大屏、PC客户端等。

3.应急广播平台从逻辑上划分为业务应用软件和硬件支撑系统两个部分

（1）业务应用软件

业务应用软件主要功能、主要设备技术指标，要求符合《县级应急广播系统技术规范》GD/J 088-2018；系统内播发的应急广播消息格式符合《应急广播消息格式规范》GD/J 082-2018；系统及设备的资源编码符合《应急广播系统资源分类及编码规范》GD/J 080-2018；应急广播数据传输和交互符合《应急广播安全保护技术规范 数字签名》GD/J 081-2018。

（2）硬件支撑系统

硬件支撑系统主要包括网络、数据处理、存储、备份和安全等几个部分。系统拓扑结构如下图所示。

（硬件支撑系统拓扑结构示意图）

1）网络系统

应急广播平台网络基于IP技术，主要由广域网和局域网构成。本项目应急广播平台与上级应急广播平台，以及与应急信息前置发布系统、电台电视台、前端/台站之间的信息，由广域网传送；应急广播平台内部组建局域网。

2)数据处理和存储备份系统

数据处理和存储备份系统为应急广播平台提供数据处理、存储访问和数据备份服务，按照功能划分为多个安全域，主要包括：应用服务区、终端接入区、安全服务区和运维服务区等。

（a）数据处理系统

服务器是提供数据处理的核心部件，需要提供7×24小时不间断的访问服务，服务器性能将直接影响整个系统效率和功能。针对不同类型的服务器，由于提供的服务不同，对服务器性能要求的侧重点也有所不同。因而在服务器选型上，可以根据不同的应用，选择不同档次的服务器，确保性价比最高。

（b）存储备份系统

数据是整个信息系统的宝贵资源，是信息系统的核心，集中、高效、高可扩展的存储环境是实现数据资源保存、共享、开发利用的基础设施。存储备份系统不仅要满足大容量数据存储和快速响应的需要，还要保障数据的安全性和一致性，因此需要通过建立集中、高效的存储备份系统，实现系统在不间断运行情况下的数据保存和意外情况下的数据恢复。

4.应急广播平台安全系统

应急广播平台安全系统是应急广播系统安全体系不可分割的一部分，应急广播的消息和指令安全采用国密算法的签名保护技术予以保证，数字签名安全保护体系包括县应急广播平台安全服务系统、前端/台站消息签名/验签模块、大喇叭系统县前端消息签名/验签模块、大喇叭系统乡/村前端指令签名/验签模块和大喇叭终端中的验签模块等。

（二）传输覆盖网的建设和完善

应急广播传输覆盖网分为节目（数据）传输网络和信号覆盖网。

1.节目（数据）传输网络

节目（数据）传输网络包括应急信息/消息接入、应急广播消息分发和数据回传三个部分。

（1）应急信息/消息接入

负责应急广播平台与本级应急信息源（县政府下辖应急管理单位）和上级应急广播平台之间数据传输。

（2）应急广播消息分发

负责应急广播平台与电台电视台、地面数字电视前端、有线数字电视前端、调频广播发射台和大喇叭县前端的节目（数据）传输。

（3）数据回传网络租赁IP网络（宽带或3G/4G）网络。

2.信号覆盖网

应急广播信号覆盖网以现有广播电视信号传输覆盖网络为基础，通过在调频广播发射台（如有）、地面数字电视前端（如有）和有线数字电视前端部署应急广播适配器和进行相应改造，并建设应急广播大喇叭系统，在应急广播平台的统一调度下，实现应急广播消息的有效覆盖。

（1）调频广播

在调频发射站新增调频广播应急广播适配器和音频切换器，对现有广播节目发射系统进行升级并对接，改造后的发射系统拓扑结构见下图所示。

（升级改造调频广播发射系统拓扑结构示意图）

调频广播应急广播适配器接收、解析、验证应急广播前端发送的应急广播消息，根据消息要求，输出应急广播节目信号到音频切换器，发出指令控制音频切换器输出应急广播节目信号至调频发射机播出。同时，调频广播应急广播适配器生成应急广播RDS数据包，然后封装成RDS数据帧并进行基带编码和副载波调制后，由调频发射机与应急广播节目信号一起进行无线发射。处于开机并收听指定频点的个人终端和锁定在指定频点的大喇叭终端，接收应急广播指令并播发应急广播节目。

主要播发方式符合《县级应急广播系统技术规范》GD/J 088-2018 和《模拟调频应急广播技术规范》GDJ 085-2018；适配器技术要求符合《县级应急广播系统技术规范》GD/J 088-2018；适配器与平台间数据交互协议符合《应急广播平台接口规范》GD/J 083-2018；频率范围选择符合《调频广播覆盖网技术规定》GY/T 196-2003。频率的使用符合《广播电视无线传输覆盖网管理办法》（广电总局令第45 号）的要求。

（2）地面数字电视

在地面数字电视发射台的地面数字电视前端新增地面数字电视应急广播适配器，与原有系统对接，改造后的前端系统拓扑结构见下图所示。

（升级改造地面数字电视前端系统拓扑结构示意图）

地面数字电视应急广播适配器接收、解析、验证应急广播平台发送的应急广播消息，形成应急广播索引表和应急广播内容表传送流，通过地面数字电视复用播出系统进行处理后送地面数字电视发射台播出。支持应急广播功能的地面数字电视机顶盒对应急广播消息进行验证、处理，并通过字幕、图片、音视频方式播放。

基于地面数字电视的应急广播系统中采用全频点指定PID透传的方式传输应急广播消息。

主要播发方式符合《县级应急广播系统技术规范》 GD/J 088-2018；传输流格式符合《地面数字电视应急广播技术规范》GD/J 087-2018；适配器技术要求符合《县级应急广播系统技术规范》GD/J 088-2018，适配器与平台间数据交互协议符合《应急广播平台接口规范》GD/J 083-2018。

（3）有线数字电视

在有线数字电视前端新增有线数字电视应急广播适配器，与原有系统对接，改造后的前端系统拓扑结构见下图所示。

（升级改造有限数字电视前端系统拓扑结构示意图图）

有线数字电视应急广播适配器接收、解析、验证应急广播平台发送的应急广播消息，形成应急广播索引表和应急广播内容表传送流，通过有线数字电视复用器和调制器进行处理后送有线电视HFC网络分发。有线数字电视机顶盒对应急广播消息进行验证、处理，并通过字幕、图片、音视频方式播放。

基于有线数字电视的应急广播系统中采用全频点指定PID透传的方式传输应急广播消息。

主要播发方式符合《县级应急广播系统技术规范》 GD/J 088-2018；传输流格式符合《有线数字电视应急广播技术规范》GD/J 086-2018；有线数字电视频率范围选择见GY/T 106-1999；适配器技术要求符合《县级应急广播系统技术规范》GD/J 088-2018；适配器与平台间数据交互协议符合《应急广播平台接口规范》GD/J 083-2018。

二、应急广播大喇叭系统

应急广播大喇叭系统由县/乡镇/村三级前端、传输覆盖网和大喇叭终端组成，系统架构如下图所示。

（应急广播大喇叭系统架构示意图图）

应急广播大喇叭系统作为应急广播传输覆盖网的一种，受县应急广播平台控制和调度，负责将县应急广播平台发送的应急广播消息经各级前端转换、适配封装和调制后，通过调频/IP/地面数字电视/有线数字电视等通道将应急广播传输覆盖指令发送到各类大喇叭终端，激活终端播出应急广播节目。县/乡镇/村前端通过话筒等方式接入本地发布需求，乡镇/村前端具备应急广播传输覆盖网无线通道的应急广播消息接入和响应能力，乡/村前端及终端将播发和工作状态回传至应急广播平台。

大喇叭系统主要功能和性能要求，符合《应急广播大喇叭系统技术规范》GDJ 089-2018。

（一）县/乡镇/村前端

前、终端功能和性能要求符合《应急广播大喇叭系统技术规范》GDJ 089-2018。

（二）大喇叭传输覆盖网

1.指令和节目传输网络

大喇叭系统指令和节目传输网络，主要采用调频广播、地面数字电视TS流、有线数字电视TS流、IP等四种方式，符合《应急广播大喇叭系统技术规范》GDJ 089-2018。

（1）调频广播

在调频广播信号可覆盖的区域，采用调频广播RDS传输信号，大喇叭县前端传送调频广播射频信号到调频广播发射台，部署在调频发射台的应急广播大喇叭适配器进行信号格式适配转换后送入调频发射系统进行FM无线发射，调频广播传输系统如下图所示。

（调频广播传输系统示意图）

（2）地面数字电视

在地面数字电视信号可覆盖的区域，采用地面数字电视TS流传输信号，大喇叭县前端传送TS流到地面数字电视前端，地面数字电视前端复用器进行复用后通过DTMB无线发射。地面数字电视指令封装符合《地面数字电视应急广播技术规范》GD/J 087-2018。地面电视TS流传输系统如下图所示。

（地面电视TS流传输系统示意图）

（3）有线数字电视

在有线数字电视HFC网络通达的区域，采用有线数字电视TS流传输信号，大喇叭县前端传送TS流到有线数字电视前端，有线数字电视前端复用器进行复用后通过HFC网络下发。有线数字电视指令封装符合《有线数字电视应急广播技术规范》GD/J 086-2018；有线电视TS 流传输系统如下图所示。

（有线电视TS流传输系统示意图）

（4）IP网络

在IP网络通达的区域，采用租赁IP网络的方式作为传输通道，从县前端传输数据到IP网络传输机房，通过IP数据网络下发应急广播消息，IP数据包封装技术符合GD/J 089-2018《应急广播大喇叭系统技术规范》，IP网络传输系统如下图所示。

（IP网络传输系统示意图）

终端接入网络采用无线调频广播、IP网络、有线数字电视TS和地面数字电视TS等方式。

2.数据回传网络

数据回传网络是从前端/台站、大喇叭系统乡镇/村前端、大喇叭终端到县平台的网络，将前端/台站适配器、大喇叭系统乡镇/村前端、大喇叭终端运行状态、以及终端播发情况等信息，统一传送到应急广播平台的数据网关进行转换处理。回传数据要求如下：

回传大喇叭系统的乡镇、村前端关键设备、终端的心跳数据、运行状态、故障状态；

回传大喇叭终端的应急广播消息接收、播出情况及播发记录等信息；

响应应急广播平台的查询指令。回传网络结构如下图所示。

（数据回传网络结构示意图）

本项目采用3G/4G、有线双向IP网络，采取相应的安全保护措施后，实现数据的回传。当设备具有有线双向IP网络接入时，利用该网络直接回传数据；当设备不具备有线双向IP网络接入时，利用3G/4G 方式回传数据；回传数据内容及通信协议符合GD/J 089-2018《应急广播大喇叭系统技术规范》。

（三）接收终端部署

接收终端包括个人终端和应急广播大喇叭终端，本次项目建设的应急广播终端主要为大喇叭终端，个人终端为原有接收终端，按照原有方式接收节目信号并进行播放。

1.个人终端

个人终端是指具备接收和展现应急广播节目功能的通用型个人家庭用户终端，包括现有的收音机、机顶盒、电视机和融合媒体终端， 以及具备应急广播远程唤醒功能的收音机、机顶盒、电视机等终端，为原有接收终端，按照原有方式接收节目信号并进行播放。

2大喇叭终端

本项目建设的应急广播大喇叭终端采用多模音柱、监听音箱和多模收扩机/功放+高音喇叭的形式，接收有线/地面/调频/IP 的一种或多种应急广播传输覆盖指令和节目，并按指令要求进行播发, 应具备远程唤醒、安全验证、快速播出等功能，GD/J 089-2018《应急广播大喇叭系统技术规范》。

三、应急广播安全体系

应急广播安全体系包括信息系统安全、消息和指令安全。

（一）信息系统安全

根据信息系统安全等级保护基本要求，信息系统安全包括基本技术要求和基本管理要求。

1.物理和环境安全

机房场地应选择在具有防震、防雷击、防静电、防火、防盗窃、防破坏、防风和防水等能力的建筑内；

机房应具有温湿度控制、稳定的电力供应，电磁防护能力；

机房出入口应安排专人值守或配置电子门禁系统，控制、鉴别和记录进入的人员。

2.网络和通信安全

网络应划分不同的安全区域，在区域边界采取安全防护措施；

网络设备业务处理能力应满足业务高峰期需要；

应在重要网络节点处监视网络攻击行为；

应在重要网络节点对恶意代码进行检测和清除，并定期对恶意代码防护机制进行升级和更新。

3.主机安全

应对登录的用户进行身份标识和鉴别，身份标识具有唯一性。身份鉴别信息具有复杂度要求并定期更换；

用户身份标识应具有不易被冒用的特点，口令应有复杂度要求并定期更换；

应启动登陆失败处理功能，限制非法登录次数和自动退出等措施；

应启用访问控制功能，依据安全策略控制用户对资源的访问；

操作系统应遵循最小安装的原则，仅安装需要的组件和应用程序；

应具有恶意代码防范功能。

4.应用安全

应对登录用户进行身份鉴别，身份标识具有唯一性，身份鉴别信息具有复杂度要求并定期更换；

应强制用户首次登陆时修改初始口令；

应提供并启用登陆失败处理功能；

应提供访问控制功能，依据安全策略控制用户对相关客体的访问；

应提供重要数据的数据备份与恢复功能。

5.安全管理

应急广播系统应建立完备的安全管理策略和制度，设立安全管理机构和负责人员，定期进行常规安全检查，制定安全运维管理制度和预案，为系统的安全运行提供制度和管理保障。

（二）消息和指令安全

应急广播的消息和指令安全采用国密算法的签名保护技术予以保证，数字签名安全保护体系包括县应急广播平台安全服务系统、前端/台站消息签名/验签模块、大喇叭系统县前端消息签名/验签模块、大喇叭系统乡/村前端指令签名/验签模块和大喇叭终端中的验签模块等。数字签名安全保护体系框架如下图所示。

（数字签名安全保护体系框架示意图）

1.县应急广播平台安全服务系统

县应急广播平台部署安全服务系统，安全服务系统包括证书管理系统、签名验签系统等。

证书管理系统负责签名验签系统、前端/台站应急广播适配器的消息签名/验签模块、大喇叭系统县、乡镇/村级平台的消息签名/验签模块、终端的消息验签模块等的数字证书管理和更新等。

签名验签系统负责对县应急广播平台接收到的应急广播消息进行签名验证，以及对发送的应急广播消息进行签名。

2.前端/台站及大喇叭系统县前端消息签名/验签模块

前端/台站及大喇叭系统县前端消息签名/验签模块具备证书更新和存储功能，负责验证接收到的应急广播消息的签名，确保接收到的消息的合法性；对发送的应急广播消息进行签名，保护应急广播消息的合法性。

3.大喇叭系统乡镇前端和村前端消息签名/验签模块

大喇叭系统乡镇前端和村前端部署消息签名/验签模块，具备证书更新和存储功能，负责验证大喇叭系统县前端发送的应急广播消息的合法性，以及为本级前端发送的应急广播消息进行签名，保障本级前端发送的应急广播指令的合法性。

4.终端指令验签模块

大喇叭终端中部署消息验签模块，具备证书更新和存储功能，负责对接收到的应急广播消息的合法性进行验证，确保只执行合法消息。

四、应急信息发布前置系统

应急信息源主要为政府下辖应急管理单位部署应急信息发布系统。各单位值班人员通过该系统录入或上传应急信息，确认提交并发送到应急广播平台，由应急广播平台调用应急广播资源进行播发，应急信息发布系统拓扑结构如下图所示。

（应急信息发布系统拓扑结构示意图）

五、广播电视台频率频道播出系统对接系统

在电台电视台部署一套广播电视台频率频道播出系统对接系统，接收、解析、验证来自应急广播平台的应急广播消息，能够通过界面告警、声音告警等方式提示值班人员注意查收应急广播消息，值班人员根据相关播出预案，通过主持人念稿、自动文转语、音视频播发或字幕插入等方式将应急广播消息进行播发，对接系统拓扑结构见下图所示。

（广播电视台频率频道播出系统对接系统拓扑结构示意图）

一、指挥大厅音视频系统

建设应急广播指挥大厅音视频系统，主要包括指挥大厅的大屏显示系统和扩声系统。音视频系统设备连接如下图所示。

（应急广播系统指挥大厅音视频系统设备连接示意图）

在应急广播指挥大厅安装显示大屏，用于应急广播平台的制作播发、调度控制界面的综合展示。通过图像拼接处理器实现同时多画面显示或集中显示单个画面。

配置液晶拼接屏，采用落地式支架方式安装。通过图像拼接处理器分配来自不同信号源的各种图像和视频信号，具备多画面、多信号源显示功能，以满足同时观看各种信号的要求。

播平台系统的兼容，实现平台系统的向下扩展。同时该系统还开放了API接口，能够与政府、广电、林业、水利、农业、气象、地震、公安等平台进行无缝对接，接收其他平台输入的信号流，并针对需求对终端设备进行业务的下发。系统支持对传统广播系统的融合对接，且终端设备采用模块化设计，具备良好的扩展性和适应性。

应急广播系统支持IP、4G、DVB-C有线数字电视、DTMB地面数字电视、FM调频广播等传输链路，具备丰富的传输链路；此外，本项目提供的主要设备（如应急广播适配器、收扩机等）均可扩展支持以上链路接口，具备极强的系统扩展兼容性。

应急广播系统预留国家级、省级、地市级的应急广播系统对接接口，可与上级应急广播系统对接；实现全国应急广播系统的统一联动。

应急广播系统预留融媒体对接接口，可与县级融媒体对接，实现如下功能：

a) 支持按照应急广播相关要求，接收应急广播平台的应急广播消息，根据县级融媒体中心调度指令和应急播出预案，采用文转语、主持人念稿、音视频播放、字幕插入等多种方式在部分或全部频率频道节目中播出应急广播信息；

b) 支持应急广播信息编辑处理后，在网站、微博、微信、客户端等新媒体系统播发；

c) 支持将应急广播消息的接收、处理等情况反馈至应急广播平台。

八、通海县应急广播系统网络拓扑图

（通海县应急广播系统网络拓扑示意图）

结语：本文系统概述了县级应急广播系统的总体架构、系统组成和应用技术规范，介绍了各分系统的基本架构、技术规范和系统组成，对各分系统的功能进行了阐述。