广播电视无线电智慧监管系统设计

王引钰

（甘肃省广播电视局 甘肃 兰州 730000）

广播电视播出中，一旦发生安全播出事件，会导致值班人员的精神压力增大，若值班人员对制定的“安全预案”不是十分熟悉，可能会导致处置事件时间较长，严重还可能会因为误操作导致出现较大经济损失，因此需要加强智慧监管系统的开发和应用。同时随着无线电监测设施的逐渐完善，大型固定监测站、小型监测站和搬移站数量也越来越多，在当前无线电监测模式发展进程中，也需要加大智能化建设，满足广播电视无线电监测工作发展需求[1]。针对广播电视无线电的各种监测工作中，传统方式即为操作人员采用各种传输手段，调用前端设备功能，进而针对广播电视无线电频谱情况实施分析，获取相关信息后还需要人工对其分析。这一监测模式主要适合应用在干扰查处中，不便于掌握整体电磁环境。在精细化管理以及网格化监测需求越来越强情况下，广播电视无线电监测数量也随之增多，如果还是单纯依靠人工操作，无法满足实际需求。因此需要完成广播电视无线电智慧监管系统设计，提升无线电监管工作的智能化水平，促进无线电监管工作的智慧化发展。

智能监测系统是为保障广播电视台安全播出制定的保障系统，相关工作人员可以在软件无线电、移动互联网、虚拟专用网络以及云计算等技术的综合应用下，非接触式监测分析发射机系统输出状态，有效实现发射系统和监测系统的完全独立，以免两者之间相互影响，影响播出质量。这一模式在应用中就算是监测系统发生问题也不会对播出造成任何隐患。监测系统广播电视无线电智慧监管系统特点主要为监管任务量大、数据安全需求性高、实时性强等，系统基于B/S机制，使各个终端不用实施任何软件安装以及配置，就能够在浏览器内登录系统。系统设计采用的网络多层体系结构，一方面具备整体升级的扩展能力，可以满足系统本身发展以及业务发展需求；
另一方面也能够实现对广播电视无线电监管。

在系统结构设计中，采用的是三层设计架构，即整个系统组成包括三部分，分别为表现层。业务逻辑层以及数据访问层[2]，见图1。当前软件设计常用模式为MVC模式，也就是Model（模型）、View（视图）、Controller（控制），即为是在Struts2、Spring和Hibernate框架基础上完成Web轻量级架构。表现层是建立在Struts2基础上，所具备的功能为：响应和管理用户请求；
在控制器的应用下完成业务逻辑调用、处理各层工作，也可对其实施权限控制；
基于Struts2 Validator框架实施Web层验证并显示数据。业务层是建立在Spring基础上，所具备的功能有：通过组装代码，进一步提升系统扩展性和灵活性，便于系统的插件式编程设计。业务逻辑层可以实现对业务处理逻辑和日志记录的集中化处理分析。另外在Hibernate会话工厂（Session Fac-tory）、事务管理封装应用下，能够简化 Hibernate。数据访问层是建立在Hibernate基础上，所具备的功能主要为：在面向对象查询语言的应用下，实现对对象相关信息的检索，并能够对数据库记录实施存储、删除以及更新，为父/子表关系、事务处理等提供支持。另外还可以在Redis技术的应用下实现对高频率数据的缓存，有助于进一步提升系统的业务吞吐量和性能。

2.1 用户侧

系统管理中需要满足接入内容隐秘性要求，必须保障在用户授权的情况下才能够访问系统，以防出现非授权访问。另外还需要保障用户信息获取的便利性及人性化管理需求，即为在手机APP下可以实现对公共网络资源的访问，其中在APP中设置虚拟专用加密通道协议，以此实现数据交换。在用户认证中，用户打开APP后，先要进入认证界面，输入正确用户名和密码，数据中心对用户名和密码实施认证，用户完成初次登陆后，再次登陆即可实现自动登陆，数据中心能够依照不同类别人员，推送不同的内容。中心台领导和技术负责人可以获取全部系统权限，访问系统的所有信息；
基层发射台领导、基层技术负责人可以获取本台站所有信息。

2.2 台站侧

台站侧主要是针对台站发射机所发射无线电信号实施非接触式监测，使运算设备接受特定频点无线电信号，即为无线频点监测设备，针对数字化无线信息实施运算处理后，可将其转变为相应频谱信息，通过虚拟专用加密通道传输到数据中心。

2.3 数据中心侧

系统建构的核心，可以控制用户侧APP的内容显示，也可以实现对相关数据的不间断处理，因此功率消耗较大，对于设备基础设施要求较高，需在专业数据中心机房完成设置。还要能够满足系统后期可扩展性需求，基于云架构模式下建构数据中心系统，相关服务需结合系统功能在不同服务器上运行。

本次系统软件设计详情见图2，所具备的功能主要有：

（1）实时监测模块。功能为：前端设备完成相关报警信息和内容文本采集工作后，实时传输到平台列表中进行编辑；
针对平台接收到的报警信息进行编辑，并保存；
平台可以快速浏览上报内容，并播放内容音频，快速监听报警音频内容后，同步提取文本、语音信息，提取报警音频中的违法关键字，并将其在界面上显示出来[3]。

（2）频谱分析功能模块。功能为：频谱扫描，在制定频率内准确定位频段内所有播出频率，并扫描频率频谱，在此过程中不但具备较高扫描准确率，也不会对整体设备性能产生影响。通常扫描频率范围为68 Mhz～110 Mhz，步进为10 KHz～100 KHz，扫描过程中需要确保时间在50 s之内；
存在多个扫描方式，在扫描过程中可以依照指定中心频率实施频谱扫描，有助于提升系统灵活性和便捷性。结合确定的频率范围自动选择相关设置后，可以实时频谱扫描；
在平台上自动上报扫描结果后，平台自动接收且可以采用数值、曲线方式显示接收的信息。

（3）频道分析模块。这一模块功能为：频道分析功能，在频道扫描过程中选择相应站点，完成扫描后结果自动上传到中心平台。平台在接收到前端所上传扫描结果后，采用数值方式显示出来；
满足频道扫描功能需求，通常扫描率范围为68 Mhz～110 Mhz，步进为0.1 MHz，扫描过程中需要确保时间在50 s之内；
自动比对频道扫描和频谱扫描结果，在分析过程中将频谱分析作为是辅助工具，对比扫描结果，获取电平值相关数据，由此也就能够确认扫描频道的正确性，进而进一步提升结果准确率。

（4）综合检索模块。这一模块功能为：结合开始日期、功率、广播类型以及城市等信息实施组合查询；
在人机交互界面针对所接收的信息实施分析，采用音频播放以及文字内容方式将其同步显示出来，且自动标注敏感词汇；
识别音频内容后，自动转成文本，同时也能够合并生成内容报表文件；
支持播放以及下载需要监听音频内容；
在系统中能够完成内容分类、发现日期以及广播类型等相关数据的编辑、审核、删除操作，导出列表[4]。

（5）内容分析功能模块。这一模块功能为：分析处理非法频率、合法频率中的非法内容，针对分析结果通过平台实施审核，具体为：通过预先设置的关键词，可以自动检测所采集内容，采集其中存在的疑似违规内容；
自动存储和提取疑似违规数据，且将其推送到平台上，以为用户查询、编辑以及审核等相关操作提供便利；
查看系统中的报警信息数据，并完成相应的数据内容编辑，实施信息修改。

（6）侦测设置模块。这模块主要包括有三部分功能，分别为设置频率、关键词以及呼号，所具备的功能为：频段设置，即为在系统采集前端完成合法频率的设定工作，自动扫描和比对非法频段，一旦发现异常可以及时上报；
在采集前端添加合法频率列表，同时也能够维护管理所采集频率；
对于上报新频率设置报名单，系统可以自动扫描和比对白名单频率，将其中的非法频率提取出来进行存档并显示出来；
白名单可以辅助人工验证扫描频率，以此判定电视节目合法性。关键字设置，系统可以满足语音关键词配置功能需求。在完成关键词设置后，用户可以依照指定关键词搜索检测这些关键词，鉴定广播音频中存在的疑似违规内容；
在关键字库设置后，如果能够满足设置的权限条件，实施添加、删除以及修改等操作。呼号设置，系统可以提供呼号模板配置功能，即为手动上传呼号模板，完成编辑和标注等操作相关信息，用户可以依照预先设置的呼号，自动对比匹配所采集的数据文本，实现预先判断；
若能够满足系统设置的权限条件，可以添加、删除以及修改等相关呼号信息[5]。（7）监测结果审核功能模块。在人机交互界面，用户可实现和平台的交互。所具备的功能有：查询和监听系统分析结果，审核查询结果，鉴定内容合法性；
针对查询结果实施音频回放、编辑以及审核等操作；
在人机交互界面内，针对分析结果同步采用音频播放和文本内容方式进行显示；
监听中所提取文本内容实施二次编辑存档，识别音频内容，且将其转成文本形式生成报表实施存储[6]。

本次系统数据库设计采用中心数据库和站点数据库分布式设计方法，系统安装环境以及数据库特点均对其具有限制作用。Oracle数据库需要占用较大计算机资源，同时服务器环境要求也较高，一旦出现非法关机情况，存在有较大损坏风险，且难以恢复，但本次系统中心机房设置在当地无线电监测站办公大楼中，服务器运行环境稳定、性能较好，采用的是双电源供电模式，意外掉电发生率非常低[7]。所以本次选择Oracle数据库。其他无线电监测站无人值守，移动监测站设置在汽车上，环境恶劣、资源有限，所以选择的是Access数据库，占用资源小、备份便捷，被损坏风险较小，可以在网络上拷贝数据文件，且能够实现和中心数据的交换。本次系统数据库设计选择的是Oracle数据库和Access数据库的无缝切换和兼容，具体为：（1）站点数据库，针对各个监测站建立站点数据库，主要是用来区分监测站位置差异下的电磁环境因素所致测量误差情况[8]。测量中各个监测站数据只能够和自身站点数据库、监测站所处位置固定半径范围内的数据库实施对比，以此提升数据结果准确性；
（2）中心数据库，安装在办公室机房内服务器，服务器运行环境和供电稳定，主要是监测分析网内的重要数据，进而实现数据共享。用户通过系统设置相应的监测任务的时候，可以结合自身需求选择将客户端数据是在本机存储还是在中心数据库存储，实现对不同环境需求的满足。

数据库表格设计包括有监测执行站资料表、监测设备表、单频测量参数表、频率列表扫描参数表、频段扫描参数表、频率数据表以及音频数据表。其中监测执行站资料表见表1。

表1 监测执行站资料表

在系统测试中，针对本系统设计的实时监测模块、频谱分析功能模块、频道分析模块、综合检索模块、内容分析功能模块、侦测设置模块以及监测结果审核功能模块功能实施测试，并针对测试过程中的系统运行存在的欠缺之处实施改善，最后针对预期结果和测试结果实施对比，最终发现两者之间差异不大，说明本次系统各项功能均可以正常实现，稳定高效运行，可以实现对当地无线电监管部门工作需求的满足。

同时本次系统完成设计后，投入应用，有效改变了当地的无线电监测方法，实现了监测智能化，在实际应用中和人工比对及人工触发测量方式对比，显著提升了工作效率，降低了人工工作量，进一步提升了当地无线电监测站人力以及检测设备的有效利用率。

综上，广播电视无线电智慧监测系统的设计和应用，有助于进一步降低搜索工作量，进而提升工作效率，有效监管广播电视传输覆盖范围内频率，也可以为黑广播查处提供相应的技术支持。

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