隧道調(diào)頻廣播系統(tǒng)方案設(shè)計與工程實施

邱白樺

（深圳市廣播電視技術(shù)中心，廣東 深圳 518000）

1 項目背景

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，汽車保有量不斷增加，城市路網(wǎng)規(guī)模也不斷擴大，市民的出行越來越便利。在汽車上收聽廣播節(jié)目，是絕大多數(shù)駕乘人員的一種習慣。受到地形地貌的限制，深圳市多數(shù)交通干道需要通過公路隧道進行連接，而公路隧道是調(diào)頻廣播信號的覆蓋盲區(qū)。車輛進入隧道后，聽眾無法清晰地收聽到廣播節(jié)目，這讓很多駕乘人員感到不方便，同時也造成一定的安全隱患。

從2008 年開始，深圳廣電集團技術(shù)部門就開始對公路隧道廣播覆蓋的相關(guān)問題進行研究，后來與中國移動深圳分公司合作，對深圳東部深鹽二通道多條隧道的手機信號覆蓋系統(tǒng)進行改造，通過合路的方式接入了廣播、移動電視以及中國移動多媒體廣播（China Mobile Multimedia Broadcasting，CMMB）等信號，進行了有益的嘗試，實現(xiàn)了隧道內(nèi)廣播電視信號的覆蓋[1]。

2017 年底，深圳市政府決定由市財政出資，選取了全市單洞長度超過400 m、無法接收廣播信號但具備相應(yīng)的技術(shù)條件的34 條公路隧道進行調(diào)頻廣播信號補點覆蓋，使汽車內(nèi)的聽眾能夠在隧道內(nèi)清晰地收聽到中央臺、廣東臺及深圳臺的調(diào)頻廣播節(jié)目，同時實現(xiàn)隧道內(nèi)應(yīng)急廣播功能，提升隧道管理水平。該項目也被列入深圳市文體惠民工程，由深圳市廣播電視技術(shù)中心負責項目實施。

2 方案設(shè)計

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)隧道調(diào)頻廣播系統(tǒng)的功能和原理，按照項目建設(shè)目標需要，深圳隧道調(diào)頻廣播系統(tǒng)采用分層結(jié)構(gòu)設(shè)計：以隧道為單位設(shè)計實現(xiàn)隧道調(diào)頻廣播覆蓋系統(tǒng)（分為隧道廣播前端系統(tǒng)和隧道內(nèi)覆蓋系統(tǒng)），以隧道管理部門為單位設(shè)計實現(xiàn)隧道應(yīng)急廣播系統(tǒng)，設(shè)置總體的遠程監(jiān)控和運維管理系統(tǒng)以滿足廣電部門的運維管理需要。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2.2 隧道調(diào)頻廣播覆蓋系統(tǒng)

2.2.1 隧道廣播前端系統(tǒng)

隧道廣播前端系統(tǒng)由隧道廣播信號源處理系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，負責隧道廣播信號源綜合處理、網(wǎng)絡(luò)接入等功能。每一個隧道設(shè)置一個獨立的隧道廣播前端系統(tǒng)。

隧道調(diào)頻廣播前端負責接收、處理及產(chǎn)生進行隧道調(diào)頻廣播信號覆蓋所必須的信號源。隧道調(diào)頻廣播的信號源質(zhì)量對確保隧道內(nèi)的優(yōu)質(zhì)播出至關(guān)重要，隧道的信號源主要通過兩種方式獲取。

（1）對于隧道附近接收信號質(zhì)量好的，采用直接接收空中的開路射頻信號的方式，再對射頻信號進行處理。

（2）對于部分隧道接收信號弱、接收信號質(zhì)量差的，可以通過租用運營商的光纖將音頻信號傳輸?shù)剿淼勒{(diào)頻廣播前端。隧道調(diào)頻廣播前端再對射頻信號進行解調(diào)和調(diào)制。這種方式可以保證隧道內(nèi)接收信號的質(zhì)量[2]。

隧道廣播前端系統(tǒng)向上連接至所屬隧道管理所的隧道應(yīng)急廣播系統(tǒng)（利用既有的光纖資源），接收應(yīng)急廣播指令和數(shù)據(jù)；向下連接至本隧道內(nèi)各光纖直放站（新敷設(shè)光纜）。

對于隧道廣播前端的安裝位置，本著就近、適合調(diào)頻信號接收、優(yōu)先選擇機房環(huán)境的原則，從隧道的配電機房、隧道管理所中選擇，或是建設(shè)室外機柜。

隧道廣播前端系統(tǒng)包含通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，實現(xiàn)隧道廣播前端系統(tǒng)和光纖直放站的監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)，可以通過4G 路由器與遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)互通。

由于隧道廣播前端信號源主要來自空中接收的無線信號，因此容易受到干擾及人為插播，影響隧道內(nèi)播出安全。在隧道調(diào)頻廣播系統(tǒng)中引入音頻比對技術(shù)，可以實現(xiàn)多節(jié)點信號的自動化比對分析，可以有效地發(fā)現(xiàn)插播、錯播及劣播等發(fā)射問題，有效提高安全播出監(jiān)管工作的效率。音頻比對系統(tǒng)實時監(jiān)測平臺如圖2 所示。

圖2 音頻比對系統(tǒng)實時監(jiān)測平臺

2.2.2 隧道內(nèi)覆蓋系統(tǒng)

隧道內(nèi)覆蓋系統(tǒng)主要由光纖直放站和泄漏電纜組成，采用泄漏電纜的方式進行調(diào)頻信號發(fā)射。光纖直放站從光纜接收來自隧道廣播前端系統(tǒng)的信號，經(jīng)過轉(zhuǎn)換、放大，送至泄漏電纜進行發(fā)射。

隧道廣播前端系統(tǒng)至光纖直放站間需敷設(shè)光纜實現(xiàn)信號連接，需要根據(jù)各隧道實際和功能需要設(shè)計光通信網(wǎng)絡(luò)。每一個光纖直放站的輸出經(jīng)過一個功分器后送入兩段泄漏電纜，沿隧道的雙向進行覆蓋。每一段泄漏電纜的長度原則上不超過500 m，根據(jù)隧道實際情況進行最優(yōu)化設(shè)計。

隧道內(nèi)若干個光纖直放站通過光纜連接，組成一個隧道內(nèi)直放站系統(tǒng)。隧道內(nèi)的光纖直放站根據(jù)隧道洞獨立分組（如左洞和右洞），以實現(xiàn)不同隧道洞的差異化播出。隧道內(nèi)設(shè)備的供電從指定的配電機房敷設(shè)電力電纜至設(shè)備點位，并在兩端設(shè)置相應(yīng)的配電箱及配電設(shè)備。

2.3 隧道應(yīng)急廣播系統(tǒng)

隧道應(yīng)急廣播系統(tǒng)實現(xiàn)應(yīng)急廣播音頻、控制指令以及狀態(tài)監(jiān)控數(shù)據(jù)的雙向傳輸，通過無線網(wǎng)絡(luò)連接至遠程監(jiān)控與運維管理系統(tǒng)，實現(xiàn)應(yīng)急廣播系統(tǒng)工作的可管可控可追溯。隧道應(yīng)急廣播系統(tǒng)要實現(xiàn)對指定隧道的指定隧洞（如左線或右線）進行可尋址的應(yīng)急廣播，業(yè)務(wù)模式靈活可控。

隧道應(yīng)急廣播系統(tǒng)建設(shè)在隧道管理所，對其所管轄隧道進行應(yīng)急廣播管理。一個隧道管理所可能管理多個隧道。隧道應(yīng)急廣播系統(tǒng)能夠與隧道管理所已有的應(yīng)急管理系統(tǒng)整合，進行系統(tǒng)接口的定制和業(yè)務(wù)流程的定制，滿足隧道管理方的業(yè)務(wù)應(yīng)用需要。

隧道應(yīng)急廣播系統(tǒng)采用了群載波技術(shù)。在緊急情況下，隧道管理方可以通過群載波功能，將音頻信號或者微信語音送入汽車內(nèi)的調(diào)頻接收機進行應(yīng)急廣播，實現(xiàn)緊急情況預(yù)警或交通疏導(dǎo)功能。

2.4 遠程監(jiān)控和運維管理系統(tǒng)

建設(shè)整個系統(tǒng)的集中遠程監(jiān)控及運維管理系統(tǒng)平臺，可以實現(xiàn)對整體系統(tǒng)的狀態(tài)獲知、設(shè)備操作、系統(tǒng)管理以及運維管理等綜合運營調(diào)度功能。

2.4.1 遠程監(jiān)控系統(tǒng)

系統(tǒng)內(nèi)各節(jié)點設(shè)備均應(yīng)具備聯(lián)網(wǎng)和監(jiān)控通信功能，遠程監(jiān)控系統(tǒng)采用安全的或加密的連接方式，連接系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備。

遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以讀取設(shè)備狀態(tài)參數(shù)、下發(fā)設(shè)備控制指令，可以對直放站的射頻輸出進行接收、解調(diào)及回傳，在監(jiān)控中心進行音頻比對、參數(shù)記錄及在線監(jiān)聽。遠程監(jiān)控系統(tǒng)具有防火墻等網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，確保監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全，能夠支持PC端、移動端訪問，也支持微信訪問。系統(tǒng)界面如圖3 所示。

圖3 遠程監(jiān)控平臺界面圖

2.4.2 運維管理系統(tǒng)

運維管理系統(tǒng)基于遠程監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)，可以獲取系統(tǒng)的運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，并統(tǒng)一用戶管理機制。運維管理系統(tǒng)具備系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的生命周期管理功能，實現(xiàn)對設(shè)備全生命周期的追蹤管理；具備工單系統(tǒng)，實現(xiàn)對運維事件從設(shè)立、下發(fā)、執(zhí)行及審核等基于角色的層次化運維管理，業(yè)務(wù)流程如圖4 所示。

圖4 基于角色的層次化運維管理流程圖

3 工程實施

3.1 施工前溝通協(xié)調(diào)

施工前，建設(shè)單位和施工方必須與隧道業(yè)主單位和隧道管理所建立暢通的信息溝通渠道，將施工組織計劃、設(shè)備、人員進場安排等情況及時與隧道管理方溝通，并將工程實施中遇到的問題和工程進展情況及時通報，以便相互間掌握信息，及時根據(jù)工程進展情況做出相應(yīng)的調(diào)整，保證施工安全、有序地進行。施工時，工程人員必須熟悉圖紙的各項內(nèi)容和要求，對施工現(xiàn)場進行實地勘察，并對施工隊伍進行技術(shù)交底。

3.1.1 漏纜的安裝

漏纜又稱為泄漏電纜，其結(jié)構(gòu)與普通的同軸電纜基本一致，由內(nèi)導(dǎo)體、絕緣介質(zhì)以及開有周期性槽孔的外導(dǎo)體三部分組成。電信號的能量通過電纜槽孔向外輻射，以達到向外傳播無線電波的目的。漏纜的信號覆蓋均勻，適合隧道等狹小空間的覆蓋。對于漏纜安裝的位置，在項目設(shè)計階段就需要和隧道管理方進行溝通，確定合理的安裝位置，以確保工程實施后能夠在隧道內(nèi)獲得均勻穩(wěn)定的覆蓋場強。

在整個調(diào)頻廣播信號補點覆蓋工程中，漏纜施工是非常重要的環(huán)節(jié)。漏纜施工的質(zhì)量在整個工程施工中尤為重要，不規(guī)范的施工會導(dǎo)致無線信號的功率損耗過大，甚至信號中斷。施工中，一定要避免出現(xiàn)漏纜扭曲、接頭密封防水處理不當、野蠻施工以及漏纜在地上長距離拖拉等現(xiàn)象[3]。

3.1.2 直放站的安裝

隧道內(nèi)環(huán)境惡劣，大量灰塵嚴重威脅設(shè)備的安全運行。直放站選用主動式散熱、密封性良好的戶外專用設(shè)備[4]。隧道左右洞之間的橫洞是直放站理想的安裝位置，便于施工和設(shè)備的參數(shù)調(diào)整。直放站的安裝位置決定了隧道內(nèi)是否可以合理規(guī)劃直放站的數(shù)量和漏纜的長度，同時提高覆蓋質(zhì)量。直放站必須通過電源進行取電，直放站就近取電可以節(jié)約成本，同時可以避免因電源線過長導(dǎo)致輸入電壓過低的問題。

3.1.3 隧道管理處到隧道的管溝

合理利用管溝，可以提高資源的利用率。隧道覆蓋的光傳輸系統(tǒng)是利用光纖傳輸損耗小、布線方便、適合遠距離傳輸?shù)奶攸c，將光纜沿著隧道管理所到隧道之間的管溝進行敷設(shè)，將隧道廣播前端的信號傳送到隧道橫洞的直放站。

3.2 設(shè)備安裝與調(diào)試

3.2.1 隧道廣播前端信號源安裝

隧道廣播前端信號源是整個系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。隧道廣播系統(tǒng)的信號源處理是根據(jù)設(shè)計要求對指定的節(jié)目內(nèi)容進行接收和轉(zhuǎn)發(fā)。轉(zhuǎn)發(fā)輸出的信號不能對調(diào)頻頻帶外的其他頻段產(chǎn)生干擾。

3.2.2 功分器的安裝

對于橫洞互通的上行隧道和下行隧道，安裝在人行橫洞內(nèi)的直放站，可以采用一分四功分方式，可以有效提高隧道覆蓋的場強均勻度。直放站安裝在人行橫洞內(nèi)，也便于維護人員進行維護。

3.2.3 光纖直放站的安裝

光纖直放站具備完善的遠程監(jiān)控與管理功能，可以通過PC，PAD 及手機對設(shè)備進行監(jiān)控，并對設(shè)備的工作模式及參數(shù)進行配置。通過高效的遠程訪問，可以極大地減少現(xiàn)場調(diào)試時間，提升施工效率。而且，后臺技術(shù)人員可以在遠端直接協(xié)助現(xiàn)場施工人員進行調(diào)試，有效提升調(diào)試效率。

3.3 施工安全

隧道內(nèi)施工需要占道作業(yè)。深圳的道路通行壓力特別大，為避免因施工造成道路擁堵和其他安全事故，確保道路安全暢通，熟悉交通部門占道作業(yè)的相關(guān)管理規(guī)定，如何進行封路作業(yè)是施工人員必須補的一課，這也是工程順利實施的保證。為了降低施工對車輛通行的影響，隧道施工一般選擇在夜間0∶00—5∶30 之間進行施工作業(yè)。

夜間封路時，需嚴格按照交通安全設(shè)施的設(shè)置規(guī)定進行作業(yè)。一般情況下，作業(yè)區(qū)分為預(yù)警區(qū)、上游過渡區(qū)、緩沖區(qū)、工作區(qū)、下游過渡區(qū)以及終止區(qū)六部分。

占道作業(yè)區(qū)時，為確保施工人員和車輛的安全，現(xiàn)場施工人員必須服從交警管理，施工開始和結(jié)束時必須及時與現(xiàn)場管理的交警進行溝通。施工人員進入施工現(xiàn)場必須穿反光背心，施工現(xiàn)場的照明、警告標志等安全防護設(shè)施嚴格按照相關(guān)規(guī)定進行設(shè)置，避免出現(xiàn)安全事故；工程車輛需要臨時?？吭诼芳鐣r，必須加放警示標志。嚴格的現(xiàn)場管理，才能最大限度地保證工程的順利實施。

3.4 施工效率

為了縮短隧道內(nèi)覆蓋系統(tǒng)安裝與調(diào)試的工作時間，系統(tǒng)首先安裝調(diào)試遠程監(jiān)控與運維管理系統(tǒng)（包括移動端），這樣在后續(xù)的安裝工作中，技術(shù)人員可以借助網(wǎng)絡(luò)和移動終端安裝剩余子系統(tǒng)，有效地提升后續(xù)安裝調(diào)試的效率，大幅度降低道路與隧道內(nèi)占道作業(yè)的時間。施工現(xiàn)場人員與后臺技術(shù)人員可以開展交叉作業(yè)，實現(xiàn)現(xiàn)場人員安裝與后臺技術(shù)人員調(diào)試設(shè)備并行作業(yè)。同時，采用這樣的施工方式，后臺技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)問題后可以及時反饋給現(xiàn)場人員進行處理，大幅度降低占道作業(yè)時間。

3.5 廣播覆蓋測試

為了檢驗隧道覆蓋的實際效果，需要對隧道內(nèi)播出的各頻率調(diào)頻廣播節(jié)目進行覆蓋場強測試，對收聽到的節(jié)目信號進行主觀評價。在測試時，使用無線電信號測試儀或場強測試儀器對隧道內(nèi)進行逐點測試，并用收音機對主觀效果進行收測。

在實際驗收測試時，接收到的調(diào)頻廣播節(jié)目信號應(yīng)該清晰、流暢。

受地形地貌影響，個別隧道前端的接收電平較低，在工程實施中，可以通過租用光纖解決前端信號接收質(zhì)量問題。

3.6 工程資料管理

做好工程資料管理是整個項目驗收的重要內(nèi)容。整個項目實施過程中的文件資料、工程施工檔案等必須及時地收集整理、妥善保管并做好歸檔管理。對技術(shù)資料、物資物料、驗收資料，按施工順序進行全過程監(jiān)督，保證施工資料的真實性和完整性[5]。

4 結(jié)語

調(diào)頻廣播信號在隧道內(nèi)的覆蓋效果，與隧道的類型、隧道的長度等有關(guān)。隧道的長度對信源的選取、信號的覆蓋方式有重要的影響。公路隧道廣播信號補點覆蓋是一個系統(tǒng)性工程，在項目實施中會遇到很多實際問題，需要考慮的問題也比較多。除了制定技術(shù)方案，做好設(shè)備選型、施工組織等方面以外，熟悉交通部門相關(guān)的政策法規(guī)，了解行業(yè)的規(guī)范，做好跨行業(yè)的溝通協(xié)調(diào)等等，都是保證工程順利實施的重要環(huán)節(jié)。

隧道廣播信號補點覆蓋系統(tǒng)的建設(shè)，是城市應(yīng)急廣播信息發(fā)布平臺建設(shè)的重要組成部分。在隧道內(nèi)發(fā)生突發(fā)事件時，駕乘人員能夠通過車載收音機快速地獲取相關(guān)信息，在應(yīng)急廣播的指引下有序撤離或等待救援，能夠滿足隧道管理人員應(yīng)急指揮、調(diào)度的需要，是公路隧道應(yīng)急管理處置手段不可或缺的選擇。

建議交通部門將隧道廣播補點覆蓋系統(tǒng)作為一個建設(shè)標準，納入隧道機電系統(tǒng)統(tǒng)籌規(guī)劃，預(yù)留隧道廣播接口，可以避免重復(fù)投資。同樣，地下停車場等封閉空間也應(yīng)將廣播補點覆蓋系統(tǒng)作為一個建設(shè)標準一并考慮。