基于调频广播和群载波技术的公路隧道应急广播系统

基于调频广播和群载波技术的公路隧道应急广播系统

齐飞 孟玉文 杨刚

河北中岗通讯工程有限公司 河北省石家庄市 050035

摘要：针对公路隧道传统的紧急广播系统存在的问题，提出一种基于调频广播和群载波技术的公路隧道应急广播系统，该系统可以实现隧道中车辆不间断收听FM调频广播，在遇到突发事件时，利用群载波技术能切换到紧急广播，完成人员、车辆的紧急调度，可以显著提高隧道应急管理水平。

关键词：公路隧道应急管理；FM调频广播；群载波技术

引言

随着我国经济的快速发展，公路及公路隧道的建设项目与日俱增，隧道内发生安全事故时有发生，事故救援困难，造成的损失严重，隧道安全运营问题显得越来越突出。当隧道内车辆事故发生后，因为信息传播不及时极易造成的二次事故，如何减少二次事故的发生成为隧道管理的一个难题。为此，隧道内一般都会设置紧急广播系统。传统的紧急广播系统一般通过隧道内的高音喇叭进行语音播报，但是因为隧道内环境复杂，噪声嘈杂，无法保证在紧急情况下能将信息直接准确的传送给车内人员，实际使用效果一般。如何将信息准确的传递给驾驶人员成为一个行业难题。

1项目背景及意义

现代社会，由于移动通讯的普及，手机成为人们获取信息的主要渠道；但是许多驾驶人员在驾驶车辆行驶时，往往习惯于通过收听调频广播来了解路况信息或者缓解驾驶的疲劳。因此，基于调频广播和群载波技术的隧道应急广播系统应时而生。隧道中车辆不间断收听FM调频广播，不仅保障隧道安全运营和提高通行服务水平，而且在遇到突发事件时，利用群载波技术能切换到紧急广播，完成人员、车辆的紧急调度。

目前我国各地都建有调频广播网，并且在全国大部分地区已实现了调频同步广播；但是由于很多条高速公路隧道、城市隧道，长达几公里甚至十几公里，车辆进入隧道后就听不到地面广播信号。因此，隧道应急广播系统主要解决两个方面的问题，一是如何将调频广播的信号全频段转发到隧道内；二是能够迅速切断广播电台的信号，插播紧急语音，将路况信息及时、准确的传递给驾驶人员。

2群载波技术介绍

为保证所有的驾驶员均接受到紧急路况信息，需要采用“群载波”技术。“群载波”应急广播是指在一定的带宽内，按照一定的调制方式、频道间隔，同时输出多个载波信号，并在所有载波信号上调制相同的基带信号的一种无线电通信系统。该系统采用FPGA+DDS为硬件平台，采用数字信号处理技术、DDS数字频率合成技术与现代通信技术，使用一台“群载波”发射机发射无线电信号，实现一定频带内的所有频点全覆盖，接收设备在任意一个频点上都可解调出清晰的音频信号或数字信号。以我国调频广播为例，系统原理可以理解为在87-108MHz这一频段内（或指定频段），每100KHz/200 KHz有一个FM载波，而且这些载波同时对同一个音频信号进行调制，所以接收机（收音机）只要是开机状态，无论你调谐到哪个接收频率，收到的都是同一个音频信号，也就是说收音机不需要调谐，任意频率都可以收到相同的广播信号。

3系统的整体解决方案

隧道调频应急广播系统分为上部系统和下部系统两部分。上位机系统位于隧道管理机房内，有音频切换、模数转换、电话总控和广播服务器构成，负责实现系统状态监控、音频源选择以及紧急电话功能。下端系统位于隧道内，主机安装在紧急电话预留洞室内，具有调频广播功放、有线功放和电话通信等功能，隧道内架设有广播天线、号角喇叭和紧急电话受话器等设备。

隧道应急广播主机在正常情况下，转播广播电台的调频广播信号，并通过FM光纤直放站全频段转播，确保隧道内广播信号的连续性；当隧道内发生自认灾害或者安全事故时，通过“群载波”技术，迅速切断广播电台的信号，插播紧急语音，将路况信息及时、准确的传递给驾驶人员。被困隧道内的人员可以通过隧道内的紧急电话与监控中心联系，也可以通过手机等移动终端与监控中心沟通。

4主要设备功能及技术指标

隧道应急广播系统中的主要硬件设备包括隧道前端处理平台和隧道直放站。隧道前端集成处理平台主要功能如下：

1）具备FM群载波功能，在87-108MHz频率范围，以100/200KHz（或任意设置值）为间隔产生立体声调频信号；

2）具备将隧道外16路FM信号传送至隧道内直放站能力，每一路信号可灵活配置为FM转发和FM调节+调制模式；

3）具备主备FM信号输入功能，并根据信号质量自动切换，提升信号源可靠性。

4）具备本地音频调制能力，可将16路立体声音频进行标准FM调制，信号符合GY/T169-2001标准规范；

5）具备外场FM信号选项转发能力，可以同时对16路信号进行选频转发，且每路信号滤波器贷款独立可设置，具备宽带信号转发能力，支持CDR技术规范；

6）具备完善的监控及音频流媒体监听及网络传输功能，可通过PC/PAD及手机查看设备运行状态。

隧道直放站一般采用广播级宽带调频光纤直放站，要求适用于隧道内的调频信号发射。该设备接收射频光信号，转换产生射频点信号，然后放大发射。需具备超宽带调频功率放大器，可完成16个调频频道或者调频群载波信号的放大和发射。为适应隧道环境工作，需具备IP65以上的防护等级，并可以远程测控。

其主要功能如下：

（1）87-108MHz高效率宽带射频放大器

（2）高效率、高增益

（3）宽范围、自动增益控制

（4）多点自动保护及自动恢复机制

（5）最高16频道调频节目转发

（6）96/192频道调频群载波发射

（7）具备远程测控

隧道应急广播系统需要接入隧道监控平台，需要向监控平台提供各种设备的工作状态，接受远程监测与控制，当设备发生故障时，主动上报。

5结束语

目前，公路隧道调频应急广播系统已经广泛应用于在公路隧道的安全监控中。当遇到交通阻塞、交通事故、发生火灾等情况时，隧道管理中心调度人员可向事故发生区域进行临时性广播，向车辆及人员发布消息，组织疏导车辆的紧急调度，最大限度的减少事故及损失。该系统的应用可以全面提升了公路网整体运行效率、应急处置能力和服务水平，在应对恶劣天气、降低拥堵、减少二次事故等方面也发挥了重要作用，社会效益巨大。

参考文献：

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