基于SSM框架与嵌入式系统的农村应急广播系统设计

龚梦星，刘 波,2,3，黄天天，龙文智

（1. 湖南农业大学信息科学技术学院，湖南 长沙 410128；2. 邵阳学院湘西南农村信息化服务湖南省重点实验室，湖南 邵阳 422000；3. 湖南省农村农业信息化工程技术研究中心，湖南 长沙 410128）

基于SSM框架与嵌入式系统的农村应急广播系统设计

龚梦星1，刘 波1,2,3，黄天天1，龙文智1

（1. 湖南农业大学信息科学技术学院，湖南 长沙 410128；2. 邵阳学院湘西南农村信息化服务湖南省重点实验室，湖南 邵阳 422000；3. 湖南省农村农业信息化工程技术研究中心，湖南 长沙 410128）

随着湖南国家农村农业信息化示范省综合服务平台与农村物联网基础平台的运行,对农村文化宣传阵地提出了新的要求。为了适应这一要求，提出一个基于SSM框架与ARM9嵌入式系统的农村应急广播系统。本系统具有可寻址和应急发布信息功能，可以远程开关单个或者多个村的广播，广播终端能按“节目播出单”独立完成播放、转播等多项任务，系统管理软件可以实现省、市、县应急广播的联网播出和管理，也可以与各地“一键式”应急发布系统平台联网运行。通过近两个月的测试与试用，本系统基本满足当前农村文化宣传的要求。

农村应急广播系统；可寻址广播；SSM框架；嵌入式系统

0 引言

农村应急广播系统是广播电视公共服务体系建设的重点工程，是我国大力推进的民心工程、小康工程，作为国家及省提出的逐步提高农村现代治理能力的重要途径，在突发事件应急体系中承担着重要的应急信息告警、发布的重要职责[1]。

目前传统的农村广播都以无线调频广播为主，但无线调频广播覆盖性较低，且面临频率资源不足，音频可靠性差，尤其在山区传输质量不高，投资大等缺点。针对当前湖南省农村农业信息化建设及农村文化宣传阵地建设的需要，满足农业信息化建设村村响的建设要求，提出了一种新的农村应急广播系统，它主要由应急广播制作播发平台、应急广播调度控制平台和应急广播传输覆盖网组成，实现基于移动互联网的广播系统，解决了三个问题：三网融合下，农村广播如何建设的问题；制播分离方式解决新闻导向问题；可寻址策略解决针对性问题。

1 国内外研究现状

为了活跃农村文化，占领农村文化宣传的制高点，国家非常重视应急广播系统的建设，“农村应急广播系统”是集农村信息发布、政策宣传和灾害预警平台于一体的广播系统，是广播电视公共服务体系健设的重点工程。针对数字广播的发展，王国裕分析了我国发展DAB的巨大潜力与可能面临的困难[2]；针对广播的适应性，杨建华等提出各级部门应急信号应能接入广播系统端口，随时扩充，以便地质灾害、防汛等信息及时方便地在本系统上实时播出[3-4]；针对广播的实现算法，吴虹、陈瑶和向坤提出了地面数字电视广播和导航卫星信号混合定位系统中的新型定位算法[5]；针对广播发射机失真的问题，王春生分析了数字调制广播发射机失真补偿的方法[6]；但以上研究并未解决如何打破调频广播无法在山区传播的僵局，以及怎样实现对广播节目的制播分离，本文将对以上两个问题进行探讨。

2 系统主要组成及操作流程

本系统主要由两部分组成：

一是硬件，主要由基于ARM9的嵌入式系统实现[7-8]，本嵌入式硬件系统需要在移动互联网（3G，4G，GPRS，WIFI）的环境下工作，利用3G无线传输模块实现广播终端与服务器端的数据交互，包括接收控制命令、下载音频文件、回传采集数据等，以及利用移动通信实现电话广播，解决广播覆盖率的问题；采用ARM9核心板，装载安卓系统，开发基于java的广播控制程序，增加短信语音播放功能，智能控制广播节目的接收、存储、播放和物联网采集设备数据采集回传等；集成FM调频模块，实现FM节目转播；使用RS485串口对物联网采集设备进行轮询采集，减少因设备增多而造成的终端接口压力；最后实现广播终端按“节目播出单”独立完成调频广播接收，MP3播放，电话播出，短信转换播出，节目下载，节目存储，终端检测，信息回传，功率放大等任务。

广播智能控制终端控制结构图如图1所示：

图1 终端硬件控制结构图Fig.1 Terminal Hardware Control Diagram

二是软件系统，主要是在Myeclipse开发环境下，采用Java开发语言，SSM（Spring+SpringMvc+ Mybatis）开发框架[9]开发智能广播管理系统，后台数据库存储[10]采用MySQL数据库对系统进行构建。

本应急广播系统是基于移动互联网平台实现广播节目的制播分离，主要根据各个乡镇的需求录制节目，并将节目的音频文件存储于服务器端。广播终端里的无线传输模块不断的通过传输协议向服务器发送请求数据包，当服务器搜索到来自广播终端的请求数据包，通过FTP技术将MP3音频文件传输到指定的广播终端，在“节目单”的控制下将音频信号传送至广播终端的功放模块通过音频变压器进行播放。其操作主要工作流程如下：

图2 系统工作流程图Fig.2 System Flowchart

应急系统的所有广播终端都按“节目播出单”播出节目，编辑“节目播出单”是广播管理员进行广播的重要步骤。系统设置“节目播出单”只能由上级或下级广播管理员中的某一个进行编辑，上级广播管理员可向下级广播管理员发送播出公告，要求下级广播管理员执行播出要求，广播获取管理员编辑的节目单后按时间段获取节目单并播出。

节目播出单编辑流程时序图如下：

应急工作流程时序图如图4所示：

系统应急流程是指管理员可通过农村应急广播软件系统编辑“紧急播出单”，令应急广播暂停现有播放工作立即播报应急广播。“紧急播出单”的编辑操作是通过系统服务器向相应广播终端发送“下完即播”的短信命令，广播终端收到短信命令后会自动从系统下载节目进行播出。该命令与原有“节目播出单”不冲突。“紧急播出单”编辑好后，必须向广播终端发送重启指令，广播终端才会按照“紧急播出单”的设置进行播出。

管理员可使用手机发送紧急广播，手机发送紧急广播有两种方式：发送文字信息转语音播放、拨打电话语音通话直接播放。发送文字信息：已授权手机将编辑好的文字信息发送至广播终端的电话号码，可群发，广播广播终端接收到指令后自动将文字信息转换成语音播放三次，系统不能识别英文单词但能识别字母，遇标点符号将停顿一秒。拨打电话语音通话：授权手机拨打广播广播终端的电话号码，系统会自动接通，接通后广播广播终端会进行实时广播。

图3 节目播出单编辑时序图Fig.3 The Programme Broadcasts The Sequence Diagram

图4 软件系统应急流程时序图Fig.4 The Software System Emergency Sequence Diagram

图5 手机端应急流程时序图Fig.5 The Phone Emergency Sequence Diagram

由于我国的应急广播发展较晚， 现有的各种公共广播系统都难以满足全省组网，应急操作智能化、网络化以及传输容量大、传输质量高等要求，而基于移动互联网的应急广播传输系统是一种基于IP技术的纯数字传输的广播系统，可以实现全省乃至全国组网。在相同省份的同一时间内可以提供数百个节目内容的播放和存储，彻底解决了传统广播系统节目单一、无法管控等问题。

图6 系统管理流程图Fig.6 System Management Flowchart

通过以上应急广播管理流程，各级应急广播机构既能独立管理控制、整体播放和个性化播放，又能由系统终端管理员统一管理控制和播放，一旦出现自然灾害及其它紧急情况，还能立即成为应急指挥中心。

3 应急广播系统设计

系统框架图如图7所示。

本农村应急广播系统主要是将音频信号和控制命令分开，通过FM广播和解码本地MP3音频文件传输音频信号。在硬件方面：利用ARM9芯片、安卓系统进行广播智能控制，能控制广播节目的接收、存储、播放和物联网采集设备数据采集回传等。在软件方面：在linux服务器上搭基于web的智能应急广播管理系统，实现终端设备管理、控制命令及节目资源的发送，完成对广播系统的控制。

图7 ER概念模型图Fig.7 E-R Diagram

图8 系统框架结构图Fig.8 System Skeleton Diagram

4 系统测试

4.1 运行硬件环境

系统服务器是“智能应急广播管理系统”管理软件的载体，应采用低噪声服务器，双CPU配置，适用于高性能计算（HPC），Web服务，基础架构满足横向扩展，可应用于备份服务器和程序开发服务器等多种应用环境。

4.1 运行软件环境

在linux服务器上搭建基于web的智能应急广播管理系统，后台数据库采用MySQL数据库存储数据。

系统运行效果图如图8所示。

5 结论

该农村应急广播系统将3G技术引入至广播系统技术中，利用现有移动通讯网的宽广覆盖率打破调频广播无法在山区传播的僵局，在服务器端增加流媒体推送软件，采用制播分离方式，广播节目以数据流的方式传送;紧急情况出现后，利用WCDMA网络制式的电路交换服务实现紧急广播以强制性的方式在各个广播终端播出。解决了目前传统的农村广播的大多数缺失，针对原有硬件广播终端下载速率慢的缺点，利用FTP文件传输协议来实现文件传输，极大地改进了广播终端获取音频文件的速率，进一步提升了农村应急广播系统的实用性，同时此系统实现了省、市、县应急广播的联网播出和管理，管理员能通过服务器上的智能应急广播管理系统软件与手机短信控制广播终端，构建农村公共服务体系，实现了各地“一键式”应急发布系统平台联网运行，对农村发布紧急预警有着积极意义。

图9 运行实效图Fig.9 Running Results Diagram

[1] 关成亮, 柯伟. 基于TS+RDS+IP的多通道农村应急广播系统研究与实现[J]. 中国有线电视, 2016, 02: 155-157.

[2] 王国裕, 张红升, 陆明莹. 我国数字广播的发展方向[J].科学通报, 2014, (23): 2320-2327.

[3] 杨建华. 村级应急广播设计与实现[J]. 科技传播. 2015, (06): 110-111.

[4] 李仁德. 农村应急广播系统建设方案探讨[J]. 中国有线电视, 2014, (11): 1302-1305.

[5] 吴虹, 陈瑶, 向坤等. 地面数字电视广播和导航卫星信号混合定位系统中的新型定位算法[J]. 新型工业化, 2012, 2(4): 37-43.

[6] 王春生. 浅析数字调制广播发射机失真补偿的方法[J]. 软件, 2013, 34(5): 139-140.

[7] 简献忠, 徐林, 郭强等. 基于ARM9和FPGA的嵌入式高速同步采集仪[J]. 微计算机信息, 2011, (02): 23-25, 22.

[8] 史殿峰, 肖卫锋, 孟凡超. 基于ARM 及嵌入式操作系统的电力通信管理机设计[J]. 软件, 2014, 35(7): 18-22.

[9] 李洋. SSM框架在Web应用开发中的设计与实现[J]. 计算机技术与发展, 2016, 26(12): 190-194.

[10] 曾霖. 基Web数据库的数据库挖掘技术探究[J]. 软件, 2013, 34(2): 58-60.

微软进攻细分硬件市场 抢走苹果笔记本电脑客户

彭博社周三发文称，微软在本周二发布了一款全新的轻薄笔记本电脑，这是自从2014年纳德拉担任CEO以来，微软锐意创新，发力进攻细分硬件市场，研发新产品类别的结果，而与此同时，苹果在笔记本方面缺乏创新，久久没有推出新产品，被微软夺走了客户。

以下是文章全文：

从大约三年前开始，微软Windows和设备部门高级副总裁特里-迈尔森（Terry Myerson）多次在跟微软董事会、高管和他的团队开会时展示这样一幅幻灯片：在一个坐满大学生的教室里，人人都在使用苹果产品。迈尔森要传达的信息很简单。那就是，微软需要做出彻底的改变，否则很有可能会输给长期竞争对手苹果，失去下一代客户。

本周二，微软发布了一款可以跟苹果产品媲美的轻薄笔记本。这款设计优美的笔记本搭载微软最新的操作系统Windows 10 S，开机只需数秒，是微软Surface品牌下的又一力作。迈尔森对这款产品寄予厚望，希望依靠它说服Mac电脑忠实粉丝尝试微软的产品。微软此前已经推出数款颇受欢迎的Surface平板和一款一体式Surface桌面电脑。这一次，微软将目标瞄向大学生，认为这样一款售价1000美元的高端笔记本能满足他们大学四年的需求，不会在毕业前过时。

这款笔记本下月开售，所以现在预测它能否大卖还为时过早。不过，它的问世这件事本身就显示了，在过去的五年里，微软的硬件雄心走得有多远。但在微软转型之前，这样的决定招致了一系列让人沮丧的后果——微软减记了近100亿美元资产，解雇了数万名员工，惹恼了合作伙伴，挫伤了投资者的信心，甚至造成了比尔-盖茨和史蒂夫-鲍尔默之间40年的亲密关系破裂。

在迈尔森和首席执行官萨提亚-纳德拉的领导下，微软有条不紊地进军硬件业务，主要专注尚未饱和的细分市场，或者研发新的产品类别，比如，可以让佩戴者把3D全息图投射到周围环境并与之互动的HoloLens“混合现实”眼镜。微软决定不跟戴尔、惠普和联想等笔记本厂商抢夺市场。在上一个财年，Surface品牌为微软带来了逾40亿美元的销售收入。上个月，微软第一次在君迪美国平板满意度（J.D. Power U.S. Tablet Satisfaction）调查中名列榜首。微软硬件营销主管优素福-迈赫迪（Yusuf Mehdi）说：“在过去两年里，我们不停地增长，已经壮大了很多。”不过，在硬件领域，微软是后来者，目前还未能完全把握硬件趋势。根据上周发布的数据，微软硬件季度销售额未能达到预期目标，原因是Surface销售额下滑了26%。微软早已预测到，由于Surface Pro系列比较长时间未更新，其销售额会下跌。但其下滑程度比微软高管预测的要严重得多。作为计算机硬件市场的新秀，微软需要学会最好多久更新一次产品线，降价多少来清空库存。微软高管们没有太把这样一次挫折放在心上，称将继续致力于研发Surface品牌笔记本和其他产品。

在微软从一家软件厂商变身为硬件厂商的同时，苹果在笔记本方面裹足不前，缺乏创新。相对于风光无限的iPhone，Mac笔记本被打入冷宫。苹果上一次推出新MacBook Air已经是近七年前的事情了，而在上一代产品发布逾500天之后才发布最新一代MacBook Pro则受到了专业人士的批评，他们认为这款机子性能不足，太难使用。苹果曾在开发者大会上嘲笑微软：“雷德蒙德（微软总部所在地Redmond），开启你的复印机吧”，但最近不得不承认它忽视了Mac忠实粉丝，并承诺做得更好。这样的结果可能是，微软趁机抢走苹果的客户，成为一家实力强劲的硬件厂商。

在2014年2月纳德拉成为CEO的时候，微软也不清楚自己究竟该不该涉足硬件业务。14个月之前推出的Surface RT平板电脑彻底失败了，后续发布的其他几款产品也好不到哪里。与此同时，微软再也不能依靠对Windows系统的垄断赚得盘满钵满，因为消费者开始抛弃PC，拥抱平板电脑和智能手机。纳德拉需要替微软寻找出路，以避免被淘汰的命运。

当时，微软硬件团队正在准备在春季发布会上推出两款新的平板电脑：Surface Mini和改进版的Surface Pro。纳德拉告诉他们，下一个产品是要么生要么死。主管Surface产品的高级副总裁帕诺斯-帕奈（Panos Panay）说：“他要说的是，‘这款产品必须优秀，它将决定我们是进入还是退出硬件业务。’”该团队枪毙了Surface Mini，因为它与市面上的产品差异不够大。他们转而注重另外一款平板电脑，即后来热卖的Surface Pro 3。纳德拉还命令他们加速研发另一个绝密项目。这个项目最终诞生了HoloLens——一个全新的产品类别。

纳德拉还对公司业务进行了重大调整。首先，纳德拉承认微软2014年收购诺基亚手机部门是失败之举，他解雇了1.5万多员工，减记了并购资产，并基本上退出手机业务，然后他把硬件部门的残余部分及士气低落的员工交给了当时已经肩负重振Windows重任的迈尔森。接着，微软的软硬件 工程师和设计师通力合作，打造无缝的用户体验。事实上，这是苹果在几十年前开创的理念。

微软的工业设计师过去挤在位于立体停车场的房间里工作，现在搬进了他们自己的大楼——微软雷德蒙德总部87号楼。在一个面积超过9000平方米的实验室里，他们用最先进的3D打印机和计算机控制机器快速地构建产品原型，直到满意为止。在实验室的一侧，该团队在大小不同的头部、手腕和身躯上测试产品原型是否符合人体工程学。这栋大楼有一个被吉尼斯世界纪录评为“地球上最安静的地方”的无声实验室——它能无比有效地吸收声音。新的Surface笔记本电脑需要经过大量测试，因为它去掉了扬声器孔，声音从键盘里传出来。

更早之前，一名同事建议迈尔森观看作家和励志演说家西蒙-斯涅克（Simon Sinek）在2009年发表的一个TED演讲。这个演讲的主题是，什么造就了伟大的领导者。斯涅克认为，优秀的公司知道自己要做什么，怎样做，但伟大的公司知道为什么要这样做。在通过网络观看了这段视频之后，迈尔森问自己，微软为什么要推出Windows。这个问题难倒了掌管微软主要盈利和收入来源部门20多年之久的迈尔森。不过，微软的销售额和市场份额已经在不断下滑，迈尔森决意要找出办法让Windows设备变得与众不同。

他的团队观察了用户使用其产品的方式，猜测他们的需求，最后设计出一款带手写笔、预装绘图软件的Surface电脑（这种创新后来被苹果纳为己用）。苹果产品在很久以前就受到创意人员的喜爱，但现在，微软也在试图依靠Surface Studio获取艺术家、设计师和建筑师的“芳心”。“（我们的团队）在Windows身上发挥出如此多的人类创造力，”迈尔森说道。新的焦点让该团队做出更多的设计。“从匠人的角度来看，这让人感觉非常棒。这激发了许多新的点子，让我们设计出许多新的产品。”

在很长一段时间，微软的硬件产品主要是键盘和鼠标等外围设备。但现在，微软拥有多条产品线。这些产品如果不能说是革命性的，至少也是创新性的、用户友好型的。

Surface Book采用支点铰链设计，可以在任意角度保持打开状态。它的屏幕可以取下来，单独当做平板使用。这款笔记本的无线可选配件Surface Dial可以让用户轻松地调节音量，改变画笔颜色，缩放设计图。Surface Studio是一款高端一体式计算机，用户可以把它的大屏幕扳下来，使其变成一张数字绘图桌。凭借售价3000美元的HoloLens全息眼镜，微软远远地把其他试水增强现实的大公司泡在后面，尽管这款产品目前价格过于昂贵，还没有成为大众化产品。微软在二合一笔记本电脑的研发工作为其与联想等公司的合作打开了大门，有助于提高Windows系统的市场份额。

不过，微软的产品阵容没有包括一款拿得出手的智能手机。尽管今年的全球手机出货量预计将达到15多亿部，但微软表示，除非它能推出一款真正不同的手机，它将满足于成为手机市场的旁观者。微软营销主管优素福-迈赫迪说：“我们不会推出一款其他人已经做过的手机。HoloLens的发明者亚历克斯-基普曼（Alex Kipman）则表示，不管怎样，智能手机已经成为昨日的新闻，“手机已经死了，人们只是没有意识到这一点，”基普曼说。他深信，某种形式的混合现实设备，比如HoloLens，将会取代手机。他的这种观点得到了苹果的赞同。

微软也会时不时地犯一些错误。在推出两代Band手环之后，微软决定毙掉这个项目，原因是这款设备的健身追踪功能、性能和定价不符合市场期望。第一代Surface Book笔记本在合上之后，屏幕和键盘之间的空隙太大，用户抱怨称这导致笔记本进灰变脏。去年圣诞季，微软选择不更新Surface Pro产品线，苹果趁机导致夺回部分市场份额，导致Surface平板销售下滑，季度营收未能达到预期。与此同时，迈尔森称，纳德拉敦促该部门创造更多的销售额和利润。

微软的硬件团队对微软硬件业务的前景持谨慎乐观的态度。这些新产品“受到了喜爱”，帕奈说。但是，“我是怀着谦虚的态度跟你说这些话的。你要知道，我也经历过的微软资产减记，我还是在站在台上发布Surface RT的那个人。”

——转自互联网

The Design of Rural Emergency Broadcasting System Based on SSM Framework and Embedded System

GONG Meng-xin1, LIU Bo1,2,3, HUANG Tian-tian1, LONG Wen-zhi1
(1. Information Science and Technology College of Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 2. Hunan Provincial Key Laboratory of Information Service in Rural of Southwestern Hunan, Shao yang 422000, China; 3. Hunan Engineering Technology Research Center of Agricultural & Rural Information, Changsha 410128, China)

As the national rural hunan agricultural informationization demonstration province comprehensive service platform and the operation of rural iot foundation platform. Puts forward new requirements on rural culture propaganda position. In order to meet this requirement, Propose a framework based on the framework of Spring, Spring MVC and Mybatis with ARM9 embedded system emergency broadcasting system in the countryside. This system has the function of addressable and emergency release information, Can be single or multiple remote switch village of broadcasting, Radio terminal can press “show BoChuDan” independently play, Multiple tasks such as broadcast, System management software can realize the provincial, city and county emergency radio broadcast network and management, “One-click” around with emergency release system platform for networking. Test and trial by nearly two months, This system basically meet the requirements of the current rural cultural propaganda.

Rural emergency broadcasting system; Addressable broadcast; The framework of spring; Spring MVC and mybatis; Embedded System

TP391

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2017.05.009

湘西南农村信息化服务湖南省重点实验室开放基金课题(XAI20150326)，湖南省科技厅重点项目(2015NK2145，2016NK2118)，2014湖南省教育厅科研一般项目(14C0542)，2016年度湖南农业大学“大学生创新性实验计划项目(XCX16094)，2016年湖南农业大学团委科技创新立项项目(自科类2016ZK15) 资助

龚梦星(1996-)，女，湖南岳阳市人，学士，方向：物联网工程；黄天天(1992-)，女，湖南省株洲市人，硕士研究生，方向：计算机应用、农业物联网。

刘波(1969-), 男，湖南省常德市人，工学博士，湖南农业大学物联网工程系主任，副教授，硕士生导师，中国计算机学会高级会员，方向：软件工程、数据库技术、物联网技术、农业信息化。

本文著录格式：龚梦星，刘波，黄天天，等. 基于SSM框架与嵌入式系统的农村应急广播系统设计[J]. 软件，2017，38（5）：43-48