隧道调频广播系统方案设计与工程实施

邱白桦

（深圳市广播电视技术中心，广东 深圳 518000）

1 项目背景

随着经济的发展，汽车保有量不断增加，城市路网规模也不断扩大，市民的出行越来越便利。在汽车上收听广播节目，是绝大多数驾乘人员的一种习惯。受到地形地貌的限制，深圳市多数交通干道需要通过公路隧道进行连接，而公路隧道是调频广播信号的覆盖盲区。车辆进入隧道后，听众无法清晰地收听到广播节目，这让很多驾乘人员感到不方便，同时也造成一定的安全隐患。

从2008 年开始，深圳广电集团技术部门就开始对公路隧道广播覆盖的相关问题进行研究，后来与中国移动深圳分公司合作，对深圳东部深盐二通道多条隧道的手机信号覆盖系统进行改造，通过合路的方式接入了广播、移动电视以及中国移动多媒体广播（China Mobile Multimedia Broadcasting，CMMB）等信号，进行了有益的尝试，实现了隧道内广播电视信号的覆盖[1]。

2017 年底，深圳市政府决定由市财政出资，选取了全市单洞长度超过400 m、无法接收广播信号但具备相应的技术条件的34 条公路隧道进行调频广播信号补点覆盖，使汽车内的听众能够在隧道内清晰地收听到中央台、广东台及深圳台的调频广播节目，同时实现隧道内应急广播功能，提升隧道管理水平。该项目也被列入深圳市文体惠民工程，由深圳市广播电视技术中心负责项目实施。

2 方案设计

2.1 系统结构

根据隧道调频广播系统的功能和原理，按照项目建设目标需要，深圳隧道调频广播系统采用分层结构设计：以隧道为单位设计实现隧道调频广播覆盖系统（分为隧道广播前端系统和隧道内覆盖系统），以隧道管理部门为单位设计实现隧道应急广播系统，设置总体的远程监控和运维管理系统以满足广电部门的运维管理需要。系统结构如图1所示。

图1 系统结构框图

2.2 隧道调频广播覆盖系统

2.2.1 隧道广播前端系统

隧道广播前端系统由隧道广播信号源处理系统和网络设备组成，负责隧道广播信号源综合处理、网络接入等功能。每一个隧道设置一个独立的隧道广播前端系统。

隧道调频广播前端负责接收、处理及产生进行隧道调频广播信号覆盖所必须的信号源。隧道调频广播的信号源质量对确保隧道内的优质播出至关重要，隧道的信号源主要通过两种方式获取。

（1）对于隧道附近接收信号质量好的，采用直接接收空中的开路射频信号的方式，再对射频信号进行处理。

（2）对于部分隧道接收信号弱、接收信号质量差的，可以通过租用运营商的光纤将音频信号传输到隧道调频广播前端。隧道调频广播前端再对射频信号进行解调和调制。这种方式可以保证隧道内接收信号的质量[2]。

隧道广播前端系统向上连接至所属隧道管理所的隧道应急广播系统（利用既有的光纤资源），接收应急广播指令和数据；向下连接至本隧道内各光纤直放站（新敷设光缆）。

对于隧道广播前端的安装位置，本着就近、适合调频信号接收、优先选择机房环境的原则，从隧道的配电机房、隧道管理所中选择，或是建设室外机柜。

隧道广播前端系统包含通信网络设备，实现隧道广播前端系统和光纤直放站的监控联网，可以通过4G 路由器与远程监控系统进行数据互通。

由于隧道广播前端信号源主要来自空中接收的无线信号，因此容易受到干扰及人为插播，影响隧道内播出安全。在隧道调频广播系统中引入音频比对技术，可以实现多节点信号的自动化比对分析，可以有效地发现插播、错播及劣播等发射问题，有效提高安全播出监管工作的效率。音频比对系统实时监测平台如图2 所示。

图2 音频比对系统实时监测平台

2.2.2 隧道内覆盖系统

隧道内覆盖系统主要由光纤直放站和泄漏电缆组成，采用泄漏电缆的方式进行调频信号发射。光纤直放站从光缆接收来自隧道广播前端系统的信号，经过转换、放大，送至泄漏电缆进行发射。

隧道广播前端系统至光纤直放站间需敷设光缆实现信号连接，需要根据各隧道实际和功能需要设计光通信网络。每一个光纤直放站的输出经过一个功分器后送入两段泄漏电缆，沿隧道的双向进行覆盖。每一段泄漏电缆的长度原则上不超过500 m，根据隧道实际情况进行最优化设计。

隧道内若干个光纤直放站通过光缆连接，组成一个隧道内直放站系统。隧道内的光纤直放站根据隧道洞独立分组（如左洞和右洞），以实现不同隧道洞的差异化播出。隧道内设备的供电从指定的配电机房敷设电力电缆至设备点位，并在两端设置相应的配电箱及配电设备。

2.3 隧道应急广播系统

隧道应急广播系统实现应急广播音频、控制指令以及状态监控数据的双向传输，通过无线网络连接至远程监控与运维管理系统，实现应急广播系统工作的可管可控可追溯。隧道应急广播系统要实现对指定隧道的指定隧洞（如左线或右线）进行可寻址的应急广播，业务模式灵活可控。

隧道应急广播系统建设在隧道管理所，对其所管辖隧道进行应急广播管理。一个隧道管理所可能管理多个隧道。隧道应急广播系统能够与隧道管理所已有的应急管理系统整合，进行系统接口的定制和业务流程的定制，满足隧道管理方的业务应用需要。

隧道应急广播系统采用了群载波技术。在紧急情况下，隧道管理方可以通过群载波功能，将音频信号或者微信语音送入汽车内的调频接收机进行应急广播，实现紧急情况预警或交通疏导功能。

2.4 远程监控和运维管理系统

建设整个系统的集中远程监控及运维管理系统平台，可以实现对整体系统的状态获知、设备操作、系统管理以及运维管理等综合运营调度功能。

2.4.1 远程监控系统

系统内各节点设备均应具备联网和监控通信功能，远程监控系统采用安全的或加密的连接方式，连接系统内的所有设备。

远程监控系统可以读取设备状态参数、下发设备控制指令，可以对直放站的射频输出进行接收、解调及回传，在监控中心进行音频比对、参数记录及在线监听。远程监控系统具有防火墙等网络安全设备，确保监控系统的网络安全，能够支持PC端、移动端访问，也支持微信访问。系统界面如图3 所示。

图3 远程监控平台界面图

2.4.2 运维管理系统

运维管理系统基于远程监控系统建设，可以获取系统的运行状态数据，并统一用户管理机制。运维管理系统具备系统内设备的生命周期管理功能，实现对设备全生命周期的追踪管理；具备工单系统，实现对运维事件从设立、下发、执行及审核等基于角色的层次化运维管理，业务流程如图4 所示。

图4 基于角色的层次化运维管理流程图

3 工程实施

3.1 施工前沟通协调

施工前，建设单位和施工方必须与隧道业主单位和隧道管理所建立畅通的信息沟通渠道，将施工组织计划、设备、人员进场安排等情况及时与隧道管理方沟通，并将工程实施中遇到的问题和工程进展情况及时通报，以便相互间掌握信息，及时根据工程进展情况做出相应的调整，保证施工安全、有序地进行。施工时，工程人员必须熟悉图纸的各项内容和要求，对施工现场进行实地勘察，并对施工队伍进行技术交底。

3.1.1 漏缆的安装

漏缆又称为泄漏电缆，其结构与普通的同轴电缆基本一致，由内导体、绝缘介质以及开有周期性槽孔的外导体三部分组成。电信号的能量通过电缆槽孔向外辐射，以达到向外传播无线电波的目的。漏缆的信号覆盖均匀，适合隧道等狭小空间的覆盖。对于漏缆安装的位置，在项目设计阶段就需要和隧道管理方进行沟通，确定合理的安装位置，以确保工程实施后能够在隧道内获得均匀稳定的覆盖场强。

在整个调频广播信号补点覆盖工程中，漏缆施工是非常重要的环节。漏缆施工的质量在整个工程施工中尤为重要，不规范的施工会导致无线信号的功率损耗过大，甚至信号中断。施工中，一定要避免出现漏缆扭曲、接头密封防水处理不当、野蛮施工以及漏缆在地上长距离拖拉等现象[3]。

3.1.2 直放站的安装

隧道内环境恶劣，大量灰尘严重威胁设备的安全运行。直放站选用主动式散热、密封性良好的户外专用设备[4]。隧道左右洞之间的横洞是直放站理想的安装位置，便于施工和设备的参数调整。直放站的安装位置决定了隧道内是否可以合理规划直放站的数量和漏缆的长度，同时提高覆盖质量。直放站必须通过电源进行取电，直放站就近取电可以节约成本，同时可以避免因电源线过长导致输入电压过低的问题。

3.1.3 隧道管理处到隧道的管沟

合理利用管沟，可以提高资源的利用率。隧道覆盖的光传输系统是利用光纤传输损耗小、布线方便、适合远距离传输的特点，将光缆沿着隧道管理所到隧道之间的管沟进行敷设，将隧道广播前端的信号传送到隧道横洞的直放站。

3.2 设备安装与调试

3.2.1 隧道广播前端信号源安装

隧道广播前端信号源是整个系统的关键设备。隧道广播系统的信号源处理是根据设计要求对指定的节目内容进行接收和转发。转发输出的信号不能对调频频带外的其他频段产生干扰。

3.2.2 功分器的安装

对于横洞互通的上行隧道和下行隧道，安装在人行横洞内的直放站，可以采用一分四功分方式，可以有效提高隧道覆盖的场强均匀度。直放站安装在人行横洞内，也便于维护人员进行维护。

3.2.3 光纤直放站的安装

光纤直放站具备完善的远程监控与管理功能，可以通过PC，PAD 及手机对设备进行监控，并对设备的工作模式及参数进行配置。通过高效的远程访问，可以极大地减少现场调试时间，提升施工效率。而且，后台技术人员可以在远端直接协助现场施工人员进行调试，有效提升调试效率。

3.3 施工安全

隧道内施工需要占道作业。深圳的道路通行压力特别大，为避免因施工造成道路拥堵和其他安全事故，确保道路安全畅通，熟悉交通部门占道作业的相关管理规定，如何进行封路作业是施工人员必须补的一课，这也是工程顺利实施的保证。为了降低施工对车辆通行的影响，隧道施工一般选择在夜间0∶00—5∶30 之间进行施工作业。

夜间封路时，需严格按照交通安全设施的设置规定进行作业。一般情况下，作业区分为预警区、上游过渡区、缓冲区、工作区、下游过渡区以及终止区六部分。

占道作业区时，为确保施工人员和车辆的安全，现场施工人员必须服从交警管理，施工开始和结束时必须及时与现场管理的交警进行沟通。施工人员进入施工现场必须穿反光背心，施工现场的照明、警告标志等安全防护设施严格按照相关规定进行设置，避免出现安全事故；工程车辆需要临时停靠在路肩时，必须加放警示标志。严格的现场管理，才能最大限度地保证工程的顺利实施。

3.4 施工效率

为了缩短隧道内覆盖系统安装与调试的工作时间，系统首先安装调试远程监控与运维管理系统（包括移动端），这样在后续的安装工作中，技术人员可以借助网络和移动终端安装剩余子系统，有效地提升后续安装调试的效率，大幅度降低道路与隧道内占道作业的时间。施工现场人员与后台技术人员可以开展交叉作业，实现现场人员安装与后台技术人员调试设备并行作业。同时，采用这样的施工方式，后台技术人员发现问题后可以及时反馈给现场人员进行处理，大幅度降低占道作业时间。

3.5 广播覆盖测试

为了检验隧道覆盖的实际效果，需要对隧道内播出的各频率调频广播节目进行覆盖场强测试，对收听到的节目信号进行主观评价。在测试时，使用无线电信号测试仪或场强测试仪器对隧道内进行逐点测试，并用收音机对主观效果进行收测。

在实际验收测试时，接收到的调频广播节目信号应该清晰、流畅。

受地形地貌影响，个别隧道前端的接收电平较低，在工程实施中，可以通过租用光纤解决前端信号接收质量问题。

3.6 工程资料管理

做好工程资料管理是整个项目验收的重要内容。整个项目实施过程中的文件资料、工程施工档案等必须及时地收集整理、妥善保管并做好归档管理。对技术资料、物资物料、验收资料，按施工顺序进行全过程监督，保证施工资料的真实性和完整性[5]。

4 结语

调频广播信号在隧道内的覆盖效果，与隧道的类型、隧道的长度等有关。隧道的长度对信源的选取、信号的覆盖方式有重要的影响。公路隧道广播信号补点覆盖是一个系统性工程，在项目实施中会遇到很多实际问题，需要考虑的问题也比较多。除了制定技术方案，做好设备选型、施工组织等方面以外，熟悉交通部门相关的政策法规，了解行业的规范，做好跨行业的沟通协调等等，都是保证工程顺利实施的重要环节。

隧道广播信号补点覆盖系统的建设，是城市应急广播信息发布平台建设的重要组成部分。在隧道内发生突发事件时，驾乘人员能够通过车载收音机快速地获取相关信息，在应急广播的指引下有序撤离或等待救援，能够满足隧道管理人员应急指挥、调度的需要，是公路隧道应急管理处置手段不可或缺的选择。

建议交通部门将隧道广播补点覆盖系统作为一个建设标准，纳入隧道机电系统统筹规划，预留隧道广播接口，可以避免重复投资。同样，地下停车场等封闭空间也应将广播补点覆盖系统作为一个建设标准一并考虑。