基于SSM框架與嵌入式系統的農村應急廣播系統設計

龔夢星，劉 波,2,3，黃天天，龍文智

（1. 湖南農業大學信息科學技術學院，湖南 長沙 410128；2. 邵陽學院湘西南農村信息化服務湖南省重點實驗室，湖南 邵陽 422000；3. 湖南省農村農業信息化工程技術研究中心，湖南 長沙 410128）

基于SSM框架與嵌入式系統的農村應急廣播系統設計

龔夢星1，劉 波1,2,3，黃天天1，龍文智1

（1. 湖南農業大學信息科學技術學院，湖南 長沙 410128；2. 邵陽學院湘西南農村信息化服務湖南省重點實驗室，湖南 邵陽 422000；3. 湖南省農村農業信息化工程技術研究中心，湖南 長沙 410128）

隨著湖南國家農村農業信息化示范省綜合服務平臺與農村物聯網基礎平臺的運行,對農村文化宣傳陣地提出了新的要求。為了適應這一要求，提出一個基于SSM框架與ARM9嵌入式系統的農村應急廣播系統。本系統具有可尋址和應急發布信息功能，可以遠程開關單個或者多個村的廣播，廣播終端能按“節目播出單”獨立完成播放、轉播等多項任務，系統管理軟件可以實現省、市、縣應急廣播的聯網播出和管理，也可以與各地“一鍵式”應急發布系統平臺聯網運行。通過近兩個月的測試與試用，本系統基本滿足當前農村文化宣傳的要求。

農村應急廣播系統；可尋址廣播；SSM框架；嵌入式系統

0 引言

農村應急廣播系統是廣播電視公共服務體系建設的重點工程，是我國大力推進的民心工程、小康工程，作為國家及省提出的逐步提高農村現代治理能力的重要途徑，在突發事件應急體系中承擔著重要的應急信息告警、發布的重要職責[1]。

目前傳統的農村廣播都以無線調頻廣播為主，但無線調頻廣播覆蓋性較低，且面臨頻率資源不足，音頻可靠性差，尤其在山區傳輸質量不高，投資大等缺點。針對當前湖南省農村農業信息化建設及農村文化宣傳陣地建設的需要，滿足農業信息化建設村村響的建設要求，提出了一種新的農村應急廣播系統，它主要由應急廣播制作播發平臺、應急廣播調度控制平臺和應急廣播傳輸覆蓋網組成，實現基于移動互聯網的廣播系統，解決了三個問題：三網融合下，農村廣播如何建設的問題；制播分離方式解決新聞導向問題；可尋址策略解決針對性問題。

1 國內外研究現狀

為了活躍農村文化，占領農村文化宣傳的制高點，國家非常重視應急廣播系統的建設，“農村應急廣播系統”是集農村信息發布、政策宣傳和災害預警平臺于一體的廣播系統，是廣播電視公共服務體系健設的重點工程。針對數字廣播的發展，王國裕分析了我國發展DAB的巨大潛力與可能面臨的困難[2]；針對廣播的適應性，楊建華等提出各級部門應急信號應能接入廣播系統端口，隨時擴充，以便地質災害、防汛等信息及時方便地在本系統上實時播出[3-4]；針對廣播的實現算法，吳虹、陳瑤和向坤提出了地面數字電視廣播和導航衛星信號混合定位系統中的新型定位算法[5]；針對廣播發射機失真的問題，王春生分析了數字調制廣播發射機失真補償的方法[6]；但以上研究并未解決如何打破調頻廣播無法在山區傳播的僵局，以及怎樣實現對廣播節目的制播分離，本文將對以上兩個問題進行探討。

2 系統主要組成及操作流程

本系統主要由兩部分組成：

一是硬件，主要由基于ARM9的嵌入式系統實現[7-8]，本嵌入式硬件系統需要在移動互聯網（3G，4G，GPRS，WIFI）的環境下工作，利用3G無線傳輸模塊實現廣播終端與服務器端的數據交互，包括接收控制命令、下載音頻文件、回傳采集數據等，以及利用移動通信實現電話廣播，解決廣播覆蓋率的問題；采用ARM9核心板，裝載安卓系統，開發基于java的廣播控制程序，增加短信語音播放功能，智能控制廣播節目的接收、存儲、播放和物聯網采集設備數據采集回傳等；集成FM調頻模塊，實現FM節目轉播；使用RS485串口對物聯網采集設備進行輪詢采集，減少因設備增多而造成的終端接口壓力；最后實現廣播終端按“節目播出單”獨立完成調頻廣播接收，MP3播放，電話播出，短信轉換播出，節目下載，節目存儲，終端檢測，信息回傳，功率放大等任務。

廣播智能控制終端控制結構圖如圖1所示：

圖1 終端硬件控制結構圖Fig.1 Terminal Hardware Control Diagram

二是軟件系統，主要是在Myeclipse開發環境下，采用Java開發語言，SSM（Spring+SpringMvc+ Mybatis）開發框架[9]開發智能廣播管理系統，后臺數據庫存儲[10]采用MySQL數據庫對系統進行構建。

本應急廣播系統是基于移動互聯網平臺實現廣播節目的制播分離，主要根據各個鄉鎮的需求錄制節目，并將節目的音頻文件存儲于服務器端。廣播終端里的無線傳輸模塊不斷的通過傳輸協議向服務器發送請求數據包，當服務器搜索到來自廣播終端的請求數據包，通過FTP技術將MP3音頻文件傳輸到指定的廣播終端，在“節目單”的控制下將音頻信號傳送至廣播終端的功放模塊通過音頻變壓器進行播放。其操作主要工作流程如下：

圖2 系統工作流程圖Fig.2 System Flowchart

應急系統的所有廣播終端都按“節目播出單”播出節目，編輯“節目播出單”是廣播管理員進行廣播的重要步驟。系統設置“節目播出單”只能由上級或下級廣播管理員中的某一個進行編輯，上級廣播管理員可向下級廣播管理員發送播出公告，要求下級廣播管理員執行播出要求，廣播獲取管理員編輯的節目單后按時間段獲取節目單并播出。

節目播出單編輯流程時序圖如下：

應急工作流程時序圖如圖4所示：

系統應急流程是指管理員可通過農村應急廣播軟件系統編輯“緊急播出單”，令應急廣播暫停現有播放工作立即播報應急廣播。“緊急播出單”的編輯操作是通過系統服務器向相應廣播終端發送“下完即播”的短信命令，廣播終端收到短信命令后會自動從系統下載節目進行播出。該命令與原有“節目播出單”不沖突。“緊急播出單”編輯好后，必須向廣播終端發送重啟指令，廣播終端才會按照“緊急播出單”的設置進行播出。

管理員可使用手機發送緊急廣播，手機發送緊急廣播有兩種方式：發送文字信息轉語音播放、撥打電話語音通話直接播放。發送文字信息：已授權手機將編輯好的文字信息發送至廣播終端的電話號碼，可群發，廣播廣播終端接收到指令后自動將文字信息轉換成語音播放三次，系統不能識別英文單詞但能識別字母，遇標點符號將停頓一秒。撥打電話語音通話：授權手機撥打廣播廣播終端的電話號碼，系統會自動接通，接通后廣播廣播終端會進行實時廣播。

圖3 節目播出單編輯時序圖Fig.3 The Programme Broadcasts The Sequence Diagram

圖4 軟件系統應急流程時序圖Fig.4 The Software System Emergency Sequence Diagram

圖5 手機端應急流程時序圖Fig.5 The Phone Emergency Sequence Diagram

由于我國的應急廣播發展較晚， 現有的各種公共廣播系統都難以滿足全省組網，應急操作智能化、網絡化以及傳輸容量大、傳輸質量高等要求，而基于移動互聯網的應急廣播傳輸系統是一種基于IP技術的純數字傳輸的廣播系統，可以實現全省乃至全國組網。在相同省份的同一時間內可以提供數百個節目內容的播放和存儲，徹底解決了傳統廣播系統節目單一、無法管控等問題。

圖6 系統管理流程圖Fig.6 System Management Flowchart

通過以上應急廣播管理流程，各級應急廣播機構既能獨立管理控制、整體播放和個性化播放，又能由系統終端管理員統一管理控制和播放，一旦出現自然災害及其它緊急情況，還能立即成為應急指揮中心。

3 應急廣播系統設計

系統框架圖如圖7所示。

本農村應急廣播系統主要是將音頻信號和控制命令分開，通過FM廣播和解碼本地MP3音頻文件傳輸音頻信號。在硬件方面：利用ARM9芯片、安卓系統進行廣播智能控制，能控制廣播節目的接收、存儲、播放和物聯網采集設備數據采集回傳等。在軟件方面：在linux服務器上搭基于web的智能應急廣播管理系統，實現終端設備管理、控制命令及節目資源的發送，完成對廣播系統的控制。

圖7 ER概念模型圖Fig.7 E-R Diagram

圖8 系統框架結構圖Fig.8 System Skeleton Diagram

4 系統測試

4.1 運行硬件環境

系統服務器是“智能應急廣播管理系統”管理軟件的載體，應采用低噪聲服務器，雙CPU配置，適用于高性能計算（HPC），Web服務，基礎架構滿足橫向擴展，可應用于備份服務器和程序開發服務器等多種應用環境。

4.1 運行軟件環境

在linux服務器上搭建基于web的智能應急廣播管理系統，后臺數據庫采用MySQL數據庫存儲數據。

系統運行效果圖如圖8所示。

5 結論

該農村應急廣播系統將3G技術引入至廣播系統技術中，利用現有移動通訊網的寬廣覆蓋率打破調頻廣播無法在山區傳播的僵局，在服務器端增加流媒體推送軟件，采用制播分離方式，廣播節目以數據流的方式傳送;緊急情況出現后，利用WCDMA網絡制式的電路交換服務實現緊急廣播以強制性的方式在各個廣播終端播出。解決了目前傳統的農村廣播的大多數缺失，針對原有硬件廣播終端下載速率慢的缺點，利用FTP文件傳輸協議來實現文件傳輸，極大地改進了廣播終端獲取音頻文件的速率，進一步提升了農村應急廣播系統的實用性，同時此系統實現了省、市、縣應急廣播的聯網播出和管理，管理員能通過服務器上的智能應急廣播管理系統軟件與手機短信控制廣播終端，構建農村公共服務體系，實現了各地“一鍵式”應急發布系統平臺聯網運行，對農村發布緊急預警有著積極意義。

圖9 運行實效圖Fig.9 Running Results Diagram

[1] 關成亮, 柯偉. 基于TS+RDS+IP的多通道農村應急廣播系統研究與實現[J]. 中國有線電視, 2016, 02: 155-157.

[2] 王國裕, 張紅升, 陸明瑩. 我國數字廣播的發展方向[J].科學通報, 2014, (23): 2320-2327.

[3] 楊建華. 村級應急廣播設計與實現[J]. 科技傳播. 2015, (06): 110-111.

[4] 李仁德. 農村應急廣播系統建設方案探討[J]. 中國有線電視, 2014, (11): 1302-1305.

[5] 吳虹, 陳瑤, 向坤等. 地面數字電視廣播和導航衛星信號混合定位系統中的新型定位算法[J]. 新型工業化, 2012, 2(4): 37-43.

[6] 王春生. 淺析數字調制廣播發射機失真補償的方法[J]. 軟件, 2013, 34(5): 139-140.

[7] 簡獻忠, 徐林, 郭強等. 基于ARM9和FPGA的嵌入式高速同步采集儀[J]. 微計算機信息, 2011, (02): 23-25, 22.

[8] 史殿峰, 肖衛鋒, 孟凡超. 基于ARM 及嵌入式操作系統的電力通信管理機設計[J]. 軟件, 2014, 35(7): 18-22.

[9] 李洋. SSM框架在Web應用開發中的設計與實現[J]. 計算機技術與發展, 2016, 26(12): 190-194.

[10] 曾霖. 基Web數據庫的數據庫挖掘技術探究[J]. 軟件, 2013, 34(2): 58-60.

微軟進攻細分硬件市場 搶走蘋果筆記本電腦客戶

彭博社周三發文稱，微軟在本周二發布了一款全新的輕薄筆記本電腦，這是自從2014年納德拉擔任CEO以來，微軟銳意創新，發力進攻細分硬件市場，研發新產品類別的結果，而與此同時，蘋果在筆記本方面缺乏創新，久久沒有推出新產品，被微軟奪走了客戶。

以下是文章全文：

從大約三年前開始，微軟Windows和設備部門高級副總裁特里-邁爾森（Terry Myerson）多次在跟微軟董事會、高管和他的團隊開會時展示這樣一幅幻燈片：在一個坐滿大學生的教室里，人人都在使用蘋果產品。邁爾森要傳達的信息很簡單。那就是，微軟需要做出徹底的改變，否則很有可能會輸給長期競爭對手蘋果，失去下一代客戶。

本周二，微軟發布了一款可以跟蘋果產品媲美的輕薄筆記本。這款設計優美的筆記本搭載微軟最新的操作系統Windows 10 S，開機只需數秒，是微軟Surface品牌下的又一力作。邁爾森對這款產品寄予厚望，希望依靠它說服Mac電腦忠實粉絲嘗試微軟的產品。微軟此前已經推出數款頗受歡迎的Surface平板和一款一體式Surface桌面電腦。這一次，微軟將目標瞄向大學生，認為這樣一款售價1000美元的高端筆記本能滿足他們大學四年的需求，不會在畢業前過時。

這款筆記本下月開售，所以現在預測它能否大賣還為時過早。不過，它的問世這件事本身就顯示了，在過去的五年里，微軟的硬件雄心走得有多遠。但在微軟轉型之前，這樣的決定招致了一系列讓人沮喪的后果——微軟減記了近100億美元資產，解雇了數萬名員工，惹惱了合作伙伴，挫傷了投資者的信心，甚至造成了比爾-蓋茨和史蒂夫-鮑爾默之間40年的親密關系破裂。

在邁爾森和首席執行官薩提亞-納德拉的領導下，微軟有條不紊地進軍硬件業務，主要專注尚未飽和的細分市場，或者研發新的產品類別，比如，可以讓佩戴者把3D全息圖投射到周圍環境并與之互動的HoloLens“混合現實”眼鏡。微軟決定不跟戴爾、惠普和聯想等筆記本廠商搶奪市場。在上一個財年，Surface品牌為微軟帶來了逾40億美元的銷售收入。上個月，微軟第一次在君迪美國平板滿意度（J.D. Power U.S. Tablet Satisfaction）調查中名列榜首。微軟硬件營銷主管優素福-邁赫迪（Yusuf Mehdi）說：“在過去兩年里，我們不停地增長，已經壯大了很多。”不過，在硬件領域，微軟是后來者，目前還未能完全把握硬件趨勢。根據上周發布的數據，微軟硬件季度銷售額未能達到預期目標，原因是Surface銷售額下滑了26%。微軟早已預測到，由于Surface Pro系列比較長時間未更新，其銷售額會下跌。但其下滑程度比微軟高管預測的要嚴重得多。作為計算機硬件市場的新秀，微軟需要學會最好多久更新一次產品線，降價多少來清空庫存。微軟高管們沒有太把這樣一次挫折放在心上，稱將繼續致力于研發Surface品牌筆記本和其他產品。

在微軟從一家軟件廠商變身為硬件廠商的同時，蘋果在筆記本方面裹足不前，缺乏創新。相對于風光無限的iPhone，Mac筆記本被打入冷宮。蘋果上一次推出新MacBook Air已經是近七年前的事情了，而在上一代產品發布逾500天之后才發布最新一代MacBook Pro則受到了專業人士的批評，他們認為這款機子性能不足，太難使用。蘋果曾在開發者大會上嘲笑微軟：“雷德蒙德（微軟總部所在地Redmond），開啟你的復印機吧”，但最近不得不承認它忽視了Mac忠實粉絲，并承諾做得更好。這樣的結果可能是，微軟趁機搶走蘋果的客戶，成為一家實力強勁的硬件廠商。

在2014年2月納德拉成為CEO的時候，微軟也不清楚自己究竟該不該涉足硬件業務。14個月之前推出的Surface RT平板電腦徹底失敗了，后續發布的其他幾款產品也好不到哪里。與此同時，微軟再也不能依靠對Windows系統的壟斷賺得盤滿缽滿，因為消費者開始拋棄PC，擁抱平板電腦和智能手機。納德拉需要替微軟尋找出路，以避免被淘汰的命運。

當時，微軟硬件團隊正在準備在春季發布會上推出兩款新的平板電腦：Surface Mini和改進版的Surface Pro。納德拉告訴他們，下一個產品是要么生要么死。主管Surface產品的高級副總裁帕諾斯-帕奈（Panos Panay）說：“他要說的是，‘這款產品必須優秀，它將決定我們是進入還是退出硬件業務。’”該團隊槍斃了Surface Mini，因為它與市面上的產品差異不夠大。他們轉而注重另外一款平板電腦，即后來熱賣的Surface Pro 3。納德拉還命令他們加速研發另一個絕密項目。這個項目最終誕生了HoloLens——一個全新的產品類別。

納德拉還對公司業務進行了重大調整。首先，納德拉承認微軟2014年收購諾基亞手機部門是失敗之舉，他解雇了1.5萬多員工，減記了并購資產，并基本上退出手機業務，然后他把硬件部門的殘余部分及士氣低落的員工交給了當時已經肩負重振Windows重任的邁爾森。接著，微軟的軟硬件 工程師和設計師通力合作，打造無縫的用戶體驗。事實上，這是蘋果在幾十年前開創的理念。

微軟的工業設計師過去擠在位于立體停車場的房間里工作，現在搬進了他們自己的大樓——微軟雷德蒙德總部87號樓。在一個面積超過9000平方米的實驗室里，他們用最先進的3D打印機和計算機控制機器快速地構建產品原型，直到滿意為止。在實驗室的一側，該團隊在大小不同的頭部、手腕和身軀上測試產品原型是否符合人體工程學。這棟大樓有一個被吉尼斯世界紀錄評為“地球上最安靜的地方”的無聲實驗室——它能無比有效地吸收聲音。新的Surface筆記本電腦需要經過大量測試，因為它去掉了揚聲器孔，聲音從鍵盤里傳出來。

更早之前，一名同事建議邁爾森觀看作家和勵志演說家西蒙-斯涅克（Simon Sinek）在2009年發表的一個TED演講。這個演講的主題是，什么造就了偉大的領導者。斯涅克認為，優秀的公司知道自己要做什么，怎樣做，但偉大的公司知道為什么要這樣做。在通過網絡觀看了這段視頻之后，邁爾森問自己，微軟為什么要推出Windows。這個問題難倒了掌管微軟主要盈利和收入來源部門20多年之久的邁爾森。不過，微軟的銷售額和市場份額已經在不斷下滑，邁爾森決意要找出辦法讓Windows設備變得與眾不同。

他的團隊觀察了用戶使用其產品的方式，猜測他們的需求，最后設計出一款帶手寫筆、預裝繪圖軟件的Surface電腦（這種創新后來被蘋果納為己用）。蘋果產品在很久以前就受到創意人員的喜愛，但現在，微軟也在試圖依靠Surface Studio獲取藝術家、設計師和建筑師的“芳心”。“（我們的團隊）在Windows身上發揮出如此多的人類創造力，”邁爾森說道。新的焦點讓該團隊做出更多的設計。“從匠人的角度來看，這讓人感覺非常棒。這激發了許多新的點子，讓我們設計出許多新的產品。”

在很長一段時間，微軟的硬件產品主要是鍵盤和鼠標等外圍設備。但現在，微軟擁有多條產品線。這些產品如果不能說是革命性的，至少也是創新性的、用戶友好型的。

Surface Book采用支點鉸鏈設計，可以在任意角度保持打開狀態。它的屏幕可以取下來，單獨當做平板使用。這款筆記本的無線可選配件Surface Dial可以讓用戶輕松地調節音量，改變畫筆顏色，縮放設計圖。Surface Studio是一款高端一體式計算機，用戶可以把它的大屏幕扳下來，使其變成一張數字繪圖桌。憑借售價3000美元的HoloLens全息眼鏡，微軟遠遠地把其他試水增強現實的大公司泡在后面，盡管這款產品目前價格過于昂貴，還沒有成為大眾化產品。微軟在二合一筆記本電腦的研發工作為其與聯想等公司的合作打開了大門，有助于提高Windows系統的市場份額。

不過，微軟的產品陣容沒有包括一款拿得出手的智能手機。盡管今年的全球手機出貨量預計將達到15多億部，但微軟表示，除非它能推出一款真正不同的手機，它將滿足于成為手機市場的旁觀者。微軟營銷主管優素福-邁赫迪說：“我們不會推出一款其他人已經做過的手機。HoloLens的發明者亞歷克斯-基普曼（Alex Kipman）則表示，不管怎樣，智能手機已經成為昨日的新聞，“手機已經死了，人們只是沒有意識到這一點，”基普曼說。他深信，某種形式的混合現實設備，比如HoloLens，將會取代手機。他的這種觀點得到了蘋果的贊同。

微軟也會時不時地犯一些錯誤。在推出兩代Band手環之后，微軟決定斃掉這個項目，原因是這款設備的健身追蹤功能、性能和定價不符合市場期望。第一代Surface Book筆記本在合上之后，屏幕和鍵盤之間的空隙太大，用戶抱怨稱這導致筆記本進灰變臟。去年圣誕季，微軟選擇不更新Surface Pro產品線，蘋果趁機導致奪回部分市場份額，導致Surface平板銷售下滑，季度營收未能達到預期。與此同時，邁爾森稱，納德拉敦促該部門創造更多的銷售額和利潤。

微軟的硬件團隊對微軟硬件業務的前景持謹慎樂觀的態度。這些新產品“受到了喜愛”，帕奈說。但是，“我是懷著謙虛的態度跟你說這些話的。你要知道，我也經歷過的微軟資產減記，我還是在站在臺上發布Surface RT的那個人。”

——轉自互聯網

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

湘西南農村信息化服務湖南省重點實驗室開放基金課題(XAI20150326)，湖南省科技廳重點項目(2015NK2145，2016NK2118)，2014湖南省教育廳科研一般項目(14C0542)，2016年度湖南農業大學“大學生創新性實驗計劃項目(XCX16094)，2016年湖南農業大學團委科技創新立項項目(自科類2016ZK15) 資助

龔夢星(1996-)，女，湖南岳陽市人，學士，方向：物聯網工程；黃天天(1992-)，女，湖南省株洲市人，碩士研究生，方向：計算機應用、農業物聯網。

劉波(1969-), 男，湖南省常德市人，工學博士，湖南農業大學物聯網工程系主任，副教授，碩士生導師，中國計算機學會高級會員，方向：軟件工程、數據庫技術、物聯網技術、農業信息化。

本文著錄格式：龔夢星，劉波，黃天天，等. 基于SSM框架與嵌入式系統的農村應急廣播系統設計[J]. 軟件，2017，38（5）：43-48