基于云平臺(tái)的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

摘要：隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，特別是云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，為應(yīng)急廣播系統(tǒng)創(chuàng)新提供新的可能性。本文致力于設(shè)計(jì)一個(gè)基于云平臺(tái)的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急廣播系統(tǒng)，旨在提高應(yīng)急管理效率和響應(yīng)速度。系統(tǒng)通過集成先進(jìn)的云存儲(chǔ)和云計(jì)算技術(shù)，確保信息處理高效性和系統(tǒng)可靠性。

關(guān)鍵詞：數(shù)字網(wǎng)絡(luò) 應(yīng)急廣播 云平臺(tái) 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 技術(shù)應(yīng)用

在全球化和信息化迅速發(fā)展的背景下，有效的應(yīng)急廣播系統(tǒng)對(duì)于提高公共安全管理水平至關(guān)重要。傳統(tǒng)的應(yīng)急廣播系統(tǒng)往往受限于設(shè)備和技術(shù)，難以滿足實(shí)時(shí)性和廣覆蓋的需求。云平臺(tái)技術(shù)的引入，為解決這一問題提供新的解決方案。它不僅有助于優(yōu)化數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)過程，其高度可擴(kuò)展性和靈活性也有助于提升應(yīng)急廣播系統(tǒng)響應(yīng)速度和可靠性。

一、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)字網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急廣播系統(tǒng)的硬件架構(gòu)包括服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和終端廣播設(shè)備等幾大組件。

服務(wù)器選擇高性能服務(wù)器作為系統(tǒng)運(yùn)行的核心，服務(wù)器配置需包括至少32核心的處理器和128GB的RAM，確保數(shù)據(jù)處理的高效性。服務(wù)器的冗余設(shè)計(jì)也非常關(guān)鍵，建議采用2+1的冗余方式，以保證系統(tǒng)在硬件故障時(shí)仍能持續(xù)運(yùn)行。[ 1 ]

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用NAS（網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)）和SAN（存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）的組合，不僅保證存儲(chǔ)的大容量和數(shù)據(jù)的安全性，還能實(shí)現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)恢復(fù)。存儲(chǔ)設(shè)備配置SSD硬盤，提供每秒數(shù)GB的數(shù)據(jù)讀寫速度，以應(yīng)對(duì)大量數(shù)據(jù)的快速存取需求。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必須支持高速互聯(lián)網(wǎng)連接和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)交換，使用至少10Gbps的以太網(wǎng)交換機(jī)和路由器，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚俾屎头€(wěn)定性。終端設(shè)備包括但不限于各種類型的廣播喇叭、數(shù)字顯示屏和移動(dòng)終端接收設(shè)備。這些設(shè)備需要具備防水防塵的能力，能適應(yīng)戶外及惡劣環(huán)境使用。廣播喇叭應(yīng)覆蓋頻率范圍至少為300Hz至10kHz，保證聲音清晰可辨。[ 2 ]

2.軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

軟件架構(gòu)方面，系統(tǒng)采用分層設(shè)計(jì)理念，主要分為數(shù)據(jù)層、服務(wù)層和應(yīng)用層三個(gè)部分：數(shù)據(jù)層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理，使用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）來處理和存儲(chǔ)各類數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫選擇PostgreSQL或MongoDB，以支持大數(shù)據(jù)量處理和高并發(fā)訪問。[3]服務(wù)層包括核心業(yè)務(wù)邏輯處理模塊，如信息收集、處理、審核和廣播發(fā)布等功能。服務(wù)層使用Java或Python編寫，利用多線程和異步處理技術(shù)，提高處理效率。應(yīng)用層為用戶提供交互界面，包括系統(tǒng)管理端和客戶端應(yīng)用程序。

（二）主要功能模塊

1.實(shí)時(shí)信息采集與處理

實(shí)時(shí)信息采集與處理模塊包括多種類型的傳感器，如氣象傳感器、地震監(jiān)測(cè)儀、交通流量監(jiān)控器等。這些傳感器能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控環(huán)境狀態(tài)，數(shù)據(jù)采集頻率可達(dá)每秒鐘數(shù)百次，確保信息的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。例如，氣象傳感器能夠監(jiān)測(cè)溫度、濕度、風(fēng)速等參數(shù)，精度達(dá)到±0.5℃、±3%RH、±0.1 m/s。

采集的數(shù)據(jù)通過高速網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街醒胩幚矸?wù)器。服務(wù)器配置高性能CPU（如Intel Xeon處理器），至少16核心32線程，以及高速內(nèi)存系統(tǒng)（例如256GB DDR4 RAM），確保能夠處理大量數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理軟件采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，能夠進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)分析和處理，如數(shù)據(jù)清洗、格式化、異常檢測(cè)等。

2.應(yīng)急廣播消息的自動(dòng)發(fā)布

應(yīng)急廣播消息的自動(dòng)發(fā)布模塊負(fù)責(zé)在確認(rèn)需要發(fā)布消息時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行廣播，確保信息能夠迅速且廣泛地傳播到受影響的區(qū)域。

一旦接收到需要廣播的警報(bào)信號(hào)，系統(tǒng)將自動(dòng)從預(yù)設(shè)的消息模板中選擇適當(dāng)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整和生成。消息內(nèi)容根據(jù)事件的類型和緊急程度進(jìn)行定制，確保信息的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。廣播消息通過多渠道發(fā)布，包括但不限于無線電波、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等。終端設(shè)備包括地面廣播站、移動(dòng)車載廣播系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)廣播平臺(tái)等。

二、云平臺(tái)技術(shù)在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急廣播系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）云存儲(chǔ)解決方案

在云平臺(tái)上，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全性是優(yōu)先考慮的重要方面。在應(yīng)急廣播系統(tǒng)中，可以幫助系統(tǒng)采用多重安全措施來保護(hù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)傳輸過程，可以通過SSL/TLS加密技術(shù)進(jìn)行加密，確保數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸?shù)陌踩浴Ｔ诖鎯?chǔ)層面，采用AES-256加密算法對(duì)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，有效防止未授權(quán)訪問。[ 4 ]

云存儲(chǔ)解決方案還為系統(tǒng)提供高速數(shù)據(jù)訪問和有效的數(shù)據(jù)恢復(fù)機(jī)制。系統(tǒng)使用SSD存儲(chǔ)陣列以支持高IOPS（輸入/輸出操作每秒）和低延遲訪問，確保在緊急情況下可以迅速讀取數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)恢復(fù)方面，云平臺(tái)采用冗余存儲(chǔ)策略，如RAID 6或更高級(jí)的分布式冗余存儲(chǔ)技術(shù)，即使在多硬盤同時(shí)故障的情況下，也能保證數(shù)據(jù)的完整性和可用性。

（二）云計(jì)算優(yōu)勢(shì)

云計(jì)算平臺(tái)的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是其出色的系統(tǒng)可擴(kuò)展性。應(yīng)急廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)為按需擴(kuò)展，能夠根據(jù)實(shí)際需求增加或減少資源。在用戶量急劇增加或數(shù)據(jù)量激增的情況下，云平臺(tái)可以自動(dòng)調(diào)配更多虛擬服務(wù)器和存儲(chǔ)資源，以應(yīng)對(duì)增加的負(fù)載。

在資源管理與優(yōu)化方面，云計(jì)算提供高效的資源利用率和成本控制。通過虛擬化技術(shù)，云平臺(tái)能夠確保硬件資源得到最大化利用，降低能源消耗和操作成本。此外，云平臺(tái)的負(fù)載均衡功能能夠自動(dòng)分配用戶請(qǐng)求到不同的服務(wù)器，優(yōu)化資源使用并提高響應(yīng)速度。

三、基于云平臺(tái)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急廣播系統(tǒng)的應(yīng)用

（一）城市應(yīng)急管理應(yīng)用

城市地區(qū)面對(duì)天氣災(zāi)害如臺(tái)風(fēng)、洪水等自然災(zāi)害時(shí)，基于云平臺(tái)的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急廣播系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)災(zāi)情的快速響應(yīng)。系統(tǒng)通過集成氣象監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，自動(dòng)分析可能到來的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。在發(fā)生公共安全事件，如大規(guī)模交通事故、火災(zāi)或恐怖活動(dòng)時(shí)，該系統(tǒng)也具有高效能優(yōu)勢(shì)。通過與公安、消防等部門的數(shù)據(jù)接口對(duì)接，系統(tǒng)能夠即時(shí)獲取事件信息，并迅速對(duì)公眾進(jìn)行廣播通知。系統(tǒng)中的智能算法可以根據(jù)事件的緊急程度和潛在影響，自動(dòng)優(yōu)先選擇廣播的信息和區(qū)域，有效指導(dǎo)市民避開危險(xiǎn)區(qū)域，或遵循緊急疏散路線。

（二）農(nóng)村與偏遠(yuǎn)地區(qū)應(yīng)用

在農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)，基于云平臺(tái)的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急廣播系統(tǒng)可以用于山區(qū)洪水預(yù)警或極端天氣廣播。但是在農(nóng)村與偏遠(yuǎn)地區(qū)應(yīng)用時(shí)，系統(tǒng)的部署和應(yīng)用需要考慮地區(qū)特有的環(huán)境和技術(shù)限制。例如，設(shè)計(jì)用于偏遠(yuǎn)地區(qū)的山洪預(yù)警系統(tǒng)時(shí)，常規(guī)通信設(shè)備難以全面覆蓋，系統(tǒng)可以采用低功耗寬域網(wǎng)絡(luò)（LPWAN）技術(shù)。這種技術(shù)特別適合于覆蓋廣泛且通信需求不頻繁的區(qū)域。系統(tǒng)中的傳感器部署在關(guān)鍵的水文監(jiān)測(cè)點(diǎn)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)水位和雨量，一旦檢測(cè)到潛在的洪水危險(xiǎn)，即通過云平臺(tái)分析數(shù)據(jù)，自動(dòng)向所有注冊(cè)的移動(dòng)設(shè)備和本地廣播站發(fā)出預(yù)警信息。

四、市縣級(jí)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)

（一）建立多級(jí)聯(lián)動(dòng)機(jī)制

多級(jí)聯(lián)動(dòng)機(jī)制是市縣級(jí)平臺(tái)實(shí)踐中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通過建立省、市、縣、鄉(xiāng)鎮(zhèn)四級(jí)聯(lián)動(dòng)體系，實(shí)現(xiàn)信息的快速傳遞和有效覆蓋，市縣級(jí)平臺(tái)作為中間層負(fù)責(zé)接收省級(jí)調(diào)度中心的指令，并將指令傳達(dá)到鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)平臺(tái)和終端設(shè)備，市縣級(jí)平臺(tái)與省級(jí)調(diào)度中心保持實(shí)時(shí)通信，通過高速網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息的快速同步，確保在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，能夠迅速獲取上級(jí)指令并作出響應(yīng)。市縣級(jí)平臺(tái)還與鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)平臺(tái)進(jìn)行有效聯(lián)動(dòng)，利用分級(jí)管理和權(quán)限控制，確保應(yīng)急信息能夠準(zhǔn)確傳遞到每一臺(tái)終端設(shè)備。在實(shí)際操作中，市縣級(jí)平臺(tái)可以根據(jù)事件的嚴(yán)重程度和影響范圍，靈活調(diào)整信息傳遞的優(yōu)先級(jí)和覆蓋范圍。[5]

（二）信息傳輸安全

信息傳輸安全是市縣級(jí)平臺(tái)實(shí)踐中的重要保障，確保應(yīng)急信息在傳輸過程中的完整性和保密性。為了實(shí)現(xiàn)信息傳輸安全，市縣級(jí)平臺(tái)采用多層次安全防護(hù)措施：在信息傳輸過程中，采用先進(jìn)的加密技術(shù)如SSL/TLS協(xié)議，對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中被竊取或篡改；設(shè)置嚴(yán)格的訪問控制機(jī)制，只有經(jīng)過身份驗(yàn)證的用戶才能訪問系統(tǒng)和操作數(shù)據(jù)，確保系統(tǒng)的安全性和可靠性。

五、結(jié)語

在自然災(zāi)害和公共安全事件越發(fā)頻繁的今天，基于云平臺(tái)的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急廣播系統(tǒng)展現(xiàn)其獨(dú)特價(jià)值。通過高效集成現(xiàn)代信息技術(shù)，這種系統(tǒng)不僅增強(qiáng)相關(guān)部門對(duì)突發(fā)事件的預(yù)防和處理能力，而且通過其廣泛的適應(yīng)性和靈活性，在城市和偏遠(yuǎn)地區(qū)均可實(shí)現(xiàn)有效應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]方野. 基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)急廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J].電聲技術(shù)， 2023， 47 （06）： 83-86.

[2]車輝，裘小林. 基于大數(shù)據(jù)云平臺(tái)的智慧應(yīng)急廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]. 廣播電視網(wǎng)絡(luò)， 2022， 29 （05）： 24-27.

[3]張康鋒. 廣播電視綜合監(jiān)管云平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].電聲技術(shù)， 2021， 45 （10）： 90-92.

[4]劉軍，陳遠(yuǎn)陽，謝鋒，等. 基于應(yīng)急廣播云平臺(tái)的系統(tǒng)綜合測(cè)試研究與應(yīng)用 [J]. 科技傳播， 2021， 13（08）： 109-111.

[5]王剛. 廣播電視綜合監(jiān)管云平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究 [J].電聲技術(shù)， 2020， 44 （12）： 1-3.

（作者姚道明系山東省臨沂市蘭陵縣蘭陵廣播電視臺(tái)融媒體中心編輯）

責(zé)任編輯：任雨希