智能化无线电监测管理平台系统建设的思考和探索
时间：2022-12-04 21:45:02 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
◆马家凯
（云南省德宏州无线电监测中心 云南 678400）
十三五期间，各地方无线电部门按照《国家无线电管理十三五规划》的指导和要求，持续加大对无线电监测网的建设，大部分地区对不同厂商的监测系统进行了整合，实现了异构网络的连接和互操作，具备了监测设施全网联合协同作业能力，逐步建成无线电监测管理一体化平台系统。一些地区在一体化平台的基础上，对实现平台系统智能化进行了探索建设，但由于无线电监测行业受众面小、市场占有率低，流入领域的资金和技术相对较少，使得无线电智能监管的一些关键技术的突破进程缓慢。现阶段很多已建成的智能化监管项目还未实现真正的智能化，以德宏州边境智能化监管平台项目为例，此项目通过原子化封装实现全州不同厂商的二类固定站、四类小型站、传感器节点、移动监测移站等异构设备接入同一个操控平台系统，使德宏结束了须使用不同厂商提供的操控平台系统启用对应固定站或设备开展监测任务的低效时代。此外，此项目系统具备监测比对预警、多站联合定位、设备运行监控等半智能化功能，一定程度上提升了信号监测和设备管理的效率，但随着德宏监测网覆盖率的不断提升，部署实施监测的站点和设备数量相比几年前也增了数倍，随之带来的监管工作压力也急剧增加，即便是具备一体化和低程度智能化水平的监测管理平台也难以满足监管工作的现实需求。
（1）提高监测效率的必要
一体化监测管理平台实现了异构设备集成操控，但工作人员利用一体化平台开展无线电监测任务仍处于传统的操作模式上，即实施人员根据不同的监测任务启用对应的系统功能模块，设置对应的扫描参数，调用一个或多个站点设备对指定的频点或频段的信号强度、信号带宽、时间占用度、频段占用度等进行测试、统计和分析。从开始实时监测直至得出监测结果的过程中，监测人员还需要进行不少的参数设置、数据导出、数据统计以及数据分析筛选等人工操作，而智能化监测管理平台能够根据用户的任务需求设置，自行进行测试、分析、统计等，得出以工作需求为导向的数据和结论，例如监测月报表、专项监测报表、电磁环境测试报告等均可由系统自行完成，不仅减少大量的人工投入，而且节省了时间成本，对监测工作效率的提高是显而易见的。
（2）提高打击非法用频时效性的必要
智能监测管理平台系统的核心功能是智能预警预判功能。当系统进行日常监测任务时，能够自行发现电磁环境异常情况，同时快速比对、分析、甄别异常信号，形成系统初步判定，并第一时间将初步判定情况推送给监测人员进行人工判定，进而采取相应的措施处理异常情况。智能化监测管理平台的预警预判功能使无线电监管部门对异常信号的发现由相对被动转变为高效主动，能够极大提高地区排查处理航空通信干扰、黑广播、伪基站、重大会议活动电磁环境隐患等非法用频行为的时效性。
（3）精准管理监测设施的必要
无线电监测管理工作高度依赖于监测设备，设备的正常运行是开展一切监测任务的最基本保障。智能化监测管理平台系统能够实现对入网监测设施的实时监控管理，以解决入网设施不断增加所带来的运维压力增大的问题。当设施出现故障时，系统能够自行对设施的通网、通电、设备故障等情况进行诊断，如是通过重新启动就能解决的问题，比如监测接收机、网络交换机等设备卡顿问题，系统能够自行对设备进行远程重启解决故障，如是网络、电路、设备硬件问题，系统则通知监测管理人员求助承包运营商进行第一时间排查处理。有针对性的处理故障不仅提高了故障排除的效率，也很大程度减少运维上人力、财力的投入，实现对监测设施的精准维护管理。
（4）公众服务宣传的必要
智能化的监测管理平台系统具有对电磁环境数据的自行分析、统计、梳理功能，为地区空间频谱资源使用情况数据可视化提供便利基础，平台系统产生的可视数据和无线电部门提供的宣传内容通过对外显示屏从多个维度向公众展示信息，让公众了解地区频率资源分配和使用发展的状况、无线电部门干扰查处和专项整治工作成绩、无线电政策法规、设台办理手续、关系民生的无线电科普知识等。既能提升无线电部门对公众服务的水平，又能增强公众依法依规使用无线电的意识。
十三五时期，全国各省、市已经对监测网进行了大幅度的升级改造，在不断增设监测站点的同时，一些运转速度慢、监测数据误差大的站点设备逐渐被更替，这为智能化监测管理平台系统的建设提供了坚实的硬件基础。近年来，本人通过实践和学习，对本地区和其他一些地区的无线电监测平台系统进行了一些了解和研究，结合工作实际，从平台系统模块设计、软件系统要求、数据中心要求及配套设施要求几个方面，对如何建设智能化监测平台系统进行一些方向性的思考和探索。
3.1 平台系统模块设计
智能化监测管理平台系统可由监测站（设备）、数据中心、监测业务分析系统、监测预警分析系统、公众展示系统及设备监测管控设备等模块部分组成。如图1所示，监测站（设备）接收到的信号数据和设备运行数据传输到数据中心进行处理保存，监测预警分析系统第一时间对存储到数据中心的原始数据进行调用分析，发现信号异常情况形成初步判定并交由人工判定处理，发现设备运行异常则启用设备监测管控系统进行预处理，若系统自行处理不了，则通过预警系统通知工作人员进行人工处理；
公众展示系统可以根据无线电宣传的需求，向数据中心调用可直接运用的数据，将可视化的数据呈现给公众；
监测业务分析系统则根据人工设定的具体监测业务需求，对从数据中心调用的监测数据自行统计、分析、计算，自动形成结果，例如监测月报、监测季报、专项监测报表、电磁环境测试报告等。经各系统模块处理产生的可用数据均可回存至数据中心，以供无线部门调取运用和资料存档。
图1 平台系统模块设计
3.2 软件系统要求
（1）具有自动识别信号的能力。实现无线电监测管理平台系统的智能化，关键在于实现其软件系统自动且精准识别信号的能力。对无线电信号的识别，包含对其中心频率、带宽、强度、调制方式、解调内容等的识别，非智能化监测系统需要依赖复杂的人工特征提取以满足对信号的全面识别需求。智能化监测管理软件系统识别信号的模式可以是这样，首先系统软件结合算法和频谱图精确计算出一个信号的实际占用带宽，根据带宽和起止频点计算出信号的中心频率，根据带宽数值自动选择同带宽数值或相近带宽数值的信号解调模式进行解调，解调成功即得出信号的类型和内容。例如，监测到的信号带宽为250KHz左右，则优先选择调频广播信号的解调模式进行解调。
（2）具有比对台站数据库的能力。将实时监测到的信号数据及时与台站数据库进行比对，是智能化的监测管理平台软件系统必须具备的功能。按照无线电管理行政许可的要求，从开路监测上来说，比对的内容包括是否在库、中心频率是否偏离、带宽是否超范围、信号强度是否超标准等方面，比对的结果可以直接作为无线电管理部门行政执法的依据。
（3）具有及时通报异常情况的能力。监测系统软件要具备开源、安全的无线接口，可以适配不同类型的便携式无线通讯设备，可以是专用的手机或带显示屏的接收器，使监测管理平台系统把自行发现的异常情况及时推送给持有无线通讯设备的监测人员，使其第一时间知晓情况并采取措施应对处理，从而提高无线电监管工作的时效性。
3.3 数据中心要求
（1）全面类型的数据存储。智能化监测管理平台系统的数据中心要具备对监测原数据、监测处理数据、异常预警数据、结论性数据、设备运行情况数据等多类数据存储的能力，数据的形式要包括文字、表格、图片、语音、视频等数据形式，以满足无线电监测管理部门对数据应用的不同需求。
（2）数据预处理功能。同类型监测任务，在设备监测参数设置一样的条件下，数据中心应具有对不同厂家、不同类型的监测站或设备产生的原始监测数据进行格式统一的功能，规范且统一格式的数据便于分类归档存储，提高数据调用的效率；
设备故障、系统故障、网络故障等因素会导致异常监测数据或重复数据的产生，数据中心要具有对数据进行筛选和过滤的功能，清除异常数据和重复数据，以便节省数据中心的存储空间。
（3）数据存储容量要求。长年累月运行的设备和系统将产生大量的数据，不管是原始监测数据还是各系统模块分析加工后的数据，都是需要长期完整保存的，所以数据中的存储容量要达到或高于需求标准。做一个粗略的计算，以1台工作频率范围为30～6000MHz的设备为例，连续工作1个月大约可产生20GB的监测数据，1年产生的监测数据量约为20×12=240GB，各系统模块处理产生的数据估计为160GB，合计1年的数据量约400GB，长期储存按10年计算约为4TB，考虑到为保障数据中心运行顺畅，需要预留25%的存储空间，那么数据中心要为1台设备的原始监测数据及系统处理产生的数据提供4×（1+25%）=5TB的长期存储容量。根据上述估算，如果监测网含40台设备，那么长期存储容量至少需要达到200TB。
（4）配套设施要求。
智能化监测管理系统相比一般的监测管理系统更为复杂，其相关配套设施也要求更为完备，性能更为优越和稳定。在网络方面，不仅要求监测数据的传输速率达到一定程度，数据传输损耗足够低，同时网络安全和密保等级要达到国家要求的级别；
在供电方面，设备和平台系统的供电要采用市电和UPS蓄电池结合供电模式，UPS蓄电池容量要根据设备和平台系统的电量功耗进行配备，保障市电断供情况下可支持48小时不间断蓄电池供电；
在环控方面，设备机房和网络机房要配置环境监测控制设备，对室内温度、湿度等进行实时监测管控，保障相关设备在适宜的环境下工作。
在信息技术领域里，目前的无线电监测行业总体上仍处于弱势地位，智能化监测管理平台系统建设的探索和推进，更需要企业和无线电部门进一步深化合作，结合信息时代发展趋势和监测管理机构工作需求，不断突破监管系统在监测运行自动化、数据分析精准化、结果处理规范化等方面的关键技术上的瓶颈，加快实现无线电监测管理全面智能化。
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