公共广播系统是一项系统工程,它需要电子技术、电声技术、建声技术和声学艺术等多种学科的密切配合,公共广播系统的音响效果不仅与电声系统的综合性能有关,还与声音的传播环境建筑声学和现场调音使用密切相关,所以公共广播系统最终效果需要正确合理的电声系统设计和调试、良好的声音传播备件和正确的现场调音技术三者最佳的配合,三者相辅相成缺一不可。
在系统设计中必须综合考虑上述问题,在选择性能良好的电声设备基础上,通过周密的系统设计,仔细的系统调试和良好的建声条件,达到电声悦耳、自然的音响效果。
广播系统在校园的应用是非常广泛的,每个学校每天都需要用广播来播放广播体操/眼保健操/通知及上下课铃声等。
计算机多媒体技术的高速发展和广泛应用为校园广播系统带来了划时代的革命,校园广播系统的职能再也不局限于公共广播的功能,现代教案中英语听力教案、考试等新的需求仅靠传统的公共广播已经不能满足。
学校对于广播系统要求稳定可靠,功能强大,音质清晰,操作方便,自动播放,分点、分区控制,智能化程度高。
学校希望根椐其实际情况和具体要求量身定做,如何创造一个幽雅轻松的学习工作环境,也已被许多教育专家提了出来,让优美的音乐代替刺耳的铃声,让学生在课间听到轻松的音乐,不仅可以放松紧张的情绪,并可陶冶情操,使学生德、智、体全面发展,提供个性化设计服务。
二、工程名称
武汉市第十九中学数字调频寻址式智能校园广播系统
三、方案设计依据
本系统的设计依照下列标准进行:
1、《民用建筑电气设计规范》JGJ/45-82
2、《建筑设计防火规范》GBJ16-37
3、《厅堂扩音系统的声学特性指标要求》JGGTJ125
4、《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装》86SD566
5、《火灾自动报警设计规范》GBJ116-88
6、《火灾自动警系统施工及验收》GBJ50166-92
7、《公共广播工程费用概预算编制办法》
8、《CDKPA产品手册》
9、客户技术要求和相关建筑平面图
四、系统组成
智能广播系统的组成基本可分四个部分:
节目源设备、信号放大和处理设备、传输线路和扬声器系统。
<一)、节目源设备部分
节目源由循环放音卡座、激光唱机、调频调幅接收机、话筒等组成。
A、双卡磁带放音机主要是播放磁带或者自办录音的节目,如:
办公楼的功能介绍、业务性广播等。
B、激光唱机主要是播放娱乐性音乐或高品质的音乐。
C、调谐器主要是播放中波、短波及调频的电台广播。
D、话筒主要是日常大楼的通知和紧急广播通知。
E、紧急广播控制器主要是大楼在紧急情况下,播放紧急广播内容,用于疏散大楼里的人员。
F、多媒体音源<数字式),随着计算机技术/多媒体技术的发展,现有多种压缩格式的音频信号。
<二)、信号放大和处理设备部分
包括前置放大器、功率放大器和各种控制器<计算机/系统智能控制主机等)及音响加工设备等。
这一部分设备的首要任务是信号的放大—电压放大和功率放大,其次是信号的选择,即通过选择开关选择所需要的节目源信号。
它的主要功能是完成信号的选择和前置放大,此外还担负对重放声音的音色、音量和音响效果进行各种调整和控制的任务。
这部分是整个广播音响系统的“控制中心”。
功率放大部分的作用主要是对经过前级放大后的信号再进行功率放大,以达到能够承受负载的足够功率。
当负载超过功率放大器的额定功率,还可以把几台功放串接起来。
区域选择部分是由矩阵线路组成,它的作用是可分区域广播或全体广播。
区域选择器主要是对不同区域进行分区控制,以及发生紧急情况时,能对所有区域播放紧急信号。
系统智能控制主机可实现自动化和人性化的综合管理。
<三)、系统传输线路部分
随着智能广播系统的发展,传输线路有普通定压式<70V/100V)传输方式/CATV调频传输方式和数字网络传输方式。
根据功能要求/传输距离/资源共享等综合因素设计系统的传输方式。
普通定压式<70V/100V)传输线路虽然简单,但随着系统和传输方式的不同而有不同的要求,对礼堂、剧场等,由于功率放大器与扬声器的距离不远,一般采用低阻大电流的直接馈送方式,传输线要求用专用喇叭线,而对公共广播系统,由于服务区域广,距离长,为了减少传输线路引起的损耗,往往采用高压<定压)传输方式,由于传输电流小,故对传输线要求不高。
CATV调频传输方式和数字网络传输方式,主要是通过有线电视传输技术和网络技术实现。
<四)、扬声器部分
扬声器系统:
扬声器系统要求整个系统的匹配,同时其位置的选择也要切合实际。
要求扬声器的功率适中,以达到最佳的音效感觉。
五、智能广播设计要求
<一)、系统指标
1、声场强度
声场强度的确定与某环境下的背景噪声密切相关,参考各种不同的环境下的噪声声强表一般建筑环境一般均为25~45dB。
2、声场均匀度
声压级均匀,变化范围在±4dB左右为好。
3、可懂度
检测声音清晰程度的主观评定指标。
4、扬声器系统的性能指标
*扬声器的频率响应范围
扬声器的频率响应范围是影响系统可懂度的重要因素。
频率响应范围100~14000Hz就足以满足要求。
功放的频响范围均优于扬声器的频响特性。
*重放频率特性
扬声器如上所述在100~14000Hz范围,足以满足公共广播的频响要求。
*灵敏度
灵敏度高的扬声器的效率也高。
*额定阻抗
额定阻抗一般采用4欧或8欧。
*额定功率
又称标称功率、不失真功率,它是扬声器的正常工作功率,扬声器在此条件下可以长期工作而不致损坏,一般情况下,最大输出功率是额定功率的2~3倍。
*扬声器口径
扬声器的口径尺寸越大,则它所能承受的功率越大,输出功率也越大,低频特性越好。
*扬声器扩散角
扬声器的扩散角大小可决定扬声器的布距。
S1=2*
其中,S1:
布距参考值
H:
设备安装的吊顶高度
h:
设定的闻听高度
Q:
扬声器的扩散角
<二)、指标的确定
1、公共广播系统
公共广播系统是以听音的人能听到清晰、准确的声音作为设计目标。
其设计指标为:
室内声压级均匀
半均声压级-噪声声级+<6~10)dB;
频带在100~6000Hz,重放特性比较平直,频带外希望急剧下降;
根据前述噪声声级可确定本设计声级的平均声压级<在亚洲,噪声声级一般应增加5~10dB。
):
<闻听高度为5m);
背景音乐声级=60~70dB;
公共广播声级=65~75dB;
2、紧急广播系统
紧急广播系统是以听音的人在任何地方都能听到清晰、准确的声音作为设计目标。
根据以上分析,其设计指标为:
室内声压级均匀;
平均声压级=88~94dB;
频带在100~6000Hz,重放特性比较平直,频带外希望急剧下降。
<三)、系统设计要求
1、系统类别
设计时,每一路的终端采取并联接法,接于同一个功率放大器上的各终端<线间变压器和扬声器)的总阻抗小于或等于功率放大器的额定负载阻抗值。
即:
Z0=ZL/n
Z0=V02/W0
其中,Z0:
功放额定负载阻抗
ZL:
各终端扬声器的阻抗
n:
终端个数
W0:
功率放大器的额定输出功率
V0:
定压输出的额定电压
另外,每个终端<扬声器)的最大额定输入功率大于所需声压级的电功率的二至三倍。
即:
WL≥2~3Ws
其中,WL:
扬声器的额定功率
Ws:
所需声压级的电功率
2、扬声器的布设
根据有关标准及学校公共广播用途,喇叭的布设应满足学校的实际需要为准
3、功放的确定
功率放大器的容量按下式计算:
P=K1K2ΣP0
式中,P:
功放设备输出总电功率<瓦)
P0:
PiK,每分路同时广播时最大电功率
Pi:
第i支路的用户设备额定容量
Ki:
第i分路的同时需要系数:
业务性广播,Ki取0.7~0.8
火灾事故广播,Ki取1.0
K1:
线路衰耗补偿系数:
线路衰耗1dB时取1.26
K2:
老化系数,一般取1.2~1.4
4、传输导线
1.0mm2的导线在100V传输网中1dB压降,负载功率为200W,其传输距离可达160M。
在设计中普遍采用1.0mm2的导线为平面传输导线,采用2×1.5mm2多股平衡线为垂直传输导线。
<此为参考,实际要由负载功率及布线距离为准)
5、接地
广播控制室设置保护接地和工作接地。
对单触设置专用装置,接地电阻不大于4欧姆,对接至共同接地网,接地电阻不大于1欧姆。
<四)、主要技术要求
1、先进性
系统应具有良好的设计先进性,要求采用数字化控制管理广播系统,能够有效的实现校园广播信息的传递,控制和管理要求;系统支持背景音乐,业务广播,紧急广播和消防广播功能,扩展性强大。
2、易用性
系统应该易于使用<包括设计和修改),要求可以通过数码矩阵对整个系统进行修改和设计,采用电脑和外部控件互相使用。
系统设计者可通过操作一个很直观的、简洁的界面,设计、设定与控制整个复杂的广播音频系统。
3、可靠性
系统稳定可靠,在国内有类似工程工程如大学城,中学,小学,机场,工厂等相关公共广播领域使用稳定可靠之经验。
4、集成度
系统应具有高集成度,功能强大的优点,主控设备应该相对集中,在保证学校广播功能前提下减少不必要的外部设备,统一管理音频,具备区域群组功能,避免各种繁琐操作引起得麻烦。
5、管理及安全性
整套系统应易于管理和维护。
要求能通过数码矩阵提供简洁的、功能强大的、视窗式的控制面板和外部控制模块双重控制功能,双向控制能力支持总控制室分控室,系统的控制和管理应具有相当的安全性,避免因人为操作失误而造成不必要的失误。
6、扩展性和升级
系统应具备良好的可扩展性和升级能力,能够根据学校今后的需要实现系统的扩展和升级。
六、智能校园广播系统功能及特点
数字化调频寻址智能校园广播系统是专为学校开发的融合当今前沿计算机、多媒体、通信、单片机技术的新一代校园广播系统,具有传统定压广播不具备的独特功能、不可比拟的优点,具体功能及特点如下。
<一)、系统功能
●无人值守功能<自动开关机):
系统可自动控制主控电脑及其它设备的开关机,实现真正的无人值守。
●多路广播功能:
系统可以实现多达8套节目同时传输,完全满足教案要求,采用CATV+FM1+FM2+……FMn的频分复用共缆传输方式。
闭路电视、校园广播、FSK可寻址控制信号采用一根同轴电缆进行共缆传输。
除具有传统广播的全部功能外,每个年级还可拥有自己的频道,同时播放各年级不同的内容且互不干扰,特别适合外语听力教案及考试。
●自动播放功能:
系统由一台专用PC机作为主控计算机,同时可兼做数字节目源,学校可将校园歌曲、广播体操、眼保健操等常用曲目,存储在硬盘上,实现全自动非线性播出。
也可预先设置每周一至周日播放工作列表,自动定点定时播出上下课铃声、外语节目、音乐、广播体操、校园歌曲等,无需人工干预,即可自动播放,实现了7×24小时真正无人值守。
还可按春、夏、秋、冬季节不同设置多套作息时间表存放与系统内,根据季节不同随时调用。
通过系统中的音频矩阵可以输出多套节目源,通过系统播放和控制软件可实现手动、自动定时播放。
●可寻址功能:
CDK-8800智能寻址调频广播主机及控制软件操作简单、界面醒目、功能强大、性能稳定、可扩展至2048分区控制。
通过操作主控计算机,可自动或手动进行按年级等任意分组广播、分区域广播<如教案区、办公区,操场区),如对某一年级播放该年级外语听力教案考试节目;可做到单独控制,如对某一班级播放通知等;也可进行全校广播。
操作方便,真正实现了可寻址到点控制。
●外语听力教案、考试功能:
可将各年级外语听力教案节目直接以数字格式学校也可利用课间、饭后播放外语歌曲、英语新闻,寓教于乐,充分提高学生外语听力水平。
●自动音乐铃声、背景音乐功能:
系统内置百多首歌曲及音乐,悠扬的音乐代替高达90分贝刺耳的电铃声,上下课响起悦耳的音乐,课间响起动人的歌声;让背景音乐自动或手动播放到指定区域,使学生不再承受噪音干扰,使校园氛围更加轻松和谐,使学生在轻松的环境中学习,既陶冶了情操,又接受了艺术的熏陶。
●教室多媒体音频扩音功能:
每个教室的终端调频音箱均可实现直接与其它设备<卡座、MP3、碟机等)连接,实现本地扩音。
●无线遥控播放功能<可扩展):
将升旗及广播体操设定为自动播放往往会与学生队形排列不一致,针对学校的实际使用需求,为此我们可以增加一套广播主机遥控系统设备,在450M距离内的操场上可以遥控升旗及广播体操的播放,也可选曲,停止,暂停等,方便教案需求。
●远程分控功能:
系统可同时实现三路远程分控,如校长办公室/运动场/广播室等,需要播放自办节目或通知时,不需到广播中心可以直接到各分控点进行广播。
●教室无线扩音功能:
每个教室的终端调频音箱均具有无线扩音功能,实现无线音源扩音授课,以减轻老师的劳动强度,提高课堂教案效率。
<二)、系统特点
●高品质多路音源自动播出系统:
音源矩阵可外接多个节目源设备,并同时对多个年级<播放区域)播出不同的节目。
一台普通PC机兼容WAV、MP3、Media等不同格式输出,使校园广播节目音质发生了质的飞跃。
同时可实现手动、自动定时播放,学校可将校园歌曲、广播体操、眼保健操等常用曲目存储在硬盘上,实现全自动非线性播出,真正实现无人值守。
●独特的频分复用技术与多频点可寻址编码音箱:
闭路电视信号、多路音频信号、FSK编码控制信号采用同一根同轴电缆共缆传输,实现真正的“一线通”。
安装方便,使用简单。
对已有闭路电视系统的学校不用重新布线。
CDK-8801智能寻址调频广播主机及控制软件,最多可扩展至2048分区控制。
通过对主控计算机的操作,可控制全校范围内的各班级、年级、操场、办公区、各广播点的广播控制,对全校进行分区、定点、手动或自动寻址广播,定时播放。
●良好的开放性与可扩展性:
系统具有良好的开放性和灵活的可扩展性,在系统分配网络可增设信号出口,根据具体的情况任意添加音箱。
系统可与教案评估监控系统联网,实现单向可视对讲;与教案评估监控系统、闭路电视网络系统结网,可实现双向可视对讲;还可以接受消防报警系统信号进行紧急广播通知。
可设置校长分控广播室和校园广播站插播控制室,方便校长管理使用和校园课外活动广播。
●较高的稳定性与可靠性:
采用RF弱信号传输方式,极大地提高了系统的可靠性,系统传输网络中无功率信号,单只音箱的故障不影响系统工作,整机在没有信号的情况下自动处于关闭状态,待有启动信号或接收到开机指令后音箱自动启动,无需人员的控制。
●自动开关机
系统登陆方式有两种可选,一种是以用户名及密码登陆,一种是电脑启动系统自动运行。
可以根据学校实际使用需求选择,如选择自动运行,则配合本系统软件的定时关机功能即可做到晚上电脑定时自动关机,早上自动启动运行。
●传统设备智能化管理:
CDK-8800多路智能控制器与电脑连接,接受电脑控制指令,在软件统一管理设置下控制多台设备的自动开关,模拟学习设备遥控器的所有功能,定时自动播放。
通过多路智能控制器可以实现了计算机对VCD,CD,DVD等音源的电源智能化管理,通过计算机设定自动播放DVD,VCD,CD等,解决了传统设备需要人员手动播放的缺点,真正实现无人值守。
●与消防报警系统联动
消防告警计算机通过以太网和音频广播服务器连接,在消防计算机上运行消防报警处理程序,将消防报警设备的告警信号传送给紧急报警矩阵,由报警发生器发出相应的报警话音,可根据需要设置启动警报点附近的音箱或全部音箱,进行报警广播通知。
●系统安全保密性较高
系统采用CATV网络传输,较无线调频传输方式保密性要高,无线调频广播在进行英语考试时,在教室外用收音机即可接收到信号,极易让考场外的人将考题答案传入考场内,而CDKPA的调频广播保密性更好。
●系统先进性和成熟性
系统采用已应用数十年的非常成熟的FM,FSK技术,系统程序设计上采用归零码,加之本公司独特的设计理念,使系统能同时针对不同终端实现多路广播,可以寻址到点,任意分区分组等,所有功能均模块化,学校根据需求任意添加,CDKPA智能校园广播系统是功能最全、最强大,性能最稳定的系统。
●系统易维护性
系统在CATV网络传输,网络布线非常简洁,易于维护,给安装调试及后期维护带来很大的便捷。
●系统的适应性及实用性
随着现代科学技术与信息技术的飞速发展及学校教案需求不断发展,校园广播系统的职能再也不局限于公共广播的功能,现代教案中英语听力教案、考试等新的需求仅靠传统的公共广播已经不能满足。
CDKPA根据国内目前中小学外语听力考试及训练要求,结合校园广播现状与发展方向,采用CATV+FM频分复用技术、单片机编解码技术、VB软件编程技术等有机结合,开发出一套具有自主知识产权的CDK8801系列数字化调频寻址智能校园广播系统。
以其实用性、适用性等特点,已经得到了全国众多学校的认可,是集外语听力考试、训练与校园广播为一体的新一代数字化可寻址校园智能广播系统。
七、系统设计
系统整体规划为“音源数字化、播放自动化、管理智能化、扩展自由化、操作人性化”的可寻址校园智能广播系统,采用FM调频频分复用技术,FSK数字编码控制技术,有线调频传输多路<可扩充到100路)校园广播节目。
并采用普通定压式传输系统作为辅助系统,主要对校园内走廊/餐厅/室外广场/篮球场/学生宿舍等区域进行设计。
<一)、前端及信号源部分:
系统前端由音源单元、主控与信号切换控制单元、音频信号调制与放大单元组成,所有设备均布置在主机房。
1、音源单元:
由数字节目源主控计算机及CDK8801数字播放软件;模拟节目源CD/MP3播放器、录音卡座、数字调谐器<收音头)、调音台、麦克风等组成。
学校可根据实际使用情况选择卡座1-3台,用于播放磁带节目;配置CD/MP3播放器2、主控与信号切换控制单元:
由智能广播主机(CDK-8800>、系统播控软件系统通过音频矩阵切换器CDK-8816将音源播出的音频信号选择切换,用于分配给不同年级(教室、区域>选择相同或不同的音源;智能寻址调频编码器可接收主控计算机RS232通讯,并将RS232数字通讯信号转换成射频信号,通过CATV网络传输至前端音箱;指定用户通过对主控计算机的操作,实现自动或手动寻址编码控制,全数字硬盘自动播放。
智能广播主机(CDK-8800>可以对控制中心的音源设备的电源进行控制,以实现无人值守时定时定点进行播放。
3、音频信号调制与放大单元:
由调频调制器根据学校要求的节目数量<同一时间播放),选择调频调制器的数量,以满足不同年级同时播放不同节目的要求。
所有调制信号经混合器混合,放大器放大后,输出到主干CATV网络传送到各个教室终端。
对校园内走廊/餐厅/室外广场/篮球场/学生宿舍等区域均采用普通定压式传输系统,针对学校不同区域在使用的要求不同,系统将以每台功放作为一个功能区,进行设计。
系统共设计有五台功放,分别用于教案区和办公区走道、食堂、学生宿舍、实验楼的教室及走道及校园内广场篮球场。
<二)、信号传输与分配系统部分:
系统采用同轴电缆共缆传输方式传输音频载波信号、FSK寻址编码控制信号,可与闭路电视信号共缆传输,电视、广播、寻址控制信号“一线通”。
对已有有线电视<闭路双控)系统的学校来说,只需在原有线电视闭路双控基础上直接安装设备,无需重新布线。
采用有线电视分支分配器,按照满足电平的原则进行信号分配,满足终端电平60dB±10dB即可,添加本广播系统,既方便快捷,又省却布线和维护带来的不便,且广播及控制信号与有线电视信号在不同信道传输互不干扰,而且扩充容易,无需考虑功率匹配问题。
<三)、终端接收设备及收听方式:
教室、实验室采用CDK-8822型多频点自动变频可寻址调频音箱收听,同时还可以通过音箱专配音频输入口,对当地音源<如教师上课用笔记本电脑,声卡输出音量小)进行放大,满足教案的听觉要求。
此款音箱具有数码显示、遥控调节音量大小、开关音箱、静音、选台收听等功能,而且音箱的数码显示将音箱工作状态显示出来,很方便的检测网络数据通信状况、音箱工作于第几通道,是强制播放状态,手动播放状态还是自动播放状态,易于安装调试及维护。
校园内走廊/餐厅/室外广场/篮球场/学生宿舍等区域采用音频矩阵+定压功放接收放大后音频信号定压传输。
由定压功放进行功率放大,推动室外防雨音柱。
定压功放电源受CDK8800智能主机控制、接受音频矩阵CDK8816送来的音频信号,CDK8816音频矩阵有手动和自动控制双重功能。
自动状态下可由计算机系统进行寻址控制,播放校园铃声、广播体操音乐;手动状态时无须操作计算机可实现本地控制,播送卡座音频信号、麦克风音频信号,用于运动会等集体活动的插播控制。
篮球场和校内广场作为一个独立区域广播,考虑篮球场扬声器安装位置的局限性和观众与运动员的双重性,系统设计安装双面防雨音柱,感觉上简洁美观。
实验楼共四层,其中每层有4间实验室和走道,系统将根据扬声器的选型标准和现场的实际情况,设计每间实验室壁挂音箱宿舍与食堂楼共五层,其中地下层与一层是食堂,二层至四层为学生宿舍;根据设计选型原则,在食堂设计20W壁挂音箱教案/办公楼走道按每层四只壁挂音箱<四)、校长分控系统与运动场/广播室分控系统
系统可根据学校的操作程序和实际需要设置三个分控系统,可便于校长或运动场等进行实时便捷的广播。
<五)、操场插播控制与无线遥控播放系统:
<可扩展)
将升旗及广播体操设定为自动播放往往会与学生队形排列不一致,针对学校的实际使用需求,为此我们可以增加一套广播主机遥控系统设备,在450M距离内的操场上可以遥控升旗及广播体操的播放,也可选曲,停止等,方便教案需求。
配合无线话筒,校长操场现场讲话很方便的进行。
可以用无线遥控系统控制开关要播放的区域,用无线话筒将声音送出。
<六)、电话强制插播系统:
<可扩展)
本系统还根据学校需要增加了电话遥控广播系统,利用电话或手机拨打主控室电话<需密码),便可强行切掉全校所有音箱的音源而转入紧急广播通知的内容,校长可以在任何地方都可用电话