IP网络广播技术方案.docx
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IP网络广播技术方案
IP网络广播
技
术
方
案
南京万凯自动化系统有限公司
前言
校园广播系统在我国教育行业的应用已超过50年的历史，每个学校每天都需要用到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,现代教学中英语听力教学、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。
学校希望根据其实际情况和具体要求量身定做，提供个性化设计服务。
目前我们各个学校的广播系统差距很大，一般有这么几种：
1．机房有个简单的扩音设备，终端用筒式大扬声器，线路采用拉音频线方式。
音质差，功能单一，一般在偏远山区学校还有用到。
2．机房用定压功放，调音台等设备，室内终端用壁挂式音箱，室外用室外音柱，草坪音箱等，线路采用音频线方式。
音质一般，布线繁琐，区域既定更改麻烦，寻址控制需要再布线。
3．机房用无线调频发射机，终端用无线调频接收机，采用无线发射方式。
需要无委会批准，每年交一定费用，易受外界干扰。
4．机房设备采用全自己化控制方式，分布式多通道数据编码传输，终端采用多频道自动变频解码接收主机信号。
音频信号与寻址控制信号基于学校的超五类八芯双绞网络传输。
真正实现“一线通”。
音箱采用高低音分频,2单元喇叭，音质近乎CD。
5．机房用电脑，终端用一台IP方式接收解调盒，基于校园局域网传输，IP网络广播采用独有的CD质量的数据文件格式，将音源转换为数据文件传送到网络适配器。
全程数字化传输避免了传统音频广播的信号衰减与噪音，提供高保真音质的声音。
从技术上分析，造成以上问题的主要原因是传统广播的传输方式，传统广播的传输方式其缺点为：
单向性和易受干扰性。
受技术上的限制，传统广播在应对高清晰广播、互动性、多区联动广播、远程教育等方面的要求时力不从心，已不能满足改革和发展的需要。
因此对于广播系统要求稳定可靠，功能强大，音质清淅，操作方便，自动播放，分点、分区控制，智能化程度高，希望根椐其实际情况和具体要求量身定做，提供个性化设计服务。
为了进一步满足各类学校现代教学的高标准要求，创造一个安全、舒适、温馨、高效的教学与学习环境，并根据各种不同教学功能类别的需要，从项目的具体实际出发，做到配置合理，留有扩展余地，技术先进，性能价格比高，确保系统性能高质量，高可靠性。
本方案根据项目提供的相关文件，并根据项目的实际需求，参照有关国际标准和国家标准，并结合我公司从事过的多个项目所积累的经验，编制出这套技术方案。
若对本方案的内容或其它方面有不详尽之处，我们随时欢迎您们的宝贵意见。
一、网络音频广播系统概述
网络音频广播系统是一套基于IP数据网络的纯数字化网络音频广播系统。
区别于传统的模拟音频广播，网络音频广播系统在物理结构上与标准IP网络完全融合，不仅真正实现基于IP网络的数字化音频的广播、直播、点播，并借助IP网络的优势，突破了传统模拟广播系统的内容局限、空间局限和功能局限。
网络音频广播系统不仅能够完全取代传统的模拟音频广播系统，更为音频广播的应用提供了更广阔的空间。
在传播内容方面，模拟音频广播系统只能使用和传送由卡座、CD机、麦克风等设备输出的模拟信号，对于大量的、以数字格式存储于网络服务器和各种载体上的音频资源无法直接应用。
网络音频广播系统支持各种模拟音源的数字化转换，同时作为数字化的音频广播系统，直接应用数字格式的音频资源。
当今社会正是以数字化的方向快速发展，越来越多的媒体资源以数字格式存在，数字化网络音频广播系统是必然的发展方向。
在应用空间方面，模拟音频广播系统从节目源到发声单元，都需要专用的音频线路连接，受功率和线路的限制，传送距离、发声单元数量都受到很大局限，难以扩展。
万凯IP网络音频广播系统融合于IP数据网络，无需另行布线，嵌入式的硬件终端设置独立IP地址，可跨网关连接，使发声单元的使用空间随着IP网络的延伸而扩展。
在系统功能方面，模拟音频广播系统的运行平台是一套硬件设备，决定了系统的应用功能和管理功能都是固化的、有限的，诸如点播、任意点对点、任意/无限分区、多任务预设等功能，模拟音频广播系统是无法实现的。
万凯IP网络音频广播系统的运行平台是系统软件，通过控制网络上的音频流信号，轻松实现任意路径、同时间多任务的传送，因此应用功能和管理功能是开放的、灵活的，随时按需要进行设置，真正满足实际应用，并能不断扩展。
可见，万凯IP网络音频广播系统在各个方面均具有明显优势，势必取代模拟音频广播系统，在学校、机关、企业、工厂和公共场所等领域获得广泛应用。
二、设计原则
本项目方案设计遵循技术先进、功能齐全、性能稳定、节约成本的原则。
并综合考虑施工、维护及操作因素，并将为今后的发展、扩建、改造等因素留有扩充的余地。
本系统设计内容是系统的、完整的、全面的；设计方案具有科学性、合理性、可操作性。
其具有以下原则：
1、先进性与适用性
系统的技术性能和质量指标应达到国际领先水平；同时，系统的安装调试、软件编程和操作使用又应简便易行，容易掌握，适合中国国情和本项目的特点。
该系统集国际上众多先进技术于一身，体现了当前计算机控制技术与计算机网络技术的最新发展水平，适应时代发展的要求。
同时系统是面向各种管理层次使用的系统，其功能的配置以能给用户提供舒适、安全、方便、快捷为准则，其操作应简便易学。
2、经济性与实用性
充分考虑用户实际需要和信息技术发展趋势，根据用户现场环境，设计选用功能和适合现场情况、符合用户要求的系统配置方案，通过严密、有机的组合，实现最佳的性能价格比，以便节约工程投资，同时保证系统功能实施的需求，经济实用。
3、可靠性与安全性
系统的设计应具有较高的可靠性，在系统故障或事故造成中断后，能确保数据的准确性、完整性和一致性，并具备迅速恢复的功能，同时系统具有一整套完成的系统管理策略，可以保证系统的运行安全。
4、可扩充性
系统设计中考虑到今后技术的发展和使用的需要，具有更新、扩充和升级的可能。
并根据今后该项目工程的实际要求扩展系统功能，同时，该项目设备的控制容量上保留一定的余地，以便在系统中改造新的控制点；系统中还保留与其他计算机或自动化系统连接的接口；也尽量考虑未来科学的发展和新技术的应用。
5、追求最优化的系统设备配置
在满足用户对功能、质量、性能、价格和服务等各方面要求的前提下，追求最优化的系统设备配置，以尽量降低系统造价。
6、提高监管力度与综合管理水平
本项目系统设备控制需要高效率、准确及可靠。
本系统通过中央控制系统对各子系统运行情况进行综合监控，时时动态撑握监视及报警情况。
智能化管理系统大大减少劳动强度，减少设备运行维护人员；另外，系统的综合统筹管理可使设备按最优组合运行，在最佳情况下运行，既可节能，又可大大减少设备损耗，减少设备维修费用，从而提高监管力度与综合管理水平。
三、设计规范和依据
本方案依照对广播系统实际使用要求，按以下有关国家标准为依据，并且加入本公司从事设计和施工多年的理论与实践经验而设计：
1、《智能建筑设计标准》（GB／T50314—2000）
2、《建筑智能化系统工程设计标准》（DB32/191-1998）
3、《城市住宅建筑综合布线系统工程设计规范》（CECS/119-2000）
4、《建筑与建筑群综合面线系统工程设计规范》（GB/T50311-2000）
5、《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）
6、《系统接地的型式及安全技术要求》（GB14050-93）
7、《安全防范工程程序与要求》（GA/T75-94）
8、《安全防范工程验收规则》（GA/T308-2001）
9、《安全检查防范系统通作图形符号》（GA/74-94）
10、《消防联动控制设备通用技术条件》（GB16806—1997）
11、《火灾自动报警设计规范》（GB50116-98）
12、《建筑设计防火规范》（GBJ16-37）
13、《火灾自动报警系统施工及验收规范》（GBJ50166-92）
14、《高层民用建筑设计防火规范》（GBJ45-82）
15、《建筑设计防火规范》GBJ16-37
16、《中国电气装置安装工程施工及验收规范》GBJ/232-92
17、《厅堂扩声特性测量方法》（GB4959）
18、《语言清晰度指数的计算方法》（GB/T15485）
19、《声频放大器测量方法》（GB9001-88）
20、《传声器测量方法》（GB9401-88）
21、《传声器的主要性能测量方法》（GB9396-88）
22、《信息技术设备包括电气设备的安全》（GB4943-95）
23、《电子设备雷击保护导则》（GB7450-87）
24、《厅堂扩声系统设备互联的优选电气配接法》（SS2112-82）
四、系统功能和特点
近年来，随着高新科技水平的提高，为了适应现代社会各种公众场所对公共广播的要求，南京万凯自动化系统有限公司开发新型广播系统在节省总投资的情况下充分利用现代最新技术，使系统在长时间内与社会发展相适应。
IP网络公共广播系统是根据公共场所（特别是大型公共场所）对广播的实际需要，运用最新的数字技术，现场总线技术，IP网络通讯技术相结合而建立起来的一套崭新、完整的IP网络广播体系。
它以全新的理念构造出的新一代广播系统焕发了无穷的活力，是任何传统广播系统所不能比拟的。
IP网络广播系统就是在实现强大、多样功能公共广播的同时，充分体现出高度的智能化和可靠的稳定性；由于现代技术的飞速发展，故必须充分考虑今后的发展需要，设计方案必须具备前瞻性和可扩展性，不仅充分保护了甲方的投资，而且具有较高的综合性价比。
IP网络广播系统已广泛运用于大学、中学、小学、体育馆、超市、公园、广场、宾馆、酒店、车站、码头、工矿企业、花园小区、医院等各种行业之中，发挥了不可替代的作用。
我们的目的是：
以顾客为中心，以质量求生存，以体系作保证，以创新求发展。
"诚信，敬业，优质，高效"，万凯人将不懈努力，不断地为顾客提供完美的、个性化的产品和整体解决方案。
南京万凯公共IP网络广播系统的主要功能
IP网络广播系统是一套基于IP数据网络传输的音频扩声系统，它可在同网段的局域网内、跨网关的局域网内或Internet网上使用。
稳定可靠的网络广播直接取决于网络服务器及网络适配器软硬件结合的完好性能。
IP网络广播系统是由IP网络广播控制中心、IP网络适配器、音频工作站等组成。
系统采用高速的双CPU处理（32位MCU＋16位DSP），数字功放，延时短（10ms）音质好（20-16KHZ），支持各种音频格式的数据网络传送（MP3、MP2、AAC、WAV），完善的网络适应能力，同时支持外接音频的实时编码，具有：
IP地址自动获得（DHCP）、直接跨网关及核心路由交换机的功能、支持互联网广播，网络流量自适应功能，同时系统升级可实现消防联动，电话广播，网络供电（POE）功能。
传统的广播，普遍采用音频或调频方式。
音频广播受到电压、功率、阻抗等因素影响，传输距离短，频率低，容易受干扰，系统扩展性差。
调频广播在调制解调中引入噪声，设备老化、频点偏移也会导致信号失真。
基于音频和调频传输的可控制的智能广播，受传输方式的限制，也只能以分区、分组的方式实现控制。
缺乏独立的节目源，导致广播功能不能满足个性化的应用需求。
IP网络广播解决了传统广播系统存在的传输距离短，音质不佳，维护管理复杂，互动性能差等问题。
IP网络广播可以基于现有计算机网络建设，安装时无需单独布线，基于IP网络的节目传送，每个广播点都可以有各自独立的广播节目，为广播引入日常广播提供了可行性。
区别于传统的音频调频以及可控制的智能广播，是真正意义上的纯数字化网络广播。
应用于网络建设，不仅真正实现音频广播、视频监控、计算机网络的多网合一，其个性化、智能化产品设计，使得长期停留在概念上的网络及真正达到实用化目的。
一般局域网带宽为100Mbps或1000Mbps，按每套节目占用带宽0.1Mbps来计算，可同传几十或几百套节目。
在实际应用中，可能并不需要几百套节目同时传输，只是通过简单的计算，可以看出目前网络环境是有很大余量的，网络上的音频传输条件已经成熟。
不管你广播地处于何处，搭建什么样结构的网络，只要基于TCP/IP协议网络基本协议，就可以实现网络广播
1、常规功能
1.1个性化定时播放
万凯IP网络音频广播系统的每个网络语音终端因具有独立的IP地址，每个终端可以单独接收服务器的个性化定时播放节目。
可以将需要使用的Y音频预先存储在服务器硬盘上进行定时播放；
1.2网络广播
将外接音频（卡座、CD、收音机、话筒等）信号接入采播工作站实时压缩成高音质数据流，通过校园网络发送广播数据，传送到安装在不同区域的数字广播网络终端再通过自带的内置功放模块连接音箱进行播放。
1.3领导网上讲话（直播）
系统支持各级领导网上讲话,领导无需到专门的广播中心，只需要通过办公电脑，便可使用麦克风对全校或对权限范围内任何一个区域、全部、进行远程寻呼、开会、讲课等。
1.4背景音乐
网络语音终端采用硬件音频解码，具有自动纠错功能，高保真音效平衡，保证解码后还原的音频信号具有CD音质，与电脑输出的数码音乐具有完全相同的效果。
通过系统软件设置，可以实现无人值守、设定多个时间播放多首不同曲目的背景音乐。
如：
可通过系统设置实现不同时间播放不同的上下课音乐打铃，让学生在课间不同的区域听到轻松的音乐，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。
2、管理功能
2.1远程控制功能
使用控制软件通过网络可以对单个终端设备或同时对多个终端设备进行音量调节，控制软件具有监听功能，可以随时随地通过网络监听某终端设备的播放内容；同时通过控制软件可以对一个或多个终端设备进行IP寻址、远程设置电源开/关管理的操作，大大减少了维护人员的工作量。
2.2批处理控制
通过控制软件可以同时选择一个、多个或全部终端进行控制，避免了对同一操作的重复，大大节省了劳动工作量。
2.3定时广播管理
根据广播内容的需要，本系统可实现按小时、星期、年月日编程播放以及按终端、节目、时间的排序建立一个或者多个定时广播任务，系统将自动执行所有指定的任务，无需人工操作，真正实现无人值守。
如：
通过管理中心软件、领导工作站软件和分工作站软件三者其一就可以自动/手动设置校园全天不同的定时背景音乐播放任务，任务便会在设置的时间自动执行，而且任务之间互不干扰。
3、权限设置
系统可设置各种不同的管理权限，如设立超级管理员、主管领导、查询管理员、控制管理员等，不同权限的管理员可以进行不同的授权操作；另外，也可以对终端设立权限，XX的操作无效。
4、特色功能
4.1任意分区自动直播/广播
通过控制软件的设定，对任意一个终端或多个终端进行自由的区域划分和任意组合，同时各区域可以实现自动播放不同的内容，互不干扰。
如：
不同班级播放不同的教学节目。
4.2特定区域单独直播/广播
通过控制软件的设定，对某个特定区域进行个性化广播，如开饭时在餐厅播放一些流行的音乐，使学生放松心情，增加食欲！
4.3选择区域进行临时直播/广播
系统可根据需要选择区域进行临时性广播，如年级主任对本年级讲话、播放紧急通知等。
4.4同一时间不同区域不同内容的直播/广播
通过控制软件的设定，可实现同一时间对不同的区域播放不同的内容，如：
不同年级同时进行不同内容的英语听力考试等。
4.5网上电台转播
系统通过网络收音机软件接收到的Internet网络电台节目通过网络传输至教室的语音终端进行实时播放。
4.6自由点播功能
每个网络广播音箱终端，都配备了一把遥控器，可通过遥控器或按键控制每个终端完成服务器中资料库的任意点播，可快进、快倒、暂停。
4.7消防报警联动
结合网络报警主机接收报警信号，在服务器软件上预先设置报警模式，即可进行报警联动功能。
4.8远程无线遥控功能
结合IP网络接收器，可通过远程无线遥控器在有效距离内（最远无障碍距离1000米），在操场、主席台等地点进行需要节目的播放。
4.9电话接入控制功能
可以通过打入电话来控制广播讲话，便于领导即使不在办公室也可以随时发布紧急广播通知。
5、IP广播特点
5.1传输数字化
IP网络广播采用独有的CD质量的数据文件格式，将音源转换为数据文件传送到网络适配器。
全程数字化传输避免了传统音频广播的信号衰减与噪音，提供高保真音质的声音。
5.2终端个性化
IP网络广播基于IP数据网络，每个网络广播适配器都可以有独立的IP地址，可以拥有完全个性化的节目。
5.3前端网络化
IP网络广播将前端音源扩展到整个网络，节目定时播放都可以通过网络远程操。
网络化的管理，还可以对不同的用户设置不同的权限
5.4播放自动化
IP网络广播能够实现自动化播放，并为各个节目指定播放时间，服务器将自动进行播放，并且播放内容与对象范围可以任意指定。
5.5操作人性化
IP广播为提供了人性化的图形菜单界面、人性化的操作，轻松简便，专一实用，提高了使用的效率。
5.6应用智能化
IP广播有很多智能化的设计，可以在广播过程实现录音、变速、列表循环播放等语音功能；还可以实现定时设置，实现广播自动播放；并能够远程编排、维护、管理等
5.7工程简单化
IP网络广播工程简单，对于现在有局域网设每一个IP广播点，只需要增加网络广播适配器安装即可，如果没有搭建网络，数据网络的工程量也相对简单，只需要铺设网线即可，一旦建设，广播系统与计算机网络系统可以共用，减少多网重复建设。
5.8系统零维护
IP网络广播在物理上与网络共用，所以并不在网维护之外增加额外的维护工作。
在应用上，系统可设置独立网段与计算机系统分隔，各网络广播适配器嵌入式系统程序固化，不会受到病毒感染。
系统整体稳定可靠，基本没有维护工作。
五、系统结构拓扑图
六、广播音箱、扬声器、功放的选用和配置
1、IP网络音箱
为了保证立体音，专业级音效，建议终端使用立体声主副音箱。
●内置网络终端解码器，功放，扬声器。
每个音箱都有一个独立的MAC地址
●本地辅助线路输入，音频辅助输出，外扩功率放大器。
支持本地话筒输入，接广播话筒，实现本地广播。
●超静态待机：
系统不进行任何广播时，终端功放部分处于关闭状态无任何噪音。
●自动接收呼叫或报警控制信号，实现即时广播讲话和报警语音输出。
完成网络音频流的同步接收及音频解压。
●程序固化，不会感染病毒。
● 基本参数
电源AC220V50Hz功率15W峰值功率20W
功耗≤25W信噪比>70db
频响20Hz-16KHz失真度≤%3
网络通讯协议TCP/IP、ARP，IGMP（支持VLAN虚拟局域网和广域网，支持码流32K-320K）
一路AC220V电源输入、一路线路输入、一路线路输出、1个RJ45网络口
尺寸150*200*330重量约4kg
2、广播扬声器的选用
原则上应视环境选用不同品种规格的广播扬声器。
例如，在有天花板吊顶的室内，宜用嵌入式的、无后罩的天花扬声器。
这类扬声器结构简单，价钱相对便宜，又便于施工。
主要缺点是没有后罩，易被昆虫、鼠类啮咬。
在仅有框架吊顶而无天花板的室内（如开架式商场），宜用吊装式球型音箱或有后罩的天花扬声器。
由于天花板相当于一块无限大的障板，所以在有天花板的条件下使用无后罩的扬声器也不会引起声短路。
而没有天花板时情况就大不相同，如果仍用无后罩的天花扬声器，效果会很差。
这时原则上应使用吊装音箱。
但若嫌投资大，也可用有后罩的天花扬声器。
有后罩天花扬声器的后罩不仅有一般的机械防护作用，而且在一定程度上起到防止声短路的作用。
在无吊顶的室内（例如地下停车场），则宜选用壁挂式扬声器或室内音柱。
在室外，宜选用室外音柱或号角。
这类音柱和号角不仅有防雨功能，而且音量较大。
由于室外环境空旷，没有混响效应，选择音量较大的品种是必须的。
在园林、草地，宜选用草地音箱。
这类音箱防雨、造型优美，且音量和音质都比较讲究。
在装修讲究、顶棚高阔的厅堂，宜选用造型优雅、色调和谐的吊装式扬声器。
在防火要求较高的场合，宜选用防火型的扬声器。
这类扬声器是全密封型的，其出线口能够与阻燃套管配接。
至于品牌和档次的选择，自然与投资有关。
3、广播扬声器的配置
广播扬声器原则上以均匀、分散的原则配置于广播服务区。
其分散的程度应保证服务区内的信噪比不小于15dB。
通常，高级写字楼走廊的本底噪声约为48-52dB，超级商场的本底噪声约58-63dB，繁华路段的本底噪声约70-75dB。
考虑到发生事故时，现场可能十分混乱，因此为了紧急广播的需要，即使广播服务区是写字楼，也不应把本底噪声估计得太低。
据此，作为一般考虑，除了繁华热闹的场所，不妨大致把本底噪声视为65-70dB（特殊情况除外）。
照此推算，广播覆盖区的声压级宜在80-85dB以上。
鉴于广播扬声器通常是分散配置的，所以广播覆盖区的声压级可以近似地认为是单个广播扬声器的贡献。
根据有关的电声学理论，扬声器覆盖区的声压级SPL同扬声器的灵敏度级LM、馈给扬声器的电功率P、听音点与扬声器的距离r等有如下关系：
SPL=LM+10lgP–20lgrdB
（1）
天花扬声器的灵敏度级在88-93dB之间；额定功率为3-10W。
以90dB/8W匡算，在离扬声器8m处的声压级约为81dB。
以上匡算未考虑早期反射声群的贡献。
在室内，早期反射声群和邻近扬声器的贡献可使声压级增加2-3dB左右。
根据以上近似计算，在天花板不高于3m的场馆内，天花扬声器大体可以互相距离5-8m均匀配置。
如果仅考虑背景音乐而不考虑紧急广播，则该距离可以增大至8-12m。
另外，适用于中国大陆的火灾事故广播设计安装规范（以下简称‘规范’）有以下一些硬性规定：
“走道、大厅、餐厅等公众场所，扬声器的配置数量，应能保证从本层任何部位到最近一个扬声器的步行距离不超过15m。
在走道交叉处、拐弯处均应设扬声器。
走道末端最后一个扬声器距墙不大于8m”。
室外场所基本上没有早期反射声群，单个广播扬声器的有效覆盖范围只能取上文匡算的下限。
由于该下限所对应的距离很短，所以原则上应使用由多个扬声器组成的音柱。
馈给扬声器群组（例如音柱）的信号电功率每增加一倍（前提是该群组能够接受），声压级可提升3dB。
请注意“一倍”的含义。
由1增至2是一倍；而由2须增至4才是一倍。
另外，距离每增加1倍，声压级将下降6dB。
根据上述规则不难推算室外音柱的配置距离。
例如，以40W室外音柱为例，其额定功率为40W，是单个天花扬声器的4倍以上。
因此，其有效的覆盖距离大于单个天花扬声器的2倍。
事实上，这个距离还可以大一些。
因为音柱的灵敏度比单个天花扬声器要高（约高3-6dB），而每增加6dB，距离就可再加倍。
也就是说音柱的覆盖距离可以达20m以上。
但音柱的辐射角比较窄，仅在其正前方约60-90度（水平角）左右内有效。
吸顶式音箱
主要参数：
性能\型号
WK-405X
WK-410X
额定输入功率
（连续正弦波）
3W/6W
10W
最大瞬时
（输入功率）
10W
15W
扬声器单元
1×6.5寸
1×6.5寸
灵敏度
89DB
89DB
频率响应
200Hz-10KHz
200Hz-10KHz
输入电压
70V/110V
70V/110V
体积
175mm开孔
175mm开孔
壁挂式音箱
主要参数
性能\型号
WK-405P
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