第十部分公共广播兼消防应急广播系统技术文件0329.docx
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第十部分公共广播兼消防应急广播系统技术文件0329
第十部分公共广播系统（兼消防应急广播系统）
第一章深化设计方案及其计算书
一．概述
1.总体介绍
国家体育场是具有世界先进水平的高智能型建筑群体，他不仅仅被用作一种体育设施，作为奥运会的主场馆，在奥运会时，会举办开/闭幕式等重大庆典仪式。
要使各种功能顺利进行，应该配置各种设施及多种管理系统。
这样，一个多功能的广播系统是必不可少的，它不仅能够播放背景音乐、通知和评论，而且也会在紧急时刻与体育场的扩声系统配和成为一套完备的应急疏散系统，避免人员的伤亡。
公共广播系统提供相应的背景音乐，业务广播及消防广播服务。
其中背景音乐提供一个舒适安逸的环境，调节观众心情，并在不同的使用环境中提供与之相吻合的背景音乐；而应急广播系统，作为国家体育场安保系统的喉舌，其火灾报警功能和紧急报警功能，使体育场在遇紧急情况时，能及时地采取措施，疏散群众，保护国家财产和人民生命的安全。
背景音乐和应急广播系统，与安保和消防系统紧密结合，构成了国家体育场的安全屏障；公共广播结合赛事广播系统，能够为运动员、裁判员等提供必要的赛事服务信息。
2.设计原则
1）先进性
公共广播系统能够和场地扩声系统、消防系统实现联动，保证紧急情况下，对体育场及所属的区域进行消防广播。
我方设计采用的广播系统采用TOA的数字网络系统SX-2000SM。
前端音频信号的处理和各个分功放间之间通过光缆进行数据传输，符合数字化的潮流。
2）实用性原则
国家体育场的广播系统汇集背景音乐、公共广播、比赛信息发布广播、应急广播于一体，满足比赛和赛后各种广播用途的需要。
背景音乐的主要作用是掩盖体育场馆的环境噪声并创造一种轻松和谐的听觉气氛,由于扬声器分散均匀布置,无明显声源方向性，且音量适宜,使人们不易感觉音源的位置，不影响人群正常交谈,是优化环境的重要手段之一。
实现手段通常是把记录在磁带、光盘上的BGM节目,经过各种重放设备（卡座机、DVD机等）分配到各个广播区域的扬声器,实现音乐重放。
公共广播则可以起到宣传、播放通知、找人、紧急情况下广播疏散等作用。
该功能要求扩声系统的声场强度略高于背景音乐,以不影响两人对面讲话为原则。
火灾事故广播作为火灾报警及联动系统在紧急状态下用以指挥、疏散人群的广播设施,在体育场馆的弱电设计中有着举足轻重的作用。
要求扩声系统在紧急情况发生时，能达到需要的声扬强度,以保证场馆内的人群都能清晰的听到警报、疏导的广播。
3）可扩展性
本设计采用的数字网络广播系统利于系统扩展，只需增加前端设备和相应的分区输出设备，核心设备和系统的整体结构不需要改动。
4）安全性可靠性
系统具有后备电源功能，断电后可以继续正常工作；具有自检测功能，可以检测系统主机的运行状况，出现故障及时显示。
二．需求分析
1．目前应用水平及发展趋势
公共广播系统目前处在一个数字与模拟两种技术并存的情况下。
模拟技术即传统广播，信息是靠模拟音频、功率信号传输的，控制设备集中于机房，这就产生一些问题：
功率传输线路不仅需要较大的线路截面，而且不便于实现多路传输（不便于实现线路复用），模拟信号不便于实现多点控制、不便于实现各个终端之间的互动。
因此数字广播技术应运而生，并且渐渐取代传统广播的地位。
数字广播通过数字技术对音频进行处理，前端设备之间通过数字信号连接，传输的距离更长。
未来的智能建筑内部要求具备数据网、视频网、声频网，公共广播是声频网的主要组成部分，予以数据化，将可以实现三网合一。
未来的广播系统是数字网络化的广播系统。
2．需求分析
国家体育场作为2008年奥运会的标志性建筑，其公共广播兼消防应急广播系统直接关系到发生紧急事故时候，人民生财产和生命的保障。
体育场单层面积较大，需要建立多个功放设备间才能满足音频衰减的问题，因此公共广播系统采用运行稳定、技术更为先进、控制方式更为灵活的数字网络广播技术。
国家体育场的需求区别于其他体育场馆及智能系统在于它是2008年奥运会的主会场，科学合理的设计公共广播系统，使其达到为奥运会服务的目的。
通过对奥运会比赛要求的理解我方认为公共广播系统要满足：
赛事成绩公告、比赛进程公告要求对全区进行播报，扬声器的配置要能够涵盖整个体育场，使处在不同地方的人员都能够清楚的听到；检录、颁奖通知等信息要专门针对运动员区、裁判员区、颁奖嘉宾休息区、服务人员休息区等相关场所进行播报，及时传达到相关人员；升旗奏国歌时从场地扩声引入信号，要能够对比赛场地外的区域进行播放；比赛进行中达到高潮的时候，公共广播利用其音源多的条件，可以从事先准备音乐中选择较为符合现场气氛的在体育场内播放，并输送一路信号到4层场地扩声机房，通过扩声系统整场的烘托气氛；奥运个分会场的讯息在大屏幕显示的同时也要通过广播系统进行播放。
基于上述原因和招标文件内容，我公司做出如下需求分析：
公共广播系统根据建筑的整体性的管理原则在总控制中心设置业务及消防广播中心，并提供备用紧急广播系统。
同时可以在各个分控中心各设置相应区域的业务及消防广播中心，方面管理和维护。
-由于国家体育场建筑面积大，扬声器负载多而分散，传输线路也比较长。
因此，设置四个分机房，分机房和主机房之间采用光纤连接，形成一套大型的广播系统。
四个分机房设置在0层的5、8、11、12核心筒旁边的强电设备间，广播主控设备设在0层中央控制管理室，火灾应急广播系统由公共广播系统兼任，火灾应急广播优先于其他广播。
-系统能够对外同时提供4套的背景音乐。
用户可人工控制播放背景音乐、商业信息，也可通过外加的时钟定时器定时启动播放。
-本系统的各个构成单元以及各种安装件均采用模块化结构，业主可以根据要求灵活地进行组合，扩展方便。
-背景音乐的选择可根据各区的功能特点，通过控制主机从背景音乐源中任意选择适合本区的音乐内容，且保证各区同时放送不同的背景音乐节目，并通过控制主机将音量调整到合适水平，输出至相应背景音乐放大器。
广播的优先级顺序由控制主机预先设定。
-系统数字传输网络线路采用双重备份功能。
当A网络发生故障时，B网络自动启用，提高广播安全性。
-各种音源输入到中央音频矩阵，实现背景音乐的分区播放，不同的分区可播放不同的背景音乐，同时能够独立控制不同分区背景音乐的音量。
另外可将场地扩声的信号加入本系统，实现与场地广播同步同内容的目的；系统具有广播优先级控制功能，还具有噪声自动补偿功能及声场处理功能。
-广播系统采用双电源供电系统，可接收双路电源，此外具有备用供电系统，保证在交流电断电时，使用24V免维护电池供电。
-控制中心可以对其他分控中心播放背景音乐，业务广播，通知，紧急消防广播等。
-控制中心音频信号源包括：
CD机、卡座、AM/FM调谐器、数码录放机、分区呼叫遥控话筒等。
-系统采用100V定压输出方式。
-分控中心的话筒、扩音设备、广播区域选择器，音频主机，功率放大器可分别放置在不同分控制中心。
-控制中心可以对各个分控可以根据自己需要播放不同效果的背景音乐，以满足功能需要。
每一个分控也可以对相应的各个分区根据需要播放本地不同效果的背景音乐。
-控制中心设置一台遥控话筒，可以对自己的每一设定区域进行广播，并可设置不同输入信号的优先等级，满足各自广播需求。
-背景音乐与消防广播共用一套扬声器，以体现节俭办奥运这一政府口号。
平时播放背景音乐及业务广播，火灾时播放消防广播。
-系统广播分区与建筑防火分区一致，各分控中心主机广播功放容量应满足最大同时开通所有扬声器容量（即整幢建筑同时消防广播）。
紧急广播应配置备用功放。
并能够完成火灾自动报警联动切换控制。
完成n-1、n、n+1、n+左、n+右的消防联动方式。
-控制中心提供多种语言自动语音广播。
-系统主机具有自检功能，同时监听扬声器。
-控制中心检测主机系统的实时工作状态。
-功率放大器留有20%的备用容量，并配置备份功放。
-由于在新闻发布厅、视频会议室具有独立扩声系统，火灾时由消防系统自动切除独立的广播系统，转入火灾应急广播并由广播控制室控制。
-系统的广播功能可以通过多媒体管理软件在计算机上设置完成。
-从功放设备的输出端至线路上最远的用户扬声器的线路衰耗不大于1dB（1000Hz时）。
-VIP包间、餐厅、咖啡厅、大型会议用房等安装独立音响设备或音量调节器的场所，具有应急广播切换功能，由广播系统自动提供24v强切信号。
-公共广播系统的线路敷设按防火要求布线，光端之间采用四芯单模光纤；由功放引出的广播各回路采用NH-RVS-2x1.5线。
-最大声压级不小于85dB。
-广播声学指标要求：
（1）声场强度
声场强度的确定与其环境下的背景噪音密切相关，由于体育场在比赛时观众会发出强烈的欢呼声或掌声，因此，最大声压级的设计要满足比赛时的使用需求。
背景音乐：
背景音乐是以听音乐的人意识不到声源的位置为最佳，应具有柔和、清晰的音质作为设计目标。
其设计指标为：
室内声压级均匀，平均声压级＝噪声等级＋（3－5）dB；频带在100－12000Hz，重放特性比较平直。
紧急广播：
紧急广播是以听音的人在任何地方都能够听到清晰、准确的声音作为设计目的。
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。
根据前面所述噪声级可以确定本设计的平均声压级：
背景音乐声压级＝60－70dB；紧急广播声压级＝88－94dB
（2）传输频率特性：
120-18000Hz，160-16000Hz在此频带内允许≤4dB的变化（1/3倍频程测量）；
（3）声场均匀度：
声压级均匀，变化范围在6dB左右为好。
（4）可懂度：
检测声音清晰度的主观评定指标。
（5）扬声器系统的性能指标：
扬声器的频响范围是影响可懂度的重要因素，吸顶扬声器的频响范围在100Hz－14KHz就可以满足要求。
功放的频响范围应优于扬声器的频响范围。
三．深化设计方案及计算书
根据标书要求及现场的实际情况，我方在设计时总体达到如下功能：
-语音清晰、自然、音质良好；
-多种方式信号输入、多通道输出；
-高可靠性；
-提供符合中国有关消防广播规定的消防广播功能；
-提供多语种自动广播；
-通过网络传输、控制。
1．系统总体设计
国家体育场的广播系统所有的输入/输出信号都由数字音频矩阵中央管理器进行管理，通过广播系统的呼叫站可用来对各区域进行广播，同时，体育场的观众席、主席台、评论员席等看台部分的区域则由扩声系统进行广播服务。
在公共广播系统和扩声系统之间可进行信号的互通，我们在本次方案设计中，公共广播系统提供给扩声系统一路音频信号，同时，扩声系统也为公共广播系统提供一路音频信号，为了保证信号的可靠传输，我们分别采用2条4芯单模光纤传输音频信号。
在紧急情况下，公共广播系统的优先级高于扩声系统，也就是说，在发生紧急情况时，公共广播系统将通过扩声系统的扬声器广播疏散信息，从而达到公共广播系统控制整个体育场的疏散的目的。
由于在新闻发布厅、视频会议室具有独立扩声系统，火灾时由消防系统自动切除独立的广播系统，转入火灾应急广播并由广播控制室控制。
在奥运会赛时期间，各种音频信号的管理应由有关部门统一协调，根据比赛的需要，合理的控制信号流向。
本次系统设计中选用的TOASX-2000集成语音疏导广播管理系统，可管理最多64路音频输入，128路音频输出，系统可根据需要灵活设置信号的流向。
1.1系统构成
整个系统由主控设备、音源、输入单元、输出单元、功率放大器、传送线路、前端设备组成。
主控设备—数字音频矩阵控制器是系统核心设备，对整个系统的音频切换进行管理。
并能够对系统内各个主机设备、传输路径进行实时的检测。
音源设备—数码录放机、双卡座、DVD、AM/FM接收机、呼叫话筒是系统的节目单元，通过矩阵主机可以把任意一路音源输送到任意一个回路。
输入单元—数字音频输入单元是音乐话筒与矩阵主机之间的媒介，把前端的音频信号转换位数字信号。
输出单元—数字音频输出单元对系统回路进行分配，每台设备具有8路音频输出。
功率放大器是前端设备扬声器的驱动单元，把数字音频信号转为模拟信号再放大输出到扬声器。
传送线路—交换机、光纤、数据线、管理配线架是系统链路，所有的信号都通过其完成。
前端设备—扬声器、音量控制器、噪声探测器。
公共广播系统系统框图
1.2中央控制管理室及分控间的设计
国家体育场广播控制设备集中放置于L0层的控制室，功率放大器设置在4个核心筒内的机房内。
分别位于L0层5#核心筒、8#核心筒、11#核心筒和12#核心筒旁边的4个广播设备间内。
1.2.1中央控制管理室
中央控制管理室内包括：
数字音频矩阵控制器1台、数字音频输入单元2台、主控交换机1台、卡座1台、5碟DVD机2台、AM/FM1台、数码录入机1台、分区呼叫话筒1套、节目定时播放器1套。
系统控制器SX-2000SM采用微处理机控制的矩阵系统，采用国际先进的CPU微处理机结构，先进的矩阵输入输出形式，菜单功能显示，使用软件控制可以对系统任意编写程序设定等等。
应用起来既灵活而方便，可以满足今后的修改和扩充的需要。
通过外接PC及管理软件对系统进行监视、系统配置和参数设定，系统主机可配置定时器，可以实现以星期为单位的定时编程广播。
数字音频矩阵控制器向外共提供4套背景音乐、1套广播及2套比赛信息发布广播，可以把音频信号传送到每一个广播回路中，对不同的分区功放播送不同的背景音乐及管理信息。
通过消防联动接口与消防控制中心消防主机相连，实行自动或手动消防广播。
国家体育场共用一套扬声器，是背景音乐、比赛信息发布与消防广播三合一的系统。
数字音频矩阵控制配备系统中央控制工控计算机进行日常管理。
系统主机自带故障检测系统，检测主机工作状态以保证系统的正常运行。
（1）数字音频输入单元：
8通道网络音频输入单元SX-2000AI用于连接音源及遥控呼叫站，根据不同的音源设备选择不同的输入模块，音频模拟信号输入采用音频输入模块，呼叫话筒采用专用的遥控话筒输入模块。
本方案中央控制管理室配置2台SX-2000AI，作为背景音乐、广播、电话广播音源、呼叫话筒的接入。
（2）交换机：
具有12个光口，用来给4个分控功放间分配光缆，并进行管理。
（3）卡座、DVD、AM/FM：
用来提供不同背景音乐的节目源。
此外国家体育场中央控制管理室的输入音源还包括扩声系统的输入音源，可以播放场地扩声系统播放的节目和音乐。
公共广播系统可以将音频信号传送到4层的扩声控制室，由扩声系统完成广播功能。
（4）呼叫话筒
在中央控制管理室，公共广播系统配置可以进行业务广播以及紧急广播的遥控话筒1套，该话筒有14个功能键和1个讲话键，内藏4种提示音，通过增加扩展单元，可实现对本工程场内80分区的编组业务广播或紧急广播，在遥控话筒上的键盘可设置为功能键，通过一个按键，即将可能需要同时广播的区域同时广播。
话筒与主机配合可对区域进行单选、多选或全选，操作时选择所要寻呼的区域，系统将自动中断被选区域的音乐节目。
每个功能键都可以进行编程设定，分区呼叫话筒自带的14个功能键可以设为全区呼叫、分层呼叫、场外呼叫、场内呼叫、多区呼叫；扩展键盘10个每个功能键设置为独立分区呼叫。
广播话筒可以通过控制主机的设定来完成消防广播规范的N-1，N，N+1，N+左，N+右（N是指核心筒编号），也可以通过话筒上的分区按键来对每一个区域或多个区域进行业务广播。
消防紧急广播区域的切换和广播，具有自动和手动两种方式可选择，自动方式根据消防中心发来的火灾联动信号，手动选择可在消防中心遥控话筒上进行人工广播。
1.2.2功放间（强电设备间）
功放间主要设备包括：
数字音频输出单元16台、监听面板16台、功率放大器111台、交换机4台、数字音频输入单元1台、分区呼叫话筒2套。
（1）数字音频输出单元：
由于功放均放置在远离中控室的分控机房内，根据招标书要求我们共设置16台SX-2000AO8通道网络音频输出单元。
根据带功放的回路数可以得到每个功放间8路音频输出单元的数量
1号功放间：
需要4台音频输出单元；
2号功放间：
需要5台音频输出单元；
3号功放间：
需要3台音频输出单元；
4号功放间：
需要4台音频输出单元。
（2）交换机：
与中央控制管理室交换机进行数据的交流。
每个功放间配置一台。
（3）数字音频输入单元：
在12#核心筒旁边的网路机房配置一台。
本地区主要是比赛信息发布的地区，配合2个检录处的呼叫话筒，可以对该区域进行比赛信息发布（成绩播报、检录通知、寻人等）。
作为裁判员、运动员活动区的体育比赛专用广播的输入音源，通过分区设置，可将其音源信号仅仅输出到裁判员、运动员的相关活动区域。
（4）监听盘：
在控制室设置监听盘，监听喇叭回路的音频信号。
（5）功率放大器：
功放的容量按：
本区域扬声器最大功率进行计算。
一般情况，输出功率满足整个国家体育场的最大要求，满足全域的全音量需要。
根据消防规范，每个扬声器在紧急广播时的输出设计功率为扬声器的最大功率。
扬声器线路传输电压一般为50V、70V、100V三档规格，本次方案采用低压传输方式并考虑减少线路损耗，我们采用100V定压传输，至扬声器的线路采用两线制。
每个回路总功率及对应的功率放大器统计如下：
回路编号
功放间
层数
竖井编号
竖井接线箱编号
竖井回路编号
分区设计
设备配置
功率小计
回路功率合计
广播分区号
广播功放编号
主功放
备用功放
VP-20644x60W
VP-21222x120W
VP-2241240W
VP-2421420W
VP-2241240W
VP-2421420W
1
4号广播功放间
MF
1#
1-M
1-M-1
198
198
1
1
1
2
0F
12#
12-0
12-0-1
36
102
2
2-1
0.50
3
12-0-2
66
4
12-0-3
390
420
2-2
1
5
12-0-4
30
6
12-0-5
18
392
2-3
1
7
12-0-6
72
8
12-0-7
302
9
4#广播机房
12-0-8
30
354
3
3
1
10
12-0-9
18
11
12-0-10
270
12
12-0-11
36
13
1#
1-0'
1-0'-1
186
246
4
4
1
14
1-0
1-0-1
24
15
1-0-2
36
16
2#
2-0
2-0-1
48
408
5
5-1
1
17
2-0-2
360
18
2-0-3
78
78
5-2
0.50
1
19
1F
12#
12-1
12-1-1
42
354
6
6
1
20
12-1-2
120
21
12-1-3
66
22
12-1-4
78
23
12-1-5
0
24
12-1-6
0
25
12-1-7
24
26
12-1-8
24
27
1#
1-1
1-1-1
120
312
7
7-1
1
28
1-1-2
30
29
1-1-3
72
30
1-1-4
90
31
1-1-5
0
32
1-1-6
0
33
1-1-7
24
48
7-2
0.25
34
1-1-8
24
35
2#
2-1
2-1-1
120
306
8
8-1
1
36
2-1-2
30
37
2-1-3
72
38
2-1-4
84
39
2-1-5
0
40
2-1-6
0
41
2-1-7
24
48
8-2
0.25
42
2-1-8
24
43
2F
12#
12-2
12-2-1
36
174
9
9
1
44
12-2-2
66
45
12-2-3
72
46
1#
1-2
1-2-1
36
180
10
10
1
47
1-2-2
66
48
1-2-3
78
49
2#
2-2
2-2-1
36
174
11
11
1
1
50
2-2-2
60
51
2-2-3
78
52
3F
12#
12-3
12-3-1
36
156
12
12
1
53
12-3-2
48
54
12-3-3
72
55
1#
1-3
1-3-1
48
138
13
13
1
56
1-3-2
90
57
2#
2-3
2-3-1
30
72
14
14
0.50
58
2-3-2
42
59
4F
12#
12-4
12-4-1
54
216
15
15
1
60
12-4-2
60
61
12-4-3
51
62
12-4-4
51
63
1#
1-4
1-4-1
54
216
16
16
1
64
1-4-2
60
65
1-4-3
51
66
1-4-4
51
67
2#
2-4
2-4-1
78
132
17
17
1
68
2-4-2
24
69
2-4-3
18
70
2-4-4
12
71
5F
12#
12-5
12-5-1
40
210
18
18
1
72
12-5-2
12
73
1#
1-5
1-5-1
50
74
1-5-2
12
75
2#
2-5
2-5-1
96
76
6F
2#
2-6
2-6-1
36
36
19
升级会员 