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阶梯教室设计专业技术方案

阶梯多媒体教室系统

建设方案

北京竞业达数码科技有限公司

2011年10月

1概述

1.1项目概述

智能数字多媒体教室解决方案是当今，重视现代教育技术对教育产生的影响，大力推进教育现代化是世界教育发展的主流。

我国在运用现代教育技术手段整合教学的过程中，已取得了相当成效。

采用先进的教学手段，提供全新的教学环境，来设计教学活动，已经成为市场的趋势所在。

随着现代化教学系统在各大院校的不断推进，传统的方式已经不适应现代化的需要，集多功能教室系统、多媒体教学系统、演播系统於一体的新型现代化教育体系在教育行业得到了日益广泛的运用。

作为一种新型的教育形式和现代化教学手段，多媒体技术给教育行业带来了新的机遇。

1.2系统设计原则

（1）先进型原则

采用的系统结构应该是先进的、开放的体系结构，和系统使用当中的科学性。

整个系统能体现当今多媒体技术的发展水平。

（2）实用性原则

能够最大限度的满足实际工作的要求，把满足用户的业务管理作为第一要素进行考虑，采用集中管理控制的模式，在满足功能需求的基础上操作方便、维护简单、管理简便。

（3）可扩充性、可维护性原则

要为系统以后的升级预留空间，系统维护是整个系统生命周期中所占比例最大的，要充分考虑结构设计的合理、规范对系统的维护可以在很短时间内完成。

（4）经济性原则

在保证系统先进、可靠和高性能价格比的前提下，通过优化设计达到最经济性的目标。

（5）系统设备选型原则

重要设备采用国际知名的器材，以保证设计指标的实现和系统工作的可靠性。

基本上选用同类产品中技术最成熟、性能先进、使用可靠的产品型号，以保证器材和系统的先进性、成熟性。

选用高度智能化、高技术含量的产品，建立系统开放式的架构，以标准化和模块化为设计要求，既便于系统的管理和维护使用，又可保持系统较长时间的先进性。

1.3系统建设规范

●《厅堂扩声系统声学特性指标》（GYJ-25-86）

●《演出场所扩声系统的声学特性指标》（WH/T18-2003）

●《声系统设备互连的优选配接值》（GB/T14197-93）

●《声系统设备互连用连接器的应用》（GB/T1497-94）

●《音响设备用连接器的系列和品种》（GB/T15158-94）

●《多通路音频数字串行接口》（GY/T187-2002）

●《会议系统电及音频的性能要求》GB/T15381-94

●《视听系统设备互连用连接器的选用》（GB/Tl5644-95）

●《30MHz-1GHz声音和电视信号的电缆分配系统》（BG14948-94）

●《30MHz-1GHz声音和电视信号的电缆分配系统设备与部件：

性能参数要求》（GBl1318.2-89）

●《剧场建筑设计规范》（JGJ57-2000/J67-2001）

●《扩声译音系统安装工程施工及验收规范》（GY5055-1995）

●《智能建筑弱电工程设计施工图集》（GJBT98-97）

●《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范（GB/T50311－2000）

●《智能建筑设计标准》（GB/T50314－2000）

●《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16－92）

●《声系统设备一般术语解释和计算方法》（GB12060－89）

●《视听、视频和电视系统中设备互连的优选配接值》（GB/T15859－1995）

●《音响设备用连接器的系列和品种》（GB/T15158－94）

●《音频、视频及类似电子设备安全要求》（GB/T8898－2001）

●《信息技术设备包括电气设备的安全》（GB4943－95）

●《建筑电气装置——第5部分：

电气设备的选择与安装；第52章：

布线系统》（GB/T16895.6－1999）

●《建筑电气装置——第7部分：

特殊装置或场所的要求；第707节：

数据处理设备用电气装置接地要求》（GB/T16895.9－2000）

●《工业企业通信接地设计规范》（GBJ79－85）

●《低压电气及电子设备发出的谐波电流限值（设备每相输入电流16A）》（GB17625.1－1998）

●《电子设备机柜通用技术条件》（GB/T15395－94）

2系统设计

智能数字多媒体阶梯教室项目的建设，整个系统要高效率的完成教学任务，结合各个系统，充分发挥各个系统的功能，实现现代化的教学。

应对专家，教授讲课充分发挥多媒休设备，对整个教学，学术报告起积极作用。

根据上述功能定位，我们将整个多媒体教学系统分成以下几个子系统进行建设。

●装饰系统

●显示系统

●扩声系统

●中央集成控制系统

●声像联动系统

系统拓扑图如不所示

3智能数字多媒体阶梯教室具体解决方案

3.1装修装饰以及桌椅子系统

阶梯教室作为学术报告，专家讲座等重要场所，对室内装修要求简洁明了，个性突出，桌椅附合学院使用习惯。

采用轻钢龙骨吊顶，墙面粉刷，安装吸音电动窗帘。

灯光以附合室内照明为基本需求。

轻钢龙骨吊顶，考虑扩声和消防要求，采用带孔矿棉板吊顶，均匀分布格栅灯，在四个角落安装静音排风扇。

效果图如下

桌椅由于人流量大，结合学校维护等要求，采用实木阶梯教室桌椅，简洁明了，易与维护。

图示如下：

3.2投影显示子系统建设

3.2.1系统具备以下特性

显示系统，智能多媒体阶梯教室的重要组成部分，是多媒体资料显示的输出终端。

该系统包括显示设备、主控切换设备、信号源接口设备。

所有多媒体通过集中控制设备进行控制，可以对摄像机信号、计算机多媒体信息（图像、声音）、实物展台等进行集中控制，以实现信息多路输入、多路输出的功能。

多媒体显示系统信号以视频信号及电脑VGA信号传输为主，以保证图像的质量。

●能将通常的类视频源信号（DVD、VCD、VHS磁带、现场摄像、电脑网络信息、电子白板、实物展示台等）进行投影显示

●预留视频信号输入、输出接口，预留RGB、VGA接口

●能播放闭路电视节目信号

3.2.2子系统方案配置

目前在广为流行的视频显示方式有很多种，如大屏幕正投影方式、大屏幕背投影方式、大屏幕等离子频接方式等等，而各种显示方式的选择往往受到厅堂建筑结构的限制和业主主观对产品的看法。

在此次阶梯教室显示系统的设计上

我们根据教室的物理纵深和宽度以及现场的光线情况，结合人眼的视觉习惯，我们建议设计在主讲台一侧安装一套180寸的大屏幕投影系统。

教室投影机选用亮度6200ANSI流明的NEC高亮度投影机NP4100+。

分辨率为1024×768；灯泡寿命长；具有电脑信号输入口；数字DVI输入口；复合视频输入口、分量视频输入口及S端子信号输入口。

同时，它还具有RS232C的标准接口，便于集中控制时作遥控接口。

配置180英寸的电动投影幕，可视面积为3960×3300mm，拉伸方便、耐用；独特的幕布亮度高增益，图像清晰、亮丽；面料防火、防霉。

投影机采用电动升降的方式安装，在保证投影机安全的同时又体现美观大方（需装潢方配合做好吊架表面处理）。

为了方便参会人员使用笔记本电脑演示以及各类资料和信息的查询和展示，在讲台位置安装一套多功能信息接入口，提供多种信息接口及电源插座。

配合切换矩阵及中控系统，实现信号的切换显示，方便讲课进行时进行多媒体数据演示。

大屏幕显示系统的体系结构模拟图如下图所示：

设备安装平面图:

3.2.3子系统设备简介

双灯系统实现6,200流明高亮度,支持单灯7×24小时连续使用

双灯系统实现了6200流明的高亮度。

*1即使在对亮度有要求宽阔场所使用也十分明亮。

特别是在单灯工作模式下，灯泡可通过自动切换功能连续工作，是一款适用于监视用途的投影机。

另外，分别设置了在单灯、

双灯工作模式下的节能模式，有效延长了灯泡寿命。

*2灯泡寿命由原来的2500小时被延长到3000小时。

动态黑功能实现2100:

1对比度

采用对暗部有超强表现力的DLP芯片,能够精确体现出黑色画面中的逼真细节。

搭载动态黑技术实现2100:

1的高对比度。

标配两种可替换色轮“BrilliantColorTM（极致色彩）”技术更能展现生动画面

除了在产品内配备了一个4段色轮（红、绿、兰、白），NP4100+还在包装箱内配备了一个能够由客户自主更换的6段色轮（红、绿、兰、青、紫、黄）。

运用了极致色彩（BrilliantColorTM技术）的这一色轮拥有完美的再现能力，能够将自然景色逼真的呈现出来。

通过将青、紫、黄添加到红、绿、兰，色彩再现能力有效提升，画面表现更加真实。

可自由角度倾斜摆放投影

投影机向上下方向最大可倾斜90度设置，实现了倾斜自由，为商业设施和活动中摆放投影机提供了宽松的条件。

装载自动开机和直接关机功能，实现电源的集中管理

自动开机功能使投影机接通电源后就可以自动开始投射图像。

在投射过程或风扇转动过程中，可直接切断电源总开关或关闭接线板上的电源按钮进行关机。

因此，可以方便的对NP4100+/4100W+投影机进行集中管理和控制。

节能环保，待机时耗电量仅为1W

将投影机在待机状态下设定为“省电模式”，待机时的耗电量仅为1W（普通投影机约为5W）。

在投影机吊顶设置无法关闭电源时，可处于耗电量低的待机状态，为节能环保做出了贡献。

※省电模式可以通过投影机机身控制板、遥控器、GPIO（外部控制模式）进行设置。

直接关机，断电保护

关掉电源后，即便风扇在运转过程中，您可以立即将投影机插销拔出而无需等待风扇停止，这样您将可以立即将投影机带走。

全新开发的网络集中控制轻松高效，成为真正“中控”投影机

将NP4100+投影机连接至网络，配合最新开发的软件PCControlUtilityPro4，可对远程投影机进行管理、监视、控制和日程设置，同时还可以实现自动邮件提醒设置，让管理人员能够最及时了解监控投影机运行情况。

此软件可最多可以同时控制2000台投影机，能够极大的提高网络集中控制效率。

适合不同安装场所的五种可选镜头

为了应对客户的多样化需求,NP4100+配备了五种不同用途的镜头，分别适用于40-500英寸的屏幕，会议室，礼堂，展会等不同场所可选择相应的镜头。

针对100英寸的屏幕，NP4100+可在1.6m（短焦定焦镜头）及2.7-17.1m的距离投射。

客户可自行更换镜头，操作简单，无需专业工具。

可轻松调整图像位置的电动镜头位移功能和梯形校正功能

通过电动镜头位移功能可在机身保持不动的情况下，上下左右地调整投射图像的位置。

另外，梯形校正功能可调整上下左右方向的倾斜，水平方向的调整范围是±35度，垂直方向的调整范围为±40度。

*使用NP06FL时，无法进行镜头位移

镜头投射范围（100英寸画面）

投射距离

外观图

NECNP4100+

方式

单片DLP

DLP芯片

尺寸

0.7英寸（长宽比4:

3）

分辨率*1

786,432像素（1024×768）

镜头*2

缩放／焦距

NP06FL：

电动短焦定焦（投射比0.77：

1、F2.0、f=11.4mm）

NP07ZL：

电动变焦、电动聚焦（投射比1.33～179：

1、Ｆ1.8～2.3、f=19.3～25.8mm）

NP08ZL：

电动变焦、电动聚焦（投射比1.78～2.35：

1、Ｆ1.7～1.9、f=26～34mm）

NP09ZL：

电动变焦、电动聚焦（投射比2.22～4.43：

1、Ｆ2.1～2.9、f=32～63mm）

NP10ZL：

电动变焦、电动聚焦（投射比4.43～8.3：

1、Ｆ2.2～3.1、f=63.5～117.4mm）

镜头位移（NP07ZL、NP08ZL、NP09ZL、NP10ZL）

电动镜头位移

水平：

最大±0.1H/垂直：

最大+0.5V

光输出*3

正常模式（使用4段色轮※9／NP08ZL时）

6,200流明（双灯时）

3,100流明（单灯时）

ECO模式

约为正常模式的80％

灯泡（ECO模式）

280WAC（230W）

灯泡寿命*4

2,000小时（ECO模式为3,000小时）

对比度*3（全白/全黒）

2100:

1（使用DynamicBlack时）

画面尺寸

NP06FL使用時

NP07ZL、NP08ZL、NP09ZL、NP10ZL使用時

50～200寸（0.78～3.24m）

40～500寸（1.06～86.36m）

50～200寸（0.84～3.48m）

40～500寸（1.14～92.52）

色彩再现

全色彩1,677万色

最大分辨率*5

模拟信号

1,600×1,200（60Hz）

数字信号

1,400×1,050（60Hz）

梯形校正

水平方向

最大±约35度*6

垂直方向

最大±约40度*6

同步范围

水平

15kHz,31～90kHz（RGB输入31kHz以上）

50～85Hz

垂直

输入端口

3个计算机输入

迷你D-Sub15针×1

（计算机1）

BNC端子×5

（计算机2）

RGBHV*10

VGA,SVGA,XGA,WXGA,WXGA+,SXGA,SXGA+,UXGA

RGB（模拟）*10

0.7Vp-p/75Ω

H/V同步*10

4.0Vp-p/TTL正／负极性

复合同步*10

4.0Vp-p/TTL正／负极性

Ｇ同步*10

1.0Vp-p/75Ω负极性

立体声迷你插孔×2

模拟L/R

0.5Vrms/22kΩ以上

DVI-D24针×1（计算机3）

RGB（数字）

DVI规格T.M.D.S标准HDCP※7、对应最大分辨率SXGA+/60Hz

立体声迷你插孔×1

模拟L/R

0.5Vrms/22kΩ以上

3个复合输入

RCA（Y/Cb/Cr）×1

迷你D-Sub15针×1

（与计算机1共用）

BNC端子×5

（与计算机2共用）

亮度信号Y

1.0Vp-p/75Ω（同步）

色差信号Cb·Cr（Pb·Pr）

0.7Vp-p/75Ω

兼容信号

DTV：

480i,480p,720p,1080i,1080p/60Hz,576i,576p,720p,1080i,1080p/50Hz

DVD：

progressive信号（50/60Hz）

RCA×2

立体声L（MONO）/R

0.5Vrms/47kΩ

立体声迷你插孔×2（与计算机1·2共用）

与计算机输入相同

1个视频输入

RCA×1

复合视频

NTSC/NTSC4.43/PAL/PAL-N/PAL-M/PAL-60/SECAM

1.0Vp-p/75Ω

RCA×2

立体声L（MONO）/R

0.5Vrms/47kΩ

1个S-视频输入

迷你DIN4针×1

亮度信号Y

0.714Vp-p/75Ω

色信号C

0.286Vp-p/75Ω

声音输入与视频输入共用

与视频输入相同

输出端口

显示器输出

迷你D-Sub15针×1

计算机1·2或复合信号输出

声音输出

立体声迷你插孔×1

立体声L/R

可变输出级别

屏幕触发器

立体声迷你插孔×1

12VDC200mA

控制端口

LAN接口

RJ-45×1

100BASE-TX/10BASE-T

USB接口

TypeB×1

服务专用

遥控1

迷你D-Sub15针×1

用于外部控制设备

遥控2

立体声迷你插孔×1

有线遥控

PC控制

D-sub9针×1

RS-232C

声音输出

3W+3W内置立体声扬声器

使用环境

操作温度·操作湿度

5～40℃·20～80％（无凝结）

存储温度·存储湿度

-10～50℃·20～80％（无凝结）

电源电压*8

AC100V、50Hz/60Hz

输入电流

7.5A（双灯正常模式时）

电源要求

正常模式

710W（双灯时）/375W（单灯时）

ECO模式

580W（双灯时）/315W（单灯时）

待机模式

30W（正常模式）/1W（省电模式）

外形长×高×宽（单位mm）

505×197×385（包括突起部分）

质量

17.5kg（包含镜头）

3.3音响扩声系统

智能数字多媒体阶梯教室是举行学术报告、专家讲课等功能的场所，所以扩声系统一定要保证音质清晰、稳定、纯正，能适应立体声音频源的播放，室内各处要达到音量、音质基本均衡。

根据教室的实际情况，授课扩声首先要求语言清晰度、可懂度，其次对背景音乐的丰满度也有一定的要求。

对教室来讲其使用范围更加多样化，所以在电声系统设计时必须考虑到声音音色的可调性，以及设备的适应性。

达到良好的教室声场环境.

3.3.1扩声系统设计的条件

扩声系统的设计为了达到良好的音质，必须满足一些必要的条件，这是进行整个视听系统声学指标设计的基本要求。

1）要求有较低的背景噪声

教室的扩声必须要有较低的背景噪声。

噪声不仅有可能来源于室外，而且也有可能来源于室内，例如，空调、通风设备、光设备运转时产生的噪声等。

室内噪声控制问题，必须在建造和装修时加以充分的考虑，采取必要的隔音措施。

一般影剧院的背景噪声为25~30db，报告厅为30~35db，体育馆为47~56db。

2）应具有均匀合理的声压级背景噪声

视听系统要求室内的声压级按照不同类型的扩声达到一定的值。

具体地讲，音乐扩音应达到80-85db平均声压级，语言扩音为70-75db，背景音乐则为60-70db，且不均匀度应控制在±4db之内。

这就要求扩声系统应具备足够的输出功率和声增益，室内声场应均匀扩散，近次反射声应得到充分、合理的利用，音箱的辐射特性和摆放位置要合理选定。

3）保证清晰度

教室的扩声系统应保证声音的清晰度和语言的可懂度。

这一要求对语言扩声的场合尤为重要。

一般认为允许的最大辅音清晰度损失率不可超过15%。

对于以音乐重放或扩声为主的厅堂该指标可以适当放宽，但要求有更好的视听效果。

4）保证系统能稳定工作

扩声系统在达到规定的平均声压级时，应有足够的声反馈稳定度余量，以保证不会因为反馈而造成系统自激啸叫。

一般要求反馈稳定度余量为6db。

5）声像与图像的基本一致

成功的扩声视听系统应保证声像与图像的一致，使观众察觉不到扩声设备的存在，好像是直接听到来自舞台上的声音。

6）应具有良好的传输频率特性和较低的失真度

扩声系统应具有宽且平坦的频率响应和较低的失真度。

3.3.2声场设计标准

我们设计达到语言和音乐兼用扩声一级的标准：

声

学

特

性

扩声系统类别分级

音乐扩声系统

一级

音乐扩声系统二级

语言和音乐兼用扩声系统一级

语言和音乐兼用扩声系统二级

语言扩声系统一级

语言和音乐兼用扩声系统三级

语言扩声系统二级

最大声压级（空场稳态准峰值声压级dB）

100HZ-6.3KHZ范围内平均声压级≥100dB

125HZ-4KHZ范围内平均声压级≥95dB

250HZ-4KHZ范围内平均声压级≥90dB

250HZ-4KHZ范围内平均声压级≥85dB

传输频率

特性

50HZ-10KHZ以100HZ-6.3KHZ的平均声压级为0dB，允许+4--12dB，且在100HZ-6.3KHZ内允许≤±4dB

63HZ-8KHZ以125-4KHZ的平均声压级为0dB，允许+4--12dB，且在125HZ-4KHZ内允许≤±4dB

100HZ-6.3KHZ以250-4KHZ的平均声压级为0dB，允许+4--12dB，且在250HZ-4KHZ内允许≤±4dB

250HZ-4KHZ以其平均声压级为0dB，允许+4--12dB

传声增益（dB）

100HZ-6.3KHZ的平均值

≥-4dB（戏剧演出）

≥-8dB（音乐演出）

125HZ-4KHZ的平均值-8dB

250HZ-4KHZ的平均值-12dB

250HZ-4KHZ的平均值-14dB

声场不均匀度（dB）

100HZ≤10dB1KH和6.3KHZ

≤8dB

1KHZ和4KHZ≤8dB

1KHZ和4KHZ≤10dB

1KHZ和4KHZ≤10dB

总噪声级

≤NR25

≤NR30

≤NR30

≤NR35

3.3.3声场总功率的估算

在扩声系统中，完全采用计算的方法来定量分析音箱的特性、摆放位置、驱动音箱的电功率以及高、中、低频的分配比例与所产生的室内声场的关系是存在一定困难的，因为通常情况下，系统的设计者无法得到精确计算所必需的全部数据。

因此，实际工程设计往往是根据经验和一般原则首先选择音箱布局，然后进行估算，确定所需音箱的大致参数和规格指标等，并确定具体摆位和方向，最后通过对场内各点声压的测试和实际试听，对音箱的布置进行调整，必要时还需增补一些辅助音箱。

在工程设计中往往采用估算的方法，以此作为设计与系统调试的参考性依据。

1）功率估算

在视听工程现场，常常采用速算法进行估算。

计算之前，首先要确定音箱灵敏度。

音箱灵敏度和音箱的型号相关。

灵敏度确定，音箱的型号也就确定。

灵敏度相差3db，电功率就相差一倍。

专业音箱灵敏度在95-100db左右为宜。

对于采用灵敏度为95-100db音箱系统的厅堂，其功率可按0.5W/立方米；要求较高的厅堂，其功率可按1W/立方米来估算。

例如，某教室内面积为400平米，高5米，平时作为一般厅堂使用。

选择灵敏度为98db的音箱，按0.5W/立方米速算，需要功率为1000W。

此时，可选250W*2或275W*2的放大器两台，按阻抗匹配的原则，选择4只额定功率为250W，灵敏度为98db的音箱，即可满足需要。

3.3.4扩声系统的组成

智能数字化多媒体阶梯教室的扩声系统包括，前级混音设备（调音台）、节目源、音箱、功放、周边处理等设备组成。

1）音箱

音箱是整个扩声系统的喉舌，因而应作为首要因素考虑。

音箱选型要从音箱的灵敏度和额定功率着手，确定每个声源的功率。

由音箱的指向性去分析、控制厅堂声场，确定每一个音箱位置、输入阻抗和输入功率，计算音箱与功率放大器间的匹配功率。

2）功率放大器

为了保证扩声系统的音质效果，功率放大器要有足够的功率余量，并能长期稳定地工作。

同时所选择的放大器在提高效率、减小失真度、短路与空载保护和降低温度上升等方面，均应有完善的技术措施。

3）调音台与其他设备

调音台是整个视听系统的心脏部分。

它应有良好的电气性能，稳定的工作状态，平直的频率响应，极小的谐波失真，调音台在功能方面差异很大，这就要根据整个系统的功能要求去选择不同数量的输入通道和输出编组的调音台。

此外，还可以根据不同厅堂的声学要求，去选择合适的均衡器、延时器、混响器、压限器、分频器等设备组成一个正常、稳定、可靠的扩声视听系统。

4）节目信号源设备

节目信号源部分包括DVD，唱片（含CD唱片）与磁带的重放等器材和设备。

由于节目信号源部分输入电平低，因此，所有器件和设备都必须保证灵敏度高，信噪比大，失真度小，可靠性好。

3.3.5音箱的选型及布局

根据智能数字化多媒体阶梯教室的现场的结构环竟以及会者的坐位模式，在进行会场扩声系统设计，要考虑使观众席即满足语言扩声清晰度，又满足音乐扩声丰满度的音质要求，除充分利用扬声器的指向性对观众席直达声有良好覆盖外，听课席得到的直达声能与混响声能比值（声学比）要有一合适的比值和余量。

a、扬声器的确定

在教室模型上通过声场模拟测试软件EASE4.1，对选定扬声器的：

Ø扬声器的指向特性、扬声器之间的干涉效应；

Ø各