学位论文公共广播系统设计方案.docx

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学位论文公共广播系统设计方案

按照国际流行趋势，大厦、酒店等处的公共广播系统将背景音乐广播系统和消防紧急广播系统合二为一。

正常情况下，公共广播系统除了具有播放背景音乐、广播通知等背景音乐广播系统功能以外，在遇到消防报警时，能对出事区域实现自动选区或手动选区进行紧急广播。

按照中国消防系统规范要求，大厦、多层及高层楼宇的消防广播系统的广播分区必须与消防分区一一对应。

为此，我们在设计大厦、酒店等处的公共广播系统时，也必须遵照有关规定消防分区进行广播分区。

考虑到部分楼层或区域有必要设置自备声源（比如酒店健身房、咖啡厅、高级会所等），为此特别配备紧急广播切换器或者带有紧急广播切换功能的区域音量控制器。

正常情况下，这些区域自行广播，消防紧急状态时，自动强行切入到大厦公共广播系统，优先进行消防紧急广播。

考虑到大厦、酒店等处的每一个楼层、区域的使用功能和要求不尽相同，因此，公共广播系统应对所有楼层、区域和办公用房设置具有独立音量调节功能的音量控制器。

为满足消防广播要求，所有音量控制器应具有紧急切换（强切）功能，确保在消防紧急广播状态时能够实现最大音量广播。

按照中国消防系统规范要求，大厦、酒店等处均为消防重要防范场所，因此，公共广播系统内部有必要设置紧急状态联动控制器，从而实现在广播系统处于待机状态时，遇到紧急情况，整个系统能够立即自动进入工作状态，进行紧急广播。

二、方案设计依据

本系统的设计依照下列标准进行：

●引用GB7313-87《高保真扬声器系统最低性能要求及测量方法》；

●引用GB12058-89《扬声器听音试验》；

●参照GB/T14476-93《客观评价厅堂语音可懂度的"RASTI"法》；

●引用GB/T9396-1996《直接辐射式电动扬声器通用规范》；

●引用SJ2112-82《厅堂扩声系统设备互联的优选电气配接值》；

●引用GB/T16463-1996《广播节目声音质量主观评价方法和技术指标要

●参照GB4959-85《厅堂扩声特性测量方法》；

●参照GB50217-94《电力工程电缆设计规范》；

●参照GB50168-92《电器装置安装工程电缆线路施工及验收规范》

●参照JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》；

●参照GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》；

●参照GBJ76-84《厅堂混响时间测量规范》；

●参照GB/T15135-94《广播及类似用途声系统互连用连接器的应用》；

●参照GYJ25-86《厅堂扩声系统声学特性指标》；

●参照GBJ45-82《高层民用建筑设计防火规范》

●参照GBJ116-37《建筑设计防火规范》

●参照GBJ50166-92《火灾自动报警系统施工及验收规范》

●楼小区智能系统招标技术要求和相关楼层平面图

●BOSCHPraesideo全数字公共广播系统设计手册

三、系统设计要求

（1）系统概述

1、系统主设备应采用国际知名品牌BOSCH产品，其它品品质优秀，并可提供可靠的技术支持、人员培训及售后服务。

2、控制功能齐全、操作简便，可灵活地控制不同的节目广播，播出节目多样。

3、统应具备良好的兼容性、可扩充性以及自检功能。

系统可与消防系统对接联动，报警发生时兼作火灾紧急事故广播。

（2）系统指标的确定

1.系统指标及确定依据

a、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。

KLARKTEKNIK提供的各种不同的环境下的噪声声强表，根据该表可知，除停车场强度较高（55~65dB）外，其他功能的建筑环境一般均为25~45dB。

b、声场均匀度

声压级均匀，变化范围在±4dB左右为好。

c、可懂度

检测声音清晰程度的主观评定指标。

d、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

吸顶扬声器如上所述在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3欧或6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*（H-h）*tg（Q/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

2.指标的确定

a、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；

紧急广播声级=88~94dB。

b、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。

（3）系统设计

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.广播中心

广播中心里有前级推动并具有数路信号输入，设有AM/FM收音、CD播放、录放、警报以及分区广播控制盘，并且具有紧急广播优先的功能。

广播中心还设有主动式分区广播控制盘，除在本机可以控制各路用户扬声器组外，一旦火警等紧急信号发出后，它将具有最高的优先权，不论分区控制盘上的各路输出是否处于切除或音量最低位置或是正在传输背景音乐，都将自动输入紧急广播状态，并自动接通各个预定消防分区的广播支路作全音量播送。

3.扬声器的布设

根据《民用建筑设计规范JGJ/T16-92》第24款“火灾报警与消防联动控制”第4节“火灾事故广播”中扬声器的布设原则，在车库等布设紧急广播扬声器的地方扬声器的布距为约为15米，扬声器距墙不大于7米（视具体扬声器的品牌和型号等技术参数而定）。

考虑场声器的扩散角、设备投资、系统性能，在商场、营业厅、娱乐场所、走廊等有背景音乐及公共广播的场所扬声器的布距为6~8米，扬声器距墙不小大7米。

此扬声器兼作紧急广播用扬声器。

4.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

5.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160米。

在设计中普遍采用1.0mm2的导线为平面传输导线，采用1.5mm2的导线为垂直传输导线。

6.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、系统选型及设备特点

本项目的背景音响系统主系统设备采用BOSCH专为现代化小区公共广播系统特点而设计的Praesideo全数字公共广播系统。

该系统的各个构成单元以各种安装件采用功能分体式结构，尺寸进制符合EIA的有关规定，该系统由于采用单元及全单元，所以可根据业主灵活地进行组合，扩展较为方便。

而且，该系统平时具有播放背景音乐、分区广播等多种功能。

本项目的紧急广播系统主要采用了Praesideo全数字公共广播设备，该系统设备的开发和设计，首先是以人性的观点出发，注重于“紧急状况时正确情报的传达”、远距离信号传输的衰减数据分析处理及更安全的避难指引。

因Praesideo全数字公共广播有如下系统特点：

1．紧急用广播设备的技术标准

由于火灾事故具有突发性，这就要求紧急广播系统能够准确迅速地进行疏导广播，且紧急广播设备应是严格按照技术标准设备的，所采用的零部件符合技术标准。

2．运用声音警报

无论是自动（与火灾报警系统联动）还是手动的情况下，系统能发出声音警报，其声为警笛音。

3．紧急报警时，不论分区的音量控制器是开或关、音量处于大或小都可以直接切换到最大音量进行报警广播。

4．人式手动呼叫及报警

系统允许机房（控制中心）操作员手动发出其不意任意某分区或全区报警报声或人工呼叫声；分区声叫时不会干扰没有呼叫的区域，在消防、紧急广播的状态时，只对发生火警区域及相邻的上区域（即N+1、N二个区域）进行紧急广播，而不影响其它区域的正常广播。

5．具备紧急后备电源

系统在采用了停电后3小时的UPS供电系统后仍然采用DC48V蓄电池作为次级后备电源，可实现紧急状态下电源的自动切换，更有利的保证系统的不间断工作。

五、方案说明

系统设计包括通常广播和紧急广播二个系统功能，从设计规范的思想出发，通常广播和紧急广播二个系统的设计，在功能上互相独立，在设备上有机会结合。

根据规范要求，紧急广播的控制具有最高优先权，并采用消防联动和自动火灾报警广播方案。

（一）、通常广播

通常广播含有服务性广播和业务性广播二个功能：

服务性广播，主要用于公共区域的广播和背景音乐、介绍、指南、以及可能需要的内容的播放。

业务性广播为各楼层通知、找人等寻呼用途。

1．节目源

用于服务性广播。

2．广播寻呼

用于业务性广播，提供寻呼麦克风，内藏高音质咪头以改善话音或由主机进行制定编组，音质以及语言清晰度。

麦克风呼区按照建筑楼层及其独立楼层区或进行划分。

区域选择可单选、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，发出提示乐声，切入麦克风，播送区域寻呼麦克风的麦克风。

3．控制系统

设带优先控制的主机用于各种广播的优先次序的设定。

优先次序为：

1、EM：

紧急广播；2、RM：

遥控；3、MAIN：

背景音乐。

服务性广播节目源选择和信号适配。

对每路节目源设有独立的音量调节装置，以取得不同节目源输出电平均衡，达到节目切换时音量平滑。

服务性广播的节目总音量可控，方便选择适宜的环境音量。

设监听背景音响区域选择器，可根据需要监听系统内每一路音源的播放情况，以确认系统的工作状态。

4．功率输出

服务性广播和业务广播，各所需播放的楼层除话筒语音外的需很大的音量，用于公共过道马路边及部分库房周围的10—20W高音质扬声器，保证了语音的足够清晰和响度，又节省了功放，实现了性能、费用统一。

传输出电压国际标准一般为70V、100V、120V三档规格，根据规范宜采用低传输方式并考虑减少线路损耗的原则，我们采用100V。

5、区域分配

根据规范，区域分配应首先满足火灾事故广播的区域划分要求。

根据设计要求，系统划分成19个广播区域；且系统的扩容接口，可根据需要继续扩展。

二、紧急广播

广播系统留有联动接口与消防系统主机相连、实现自动消防或手动紧急广播功能，它是火灾或其它灾难的报警、疏散、指挥的必要设备措施。

因本系统扩声区域情况比较复杂，相当一部分在室内，另外还有室外的大面积扩声区域，故除室外部分外，需按国家相关标实现与消防系统的自动联动。

1．控制系统

紧急广播控制具有与相对应的火灾报警联控制接口，每一分区对应可连接区烟感器（视消防报警系统点位设计而定），与火灾报警设备的区域报警紧急输出联动。

备用属的呼叫站和呼叫站键盘，可手动启动紧急广播、由人工进行疏散指挥。

紧急广播操作优先于其它任何（包括广播员的区域寻呼麦克风），可对所需广播楼层按规定的区域广播，也可以进行全呼操作，对整个楼宇同时进行紧急广播。

紧急广播在启动时，对于非紧急区域不影响正常广播，避免引起恐慌和混乱。

为保证紧急广播的启动，不受设备在某些层面的音量调节器的影响，即当这些音量调节处于关闭状态，如对该区域进行紧急广播，仍将以全音量进行广播。

2、紧急广播方式

输出功率满足整个小区内的最大要求，满足全域的全音量需要。

3、区域分配

根据我国现行的规范中对火灾事故广播用户分路要求，用户分路满足如下要求：

（1）2层及2层以上楼层发生火灾，接通火灾层及其相邻上层。

（2）首层发生火灾，接通本层及2层。

（3）地下层发生火灾，接通地下各层及首层，若首层与2层有的共享空间，同时包括2层。

本系统的特点为全区室外广播，故当主机接收到消防中心的报警信号时，可有值班人员向相应的广播分区进行人工启动紧急呼叫系统。

五、系统信号流程

（一）、广播信号流程

首先CD、收音等各音源信号进入LBB4401网络控制器处理后，输出分配给LBB4421/4422全数位功率放大器。

功放输出经继电器组切换后再进入各分区之室外扬声器终端，分区呼叫控制及信号流经BOSCH控制软件指命给相关分区。

（二）、产生火警时的工作流程

若出现火警，火警感应器会产生火警信号送到网络控制器LBB4401，经BOSCH控制软件识别并切断相应分区的音乐信号，产生警笛信号送入功放，并可用LBB4430呼叫站及相应的LBB4432呼叫站键盘自带的话筒喊话（话筒上的开关按下时切断警笛送出的话音）送出语言紧急广播。

此时只有火警区域及其相邻区域才有警笛声及紧急话音，其它所有区域则切换无声。

六、广播系统控制中心若干条件

一、电源供应

根据BOSCHPraesideo全数字公共广播系统系统各组件的具体参数，在电源供应方面机房必须和系统提供220V/50Hz，总功率不小于10000W的单相电源，设有地线：

接地电阻应小于4Ω，甚至小于1Ω，线径大于4.0m㎡；并且在线路上避免有其它强烈的干扰源，如大功率的可控硅干扰等；

二、室温控制：

电子设备工作时多要消耗一定量电能，且多转化为热能，所以必须控制室内温度在系统正常工作时不大于50℃，并且在室内的排气通风调备。

七、BOSCH广播系统简介

飞利浦在设计和制造各种功用的公共广播系统中领导世界潮流。

半个多世纪以来，飞利浦不断地推出最上乘的扩音和扩音管理设备，现在又开发出全球第一个全数字化的、最具现代化和高投资效益的Praesideo全数位公共广播系统，它可以满足专业用户对公共广播/紧急系统的所有要求。

作为世界上第一个全数位的公共广播和紧急系统，Praesideo的音频处理、通讯和控制功能全部在数位域进行，从而把公共广播和紧急系统一起带入新境界--这是其它的系统不能企及的。

Praesideo全数位化公共广播系统的各个设备之间的通讯根据距离的不同而采用塑料或玻璃光纤，连接采用菊链式连接原理，这使得连接和安装非常方便、快捷。

同时，由于系统的架构是建立在设备的菊链式连接上的，所以可以在网络的任何位置增加和去除设备（只要可以接入网中）而不影响其他设备的性能，这使得客户很容易地就把系统扩展。

这意味着用户可以在开始阶段先建立一个小的系统，以后随着发展的需要，可在已有的网络上加入新设备，就可以形成更大的系统。

飞利浦提供各种各样的解决方案－从小型企业，社区礼堂用的单机，到体育中心，运动场馆用的多功能系统，以致商店、工厂、医院、航空港使用的大型复杂系统，飞利浦应有尽有。

飞利浦得天独厚地提供品种齐备的话筒、放大器、扬声器、喊话筒，扩音管理系统。

它们之间有完美的兼容性。

已建立的系统可以随心扩展和升级。

背景音乐的主要作用是掩盖噪声并创造轻松愉快的氛围。

扬声器分散均匀布置，无明显声源方向性，且音量适宜，不影响人群正常交谈，是优化环境的重要手段之一。

公共广播系统可以起到宣传、播放通知、找人等作用。

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。

公共广播音响系统的紧急广播功能作为消防报警及联动系统在紧急状态下用于疏散广播的设施，以保证在紧急情况发生时，可以利用其提供足以让建筑物内可能涉及的人群能清晰地听到警报、疏导的语音。

八、系统设计说明

1．Praesideo全数位化公共广播系统采用网络化结构，菊链式互连功能不仅可以精确地满足用户当前的需要，也可以满足用户今后修改和扩展的需要。

2．全数位化音频信号处理特征保证了信号的纯正，并使传输距离大大增加。

3．定压式输出保证每个扬声器音量一致。

4．呼叫可通过呼叫站键盘和程序设置来选择播放区，呼叫站可对选定的分区进行播音，呼叫之前先发一个听得见的提醒信号，提醒信号和报警信号音调有多种选择。

5．背景音乐和紧急广播系统向广播区域提供背景音乐和公共传呼服务，具有火灾紧急广播。

6．背景音乐和紧急广播系统可为每一个分区输出。

7．背景音乐和紧急广播控制系统应共用扬声器，所有广播区域平时播放背景音乐，一旦被某区内的火警信号触发（或按其它信号试验性触发），广播主机应自动控制相关区内的所有扬声器播发紧急消息。

作为现代化展览馆的一个必须的功能项目，Praesideo全数位化公共广播系统可提供完全符合消防紧急广播的功能，当某一区发生火灾报警时，可自动触发语音系统对发生火灾的这一区或邻近区或所有区进行语音提示，并可人工广播来进行事故处理。

8．Praesideo全数位化公共广播系统可连接多个音源，如：

卡式放音座、数字调频调谐器、CD唱机等。

它们可对小区的公共区播放丰富的节目音源。

Praesideo全数位化公共广播系统结构示意图

九、Praesideo全数位化公共广播系统指标

采用网络构架，为系统设计带来了真正的自由，菊链式网络布局决定了系统设备实际上可以连接在任何位置上。

系统采用光缆连接，所有信号都在同一光缆中传输，不需要其他任何连线。

小系统可以方便的扩展，以适应需求的变化。

将网络的尾端连接，可以建立一个冗余环路，这样网络光缆的任何一点断开不会影响操作--对于应急系统而言，这一点是非常重要的。

系统可以做到当一个系统中的功率放大器产生故障时会自动完成向备份机的转换。

这种网络构架的另一特点是，音频信号的输入和输出的处理在个设备本身进行，这会带来巨大的好处，因为各系统设备可以根据自己所处的声学环境和所需的功能进行优化调整。

这还使系统的中央设备--网络控制器可以集中处理其他的任务，如广播的路由，重放预先录制的资讯等。

这比集中处理信号有更高的优越性。

系统的功能部件包括：

（1）网络控制器LBB4401/00（19"机架型）

公共广播和紧急系统的控制器；

全数位系统；

可以控制61个结点；

28路音频通道；

8个受监控的控制输入和5个控制输出；

4路音频输入和4路音频输出；

配置和诊断/记录功能的乙太网界面;

存储最后99条故障记录;

RS232界面,用于记录

（2）音频扩展器LBB4402/00（19"机架型）

4路音频输入-其中2路可选择为话筒或线路输入,另外2路为线路输入

4路音频输出；

8个受监控的控制输入和5个控制输出；

音频处理功能；

冗余网络连接

耳机监听和VU指示表

（3）功率放大器LBB4421/00（1×500W）、LBB4422/00（2×250W）、LBB4424/00（4×125W）、LBB4426/00（4×60W）（19"机架型）

冗余网络连接；

电源开关指示；

耳机监听和VU指示表；

8个受监控的控制输入和1至8个控制输出；

根据放大器型号的不同有2至4路音频输入；

有1至8路音频输出（输出电压100V/70V/50V可选）；

具有可增加的功率放大器监测及换机功能；

具有可增加的扬声器线路监测功能；

具有可增加的扬声器音量自动控制功能；

（4）基本呼叫站LBB4430/00

冗余网络连接；

电源开关指示；

错误指示；

（5）呼叫站键盘LBB4432/00

8个自由编程的选择键；

自带的串口用于连接基本呼叫站；

一个基本呼叫站可以最多连接16个呼叫站键盘；

（6）网缆LBB4416/01/02/05/10/20

不同长度的网缆，型号中的尾数代表了网缆的长度；

是一种特殊的线缆，由两根用于通讯的塑料光纤和两根用于供电的铜线构成；

供货时已安装好了网络接头；

用于将网络控制器连接到功率放大器、音频扩展器、呼叫站等。

（7）线路监测套件LBB4442/00

监测主卡安装在功率放大器内；

监测副卡安装在扬声器的尾端；

扬声器线路监测不需要另外接线；

监测副卡由功率放大器提供电源；

开路故障监测；

（8）配置/诊断和记录软件LBB4470/00

以网络为基础的用户界面；

可以用没安装软件的电脑直接进入；

可以设置所有系统参数；

使用方便的浏览功能；

动态的HTML页面可以随时更新；

出厂前已安装在网络控制器内。

4.讯源组件

（1）CD播放机/调谐接收器LBB1961/00

高质量的讯源组件；

FM/AM调频调谐器，10个预置通道；

自动和手动调谐；

自动搜索装置；

频率范围：

FM：

87.5-108MHZ；

AM：

522-1620KHZ；

频响30HZ-15KHZ；

方便、实用的单碟CD、MP3播放机；

频率范围：

20HZ-20KHZ；

外部尺寸100*430*270mm，台式或机架安装式；

重量：

5KG

（7）、终端音箱部分见附件

十、配置方案

（一）系统方案概述

本广播系统方案为园区的分区广播、背景音乐及紧急消防广播所设计。

作为一个现代化综合性军队园区，其分区广播管理是配合管理方式的首选；背景音乐将为园区内公共场所提供舒适幽雅的氛围，而紧急消防广播更是园区内办公楼等所必不可少的安全措施，可及时处理园区内所可能发生的火灾等事故。

我们对本园区进行了功能性广播分区，共分为19个大个功能区，含概了园区内的绝大部分区域。

本着产品科技领先，品质稳定可靠的原则，本园区的广播系统采用BOSCHPraesideo全数字公共广播系统，其功能集分区广播、背景音乐与紧急消防广播于一体。

1.分区广播功能

BOSCHPraesideo全数字公共广播系统最多可对244个区进行广播，在本方案中将把本小区的公共场所分为19个区来进行分区广播。

2．背景音乐系统

BOSCHPraeside