公共广播系统工程手册.docx

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公共广播系统工程手册

公共广播系统工程手册

一、公共广播系统概述

 广播音响系统涉及面很广，从工厂、学校、宾馆、车站、码头、广场到会场、影剧院、体育馆、住宅小区等无不与之有密切关系。

 在民用建筑工程设计中，广播系统可分为以下几类：

面向公众区（广场、车站、码头、商场、餐厅、走廊、教室等）和停车场等的公共广播系统。

这种系统主要用于语音广播，因此清晰度是首要的。

而且，这种系统往往平时进行背景音乐广播，在出现灾害或紧急情况时，又可转换为紧急广播。

面向宾馆客房的广播音响系统。

这种系统包括客房音响广播和紧急广播，常由设在客房中的床头柜放送，客房广播含有多个可供自由选择的波段，在紧急广播时，客房广播即自动中断，自动切换为紧急广播

以礼堂、剧场、体育馆为代表的厅堂扩声系统。

这是专业性较强的扩声系统，它不仅要考虑电声技术问题，还要涉及建筑声学问题。

两者都要统筹兼顾，不可偏废，这类广播系统往往有综合性多用途的要求，不仅可供会场语言扩声使用，还常用于文艺演出等，对于大型现场演出的音响系统，电功率少则几万，多的达数十万瓦，故要用大功率的扬声器和功率放大器，在系统的配置和器材选用方面有一定的要求，同时应注意电力线路的负荷问题。

面向会议室、报告厅等的广播音响系统。

这类系统一般也是设置成公共广播提供的背景音乐和紧急广播两用的系统，但因其特殊性故也常在会议室和报告厅单独设置会议广播系统。

对要求较高或国际会议厅，还需另行设计诸如同声传译系统，会议表决系统以及大屏幕投影电视等的专用视听系统。

从上面介绍可知，对于各种大楼、宾馆及其他民用建筑物的广播音响系统，基本上可以归纳为三种类型：

一是公共广播系统（PublicAddressSystem简称PA），这种是有线广播系统，它包括背景音乐和紧急广播功能，通常结合在一起，平时播放背景音乐或其他节目，出现火灾等紧急事故时，转换为报警广播。

这种系统中的广播用的话筒与向公众广播的扬声器一般不处同一房间内，故无声反馈的问题，并以定压式传输方式为其典型系统；二是厅堂扩声系统，这种系统使用专业音响设备，并要求有大功率的扬声器系统和功放，由于传声器与扩声用的扬声器同处于一个厅堂内，故存在声反馈乃至啸叫的问题，且因其距离较短，所以系统一般采用低阻直接传输方式；三是专用的会议系统，它虽也属扩声系统，但有其特殊要求，如同声传译系统等。

1、广播音响系统的组成

不管哪一种广播音响系统，都可以画成如下所示的基本组成方框图。

它基本可分四个部分：

节目设备、信号的放大和处理设备、传输线路和扬声器系统。

节目源设备：

节目源通常为无线电广播，激光唱机和录音卡座等设备提供，此外还有传声器、电子乐器等。

信号放大和处理设备：

包括调音台、前置放大器、功率放大器和各种控制器及音响加工设备等。

这部分设备的首要任务是信号放大，其次是信号的选择。

调音台和前置放大器作用和地位相似（当然调音台的功能和性能指标更高），它们的基本功能是完成信号的选择和前置放大，此外还坦负音量和音响效果进行各种调整和控制。

有时为了更好地进行频率均衡和音色美化，还另外单独投入图示均衡器。

这部分是整个广播音响系统的“控制中心”。

功率放大器则将前置放大器或调音台送来的信号进行功率放大，再通过传输线去推动扬声器放声。

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，往往采用高压传输方式，由于传输电流小，故对传输线要求不高。

扬声器系统：

扬声器系统要求整个系统要匹配，同时其位置的选择也要切合实际。

礼堂、剧场、歌舞厅音色、音质要求高，而扬声器一般用大功率音箱；而公共广播系统，由于它对音色要求不是那么高，一般用3W---6W天花喇叭即好。

2、  广播系统的特点

背景音乐简称BGM，是BackGroundMusic的缩写，它的主要作用是掩盖噪声并创造一种轻松和谐的气氛，听的人若不专心听，就不能辨别其声源位置，音量较小，是一种能创造轻松愉快环境气氛的音乐。

因此，背景音乐的效果有两个，一是心理上掩盖环境噪声，二是创造与室内环境相适应的气氛，它在宾馆、酒店、餐厅、商场、医院、办公楼等广泛的应用。

乐曲应是抒情风格的或是轻松的，强烈激性的乐曲是不适宜。

背景音乐不是立体声，而是单声道音乐，这是因为立体声要求能分辨出声源方位，并且有纵深感，而背景音乐则是不专心听就意识不到声音从何处来，并不希望为人感觉出声源的位置，以至要求把声源隐蔽起来，而音量要较轻，以不影响两人对面讲话为原则

二、公共广播工程设计的一般顺序

这里所说的公共广播是指有线传输的声音广播，通常用于公共场馆、大厦、小区内部，供背景音乐广播、寻呼广播以及强行插入的灾害性广播使用。

这一类公共广播工程的设计，通常按下列顺序进行：

1、 首先应考虑广播扬声器的选用、配置

2、 广播功放的选用

3、 广播分区

4、 广播系统的建构

本手册依据KOKO公共广播系列的资料进行编译。

三、   播扬声器的选用和配置

1、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。

如CH-701、CH-702、CH-705系列。

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（CH-708）或有后罩的天花扬声器（如CH-709系列）。

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。

前者如CW-106、CW-108、系列；后者如KOKO-602、KOKO-603系列。

在室外，宜选用室外音柱或号角。

前者如CS-520、CS-530系列；后者如HS-30Q系列。

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。

如AG-620、S-610系列。

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。

如CH-705系列。

至于品牌和档次的选择，自然与投资有关。

KOKO系列以普及档次至中上级档次为主（高档的也有，为数较少）。

2、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。

椐此，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[i]（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”[ii]。

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CS-540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540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。

具体计算仍可用式

（1）。

四、   播功放的选用

广播功放不同于HI-FI功放。

其最主要的特征是具有70V和100V恒压输出端子。

这是由于广播线路通常都相当长，须用高压传输才能减小线路损耗。

广播功放的最重要指标是额定输出功率。

应选用多大的额定输出功率，须视广播扬声器的总功率而定。

对于广播系统来说，只要广播扬声器的总功率小于或等于功放的额定功率，而且电压参数相同，即可随意配接，但考虑到线路损耗、老化等因素，应适当留有功率余量。

按照‘规范’的要求，功放设备的容量（相当于额定输出功率）一般应按下式计算：

P=K1·K2·ΣP0

（2）

P—功放设备输出总电功率（W）

P0—每一分路（相当于分区）同时广播时最大电功率

P0=Ki·Pi

Pi—第i分区扬声器额定容量

Ki—第i分区同时需要系数：

服务性广播客房节目，取0.2~0.4

背景音乐系统，取0.5~0.6

业务性广播，取0.7~0.8

火灾事故广播，取1.0

K1—线路衰耗补偿系数：

1.26~1.58

K2—老化系数：

1.2~1.4

椐此，如果是背景音乐系统，广播功放的额定输出功率应是广播扬声器总功率的1.3倍左右。

但是，所有公共广播系统原则上应能进行灾害事故紧急广播。

因此，系统须设置紧急广播功放。

根据‘规范’要求，紧急广播功放的额定输出功率应是广播扬声器容量最大的三个分区中扬声器容量总和的1.5倍

至于广播功放的其他规格，取决于广播系统的具体结构和投资。

五、   广播分区

一个公共广播系统通常划分成若干个区域，由管理人员（或预编程序）决定那些区域须发布广播、那些区域须暂停广播、那些区域须插入紧急广播---等等。

分区方案原则上取决于客户的需要。

通常可参考下列规则：

1、              大厦通常以楼层分区，商场、游乐场通常以部门分区，运动场馆通常以看台分区，住宅小区、度假村通常按物业管理分区，等等。

2、              管理部门与公众场所宜分别设区。

3、              重要部门或广播扬声器音量有必要由现场人员任意调节的宜单独设区。

总之，分区是为了便于管理。

凡是需要分别对待的部分，都应分割成不同的区。

但每一个区内，广播扬声器的总功率不能太大，须同分区器和功放的容量相适应。

以KOKO系列中的AP-9813分区器为例，每一个区的功率容量为500VA，但10个区的总容量不应超过1000VA。

椐此，如果10个区满负荷运行，则平均每个区不应超过100VA（近似100W）。

六、   广播系统的建构

a）       简易系统

一个公共广播系统起码须配置下列环节：

广播扬声器，广播功放，前置放大器，话筒。

A、最简易的方案如图一。

AP-P系列广播功放有内置的前置放大器（俗称“合并机”）。

该系列的最小功率是70W，可驱动8~16个天花扬声器或5~10条音柱（具体须视扬声器和音柱的型号而定）；最大功率是360W，其驱动能力接近前者的6倍。

这个简易系统只能发布语音广播，如通知、寻呼、讲话等。

倘要广播背景音乐、广播新闻、发布录音，则可添置CD、卡座、调谐器（收音机）等设备。

AP-P系列备有多个线路输入接口，完全可以同这些设备连接。

AP-P系列还可以配接多个话筒，供中、小型集会主席台使用。

其中的主话筒具有优先功能，其信号能抑制其他输入（令其默音），以便强行插入具有优先权的发言或紧急的广播。

B、另一个简易方案如图二。

AP-1500系列广播功放可添置CD、卡座、调谐器（收音机）等设备。

其主话筒亦有优先权，可用于紧急插入。

以上两个简易系统的共同缺陷是没有分区环节，也没有同消防中心的连动接口。

而作为典型的公共广播系统，上述环节和接口是必须的，详见下文。

b）       最小系统

最小系统是指公共广播功能基本完备的系统。

推荐方案如图三。

同简易系统相比较，主要是增加了分区环节、定时控制环节、警报环节和与消防中心连动的接口。

平时，系统在可编程定时器AP-9814的管理下运行（根据预先编定的程序定时启闭有关环节的电源），并按时播放作息时间正点钟声信号。

当消防中心向系统发出警报信号时，通过连动接口强行启动有关环节（无论程序处于何种状态）；同时强行切入所有分区插入紧急广播，而不管它是否处于关闭状态。

其次，在该图中，功放和前置放大器也分开了，系统的组合、操控更为方便；另外还配置了监听器，以便监听系统的运行。

c）        分区报警/强插

最小系统虽然有分区和强插功能，但其强插功能不够理想。

其一，警报不能分区发布，一旦发生警报，所有分区都同时进入警报状态。

这对于规模不大的系统是适宜的。

例如一所小学，常规广播有必要分区（至少教室和办公室要分别对待），而警报当然应该同时发布。

但对于规模较大的系统则不妥，全面发布警报可能引起混乱。

其二，警报可以强行打开那些在平时处于关闭状态的分区，但不能打开那些被现场音控器关闭了的分区。

A、为了实现分区报警，须有两路功放，配置如图四（仅划出与分区报警有关的部分）。

 在图四中，背景节目和警报信号分别送入分区器的A、B端，当警报发生时，警报信号只进入警报区，而其他分区则照常播放背景音乐。

B、为了强行打开（绕过）音控器，有两种制式。

一种称为三线制（图五），另一种称为四线制（图六）。

●        三线制

同最小系统相比，典型系统增加了报警矩阵、分区强插、分区寻呼、电话接口以及主/备功放切换、应急电源等环节，系统的连接也作了相应的调整。

此外，还展示了几种结构不同的分区。

报警矩阵是与消防中心连接的智能化接口，可以编程。

当消防中心发出某分区火警信号时，报警矩阵能根据预编程序的要求，自动地强行开放警报区及其相关的邻区，以便插入紧急广播；对于具有音控器的分区，须在分区电源AP-9820S的帮助下才能强行打开（或绕过）音控器进行插入。

无关的邻区将继续播放背景音乐。

在警报启动时，报警信号发生器AP-9815E也被激活，自动地向警报区发送警笛或先期固化的告警录音（如指导公众疏散的录音）。

如有必要，可用消防话筒实时指挥现场运作。

消防话筒具有最高优先权，能抑制包括警笛在内的所有信号。

分区寻呼器AP-9810P可以开启由分区选择器AP-9813D管理的任一个（或任几个）分区，插入寻呼广播。

电话接口AP-9818I是与公共电话网连接的智能化接口。

当有电话呼叫时能自动摘机，向广播区播放来话，使得主管人员可以通过电话发布广播。

当电话主叫方挂机时，系统亦会自动挂机。

AP-9818I具有线路输入口，可以配接调音台、前置放大器等设备，以便举行电话会议。

主/备功放切换器可以提高系统的可靠性。

当主功放故障时能自动切换至备用功放。

在图七中有两台主功放，分别支持背景音乐和寻呼/报警。

备用功放一台，随时准备自动接管报警任务；该备用功放也可支持背景音乐，但背景音乐的广播扬声器总量可能较多，须配置容量相当的备用功放。

应急电源属在线式，能在市电停电后支持系统运行30~120分钟（视蓄电池容量而异）。

为了进一步提高系统的可靠性，各分区（或重要的分区）功放可使用主/备结构。