什么是公共广播系统

更新时间:2023-07-27
      公共广播系统是为智能化小区(公共场所)提供背景音乐、事务广播及消防紧急广播等实时信息不可或缺的专业设施。它被广泛应用在小区、学校、商场、宾馆、机场、码头和车站等场所。如何及时、准确地将广播信息传送到所在区域中的每一个对象是公共广播系统的首要任务。 
SIP融合广播

公共广播系统的组成与工作原理

公共广播系统主要提供以下服务。
       1)信息传播。以传播直达声为主,使用时要求的声压级较高。
       2)背景音乐(BackGroundMusic,BGM)。主要作用是掩饰周边环境噪声,营造一种轻松和谐的气氛。
       3)突发事件报警联动广播。当发生紧急事故(如火灾)时,可根据程序指令自动强行切换到紧急广播工作状态。
       4)可分区(或分层)播放不同的音响内容。
       在公共广播系统的实际应用中,上述的功能必须采用同一套系统设备和线路,这样既可以播放背景音乐,又可以发布日常信息和紧急广播。此系统主要由音源设备(调谐器-主要有CD、MP3播放器、传声器)、前置放大器、功率放大器、分区广播、传输线路和扬声器组成。小区公共广播系统组成框图如图7-1所示。
图1         小区公共广播系统组成框图
       公共广播系统包含日常广播和紧急广播两个子系统。在正常状态下,日常广播和紧急广播这两个子系统在功能上互相独立,在设备上有机结合。根据消防规范要求,紧急广播子系统具有最高优先控制权。  

1.1  音源

所谓的音源是指提供公共广播所用的节目源。公共广播主要音源设备如下。
1.循环录音卡座
      循环录音卡座可以对语言类节目和音乐节目进行反复循环播放。
2.调谐器(收音模块)
      收音模块通常具备接收调频和中波调幅两个波段,短波由于传播的原因信号衰落比较产重,因此公共广播系统并不采用。
3.CD、MP3播放器
      CD、MP3播放器把两种音源结合为一体,如图7-2所示。
图2             CD、MP3播放器
4.传声器
       传声器又称为送话器(Microphone),它是将声音信号转换为电信号的能量转换器件。
       根据声-电转换方式可将传声器分为动圈式、电容式、驻极体式(属于电容传声器的一种,只是供电稍有区别,主要用于手机、摄像机)和硅微传声器。此外,还有液体传声器和激光传声器。目前常用的为动圈式和电容式两种。
       根据功能和外形又可将传声器分为有线传声器、无线传声器、主席传声器(具有强制切断列席传声器发言的优先功能)以及鹅颈式传声器(又称为座式传声器),如图7-3所示。
图3           传声器  

1.2  前置放大器与调音台

1.前置放大器
      前置放大器是功率放大器的前级处理电路,主要有3个功能:其一是对不同声源(如消防报警、传声器、录音机、调谐器和线路输入)的音频信号进行放大;其二是对音源信号进行混合或按需要分配播放优先权;其三是对各路输入的音量、音色进行调控。
前置放大器通常具有多路信号输入插口,在混合之前,各路的信号是独立的,互不干扰。信号来源不同,信号的幅度也不尽相同, 为了更好地混合,各信号通道都有自己的音量控制电路。
       前置放大器不能单独带动音箱,必须与功率放大器结合才能发挥功效,因此它只是将输入的各种信号进行混合后输出,供功率放大器的输入端使用。前置放大器如图7-4所示。
图4     前置放大器
a)正面b)背面
2.调音台
       调音台实际上是一台音频信号控制器,它具有多路音源输入插口。用它拾取来自传声器、录音卡座的音频信号,同时对它们进行放大或衰减,按需要进行音质加工和混合处理,因此,调音台是现代电台广播、舞台扩音、音响节目制作、播送和录制节目的重要设备。与前置放大器相比,其功能要强大得多。
       小区公共广播系统一般不采用调音台,因为其造价要比前置放大器高,操作相对也繁杂得多。对要求档次高一点的场合,也可选用普通的小型调音台作为前置放大器。

1.3 功率放大器

     功率放大器简称为功放或扩音机,其任务是将前级送来的信号进行管理、放大,满足系统负载-扬声器的需要。
1.功率放大器分类
(1)按用途分类
      1)家庭用功率放大器。通常对频响要求比较高,有Hi-Fi(高保真)和AV(家庭影院)两大系列,前者侧重于音乐效果的播放,后者着力于营造一种电影音响效果。
      2)专业功率放大器。多用于传输距离不长的场合,一般用于会议,厅、堂、场、馆、舞台演出和卡拉OK歌厅使用。
      3)公共广播功率放大器。主要面对公众,侧重于语言广播,在正常状态下则用于背景音乐广播,还可进行紧急(如消防)广播。由于其广播面对的范围大、距离长,因此在输出方式上和家庭用功率放大器有很大不同,选用时必须加以区别。
(2)按组合方式分类
      1)合并式功率放大器。
       合并式功率放大器是把原先由前置放大器承担的功能与功率放大器融合一体,既承担前置放大器的功能,同时又进行功率放大,如图7-5所示。从合并式功率放大器的正面可以看出,面板上布置了许多功能旋钮,主要有各路音源的音量控制旋钮、音频混合旋钮、音色的调整旋钮及功率放大器音量总开关。合并式功率放大器的背部也相对复杂,通常设有音源设备的输入插口,扬声器输出端子供各路音源输入。
图5     合并式功率放大器
a)正面b)背面
       有时单台功率放大器的放大倍数不够,需要增加一台功率放大器,故在功率放大器的背部通常会设有一个用来并机的信号输出端子,通过这个输出端,达到两台的音源共享、提高功率的目的。
       2)纯后级功率放大器。
       纯后级功率放大器就是单纯的功率放大器。通常,它只有音量控制单元,没有音色、音源混合等处理电路,面板上通常只有电源开关和音量调整旋钮。大型的公共广播往往采用纯后级功率放大器,如图7-6所示。
(3)按是否带分区分类
       按是否带分区,可将功率放大器分为带分区功率放大器和不带分区功率放大器。通常,一套广播系统覆盖的是所有区域,而有时同样一套广播系统只需要服务于一个特定时间或群体,这时并不需要覆盖整个区域,为了不影响其他区域人员的正常生活,采用分区广播是最好的选择。
       带分区功率放大器正面设有防区广播选择开关,其背部设有分区广播的输出端子,用于连接各分区的扬声器。带分区合并式功率放大器如图7-7所示。  
图6    纯后级功率放大器
图7     带分区合并式功率放大器
(4)按输出形式分类
       1)定阻式功率放大器。
       定阻式功率放大器的特点是,末级没有设置深度负反馈电路,因此它的输出电压随负载的变化而变化,但其输出电阻保持一定的数值不变。定阻式功率放大器必须配接与其相适应的额定功率和额定电阻的负载,即必须保证在功率和阻抗匹配的情况下才能正常工作。
       定阻式功率放大器按照阻抗可分为低阻式功率放大器和高阻式功率放大器。低阻式功率放大器用于短距离传输,如家庭音响、小型会议室和卡拉OK厅;高阻式功率放大器则用于长距离传输,如小区、学校的公共广播。
       2)定压式功率放大器。
       由于功率放大器末级采用了深度负反馈,定压式功率放大器传送时其输出电压不会随负载阻抗变化而变化,输出电压基本稳定在一定的数值,在额定功率范围内负载变化对功率放大器的输出电压影响很小,所以名为定压式。定压式功率放大器传送的一个特点是,高电压,小电流,避免了大电流传输时的功率传输损耗。为降低长距离功率传输中传输线的功率损耗,需要使用输出变压器,输出电压主要有70V、90V和120V等几种。 
       定压式功率放大器与扬声器之间的配接很简单,只要扬声器(音箱)的输入电压与功率放大器的输出电压相符且扬声器总功率小于(或等于)功率放大器的额定功率,即可以把各扬声器并接在功率放大器的输出端上;而定阻式功率放大器的接法相对就比较复杂,也就是在功率放大器与扬声器之间,必须保证两者功率匹配和阻抗匹配。如果采用的扬声器功率、阻抗不等,配接就更难了。
(5)按是否带有强制切换分类
       强制切换型功率放大器与普通功率放大器的主要区别是,当有消防报警信号进入时,强插电源可以自动将已关闭的设备打开,同时将音量置于最大状态,对相关区域进行紧急广播。图7-8所示为带有强制切入插口的紧急强制切换型合并式功率放大器。
图8    带有强制切入插口的紧急强制切换型合并式功率放大器
2.功率放大器的主要技术指标
(1)输出功率
       输出功率有几种标识方法,通常有额定输出功率、音乐峰值输出功率和最大不失真功率。
      1)额定输出功率。额定输出功率表示放大器最大不失真连续功率,又称为RMS功率。
      2)音乐峰值功率(PMPO)。音乐峰值功率指功率放大器在处理音乐信号时,音乐信号的瞬间最大输出功率,通常只能作为评价功率放大器的辅助参考指标。
      3)最大不失真功率。最大不失真功率指在不失真条件下、将功率放大器音量调至最大时,功率放大器所能输出的最大音乐功率。
(2)频率响应
       频率响应指在有效的频率范围内,反映功率放大器对不同频率信号的放大能力。频率响应通常用增益下降3dB以内的频率范围来表示。一般公共广播的功率放大器频率响应50Hz~16kHz。
(3)失真度
       理想的功率放大器是在输入的信号被放大后,在输出端完完全全地还原出来。但事实上,这是不可能的,这种现象称为失真。失真包括频率失真、谐波失真、相位失真、互调失真和瞬态失真。公共广播功率放大器比较关注的是谐波失真。失真度用百分比表示,其值越小越好。
(4)信噪比
      信噪比是指功率放大器输出的各种噪声电平与信号电平之比,用dB表示。这个数值越大越好。  
(5)输出阻抗
      将扬声器所呈现的等效内阻称为输出阻抗。
(6)输出方式
      输出电压为70V、100V或输出阻抗为4~16Ω。
(7)频响
      频率响应范围为80Hz~16kHz±3dB。
(8)工作电源
       AC220V±10%50Hz。

1.4  电源时序器

      由于在公共广播系统中功放系统的功率较大,如果各个分区的功率放大器同时启动,将对电源产生较大的影响,因此要按照一定的顺序对系统的各个设备进行上电。电源时序器其实是一个电源的中继器,有一个大容量的电源接入口,有1~16个电源输出插孔,其他设备由电源时序器统一供电。电源时序器在内部程序的控制下依此对外接的设备进行上电。

1.5 节目编程播放器

       使用节目编程播放器可实现无人值守。
       节目编程播放器(如图7-9所示)将公共广播系统的全部功能集于一身,可定时上电、断电,可外控CD机、卡座、调谐器和电铃等设备电源。只要将所需广播内容编入程序,设置自动运行,系统就可以实施定时开启、定时关闭、自动播放背景音乐以及定时播放各种节目等操作。此外,节目编程播放器还具有强制切换功能,即无论系统在开启或关闭状态下,只要有消防信号输入,就能自动强行插入报警广播。
图9       节目编程播放器

1.6 扬声器、音箱、音柱

      扬声器是一种将电能转换为声能的换能设备,它是音响系统的终端设备,可见扬声器影响着整个公共广播系统的播放质量。
      扬声器可以单体的形式工作,也可以把高、中、低不同频响的扬声器有机组合在一个箱体内,这种组合的系统一般称为专业音箱。若将一定数量的同类型扬声器按一定的结构排列在一个柱状箱体内,则称这种组合系统为音柱。音柱有较强的方向性。
 1.扬声器(音箱、音柱)的分类
       公共广播扬声器(音箱、音柱)根据使用场合大致可划分如下。
       1)按使用场合来分,可分为公共广播扬声器、专业扬声器。
       公共广播扬声器分室外型和室内型。室外型公共广播扬声器具有防水防潮功能。由于使用地点多半在公共场合,因此对音乐质量要求不高,但在外形上追求与环境和谐,造型趋于艺术化,如平板式扬声器宛如一幅风景画,如图7-10e所示。
       专业音箱一般用于歌舞厅、卡拉0K厅、影剧院、会堂和体育场馆等专业文娱场所。一般专业音箱的灵敏度较高,放音声压高,力度好,承受功率大。
       2)按外形分,有天花(吸顶)式、璧挂式、平板式、仿真式、吊顶(悬挂)式,号角式和柱式,如图7-10所示。
图10     各种类型的扬声器
2.扬声器的主要技术指标
      扬声器的主要技术指标如下。
(1)额定功率
       扬声器的功率大小是选择使用扬声器时要考虑的重要指标之一,其定义可参考功率放大器的相关内容。一般扬声器的标称功率为额定功率,如天花扬声器功率为3~10W;音柱率为20~40W;仿真音箱功率为20~30W。
(2)额定阻抗
       额定阻抗指的是扬声器在某一特定工作频率(中频)时在输入端测得的阻抗值。额定阻抗由生产厂给出,通常会在产品商标铭牌上标明。额定阻抗一般有4Ω、8Ω、160条32Ω等。
(3)定压输出
       定压输出指的是功率放大器输出端至扬声器的激励电压,常见的有70V、100V(标准)和120V、240V(国内标准)。扬声器系统由变压器和扬声器组成,如图7-10所示。  
(4)频率响应
       频率响应指的是扬声器发出的声压级在最低有效回放频率与最高有效回放频率之间的范围。公共广播扬声器的频率响应不尽相同,如号角式扬声器的频响范围为400Hz~8kHz;仿真式扬声器的频响范围为80Hz~18kHz;天花式扬声器的频响范围为150Hz~15kHz。
(5)灵敏度
       灵敏度的定义是,在扬声器的输人端加1W粉红噪声(粉红噪声的频率分量功率主要分布在中低频段,它是自然界最常见的噪声)信号时,在辐射方向上1m处所测得的声压值,用dB表示,公共广播扬声器的灵敏度通常在90dB左右。
3.扬声器(音箱、音柱)的选用
       对扬声器的选用,应视环境选用不同的品种规格。例如,在有顶棚吊顶的室内,宜用嵌入式无后罩的天花(吸顶)式扬声器,如图7-10a所示。这类扬声器结构简单,价格低廉,施工方便;主要缺点是没有后罩防护,易受昆虫、鼠类损坏。
       在室外,宜选号角式扬声器或音柱,如图7-10f和图7-10g所示。
       在园林、草地景观场所,宜选用和环境协调的仿真式音箱,其外壳通常用玻璃纤维制成,表面喷塑处理,如图7-10d所示。这类音箱形态优美,形象逼真, 且音量和音质都比较讲究。由于音箱通常置于室外,因此还具有防雨和防水的功能。
       在装修讲究的厅堂、过道,宜选用造型优雅、色调和谐的平板式扬声器,如图7-10c所示。
       在无吊顶的室内(如地下停车场),则宜选用壁挂式扬声器,如图7-10b所示。
       礼堂、剧场、歌舞厅对音色、音质要求高,扬声器一般选用大功率的专业音箱,如图7-11所示。
图11     专业音箱 

1.7   传输方式

       由于功率放大器的输出方式不同,因此使用的导线及相关器材也有不同。如会议室、礼堂和卡拉OK等场所,功率放大器与扬声器的距离不远,一般采用低阻输出,大电流直接馈送,传输线要求用专用扬声器线;而公共广播系统服务区域大,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。此外,由于高压输出,不能和扬声器直接连接,因此传输线进入扬声器之前,还需配置一个变压器将高电压低电流转换为低电压大电流,才能满足扬声器的需要。

公共广播系统的设计与实施

2.1   设计依据

        1)建设方提供的需求和技术资料。
        2)GB/T50314-2015《智能建筑设计标准》。
        3)GB50016-2018《建筑设计防火规范》。  
       4)GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》。

2.2  系统基本功能说明

1.背景音乐
       背景音乐与HI-FI系统及家庭影院最大的不同点是,它不必是立体声的,只需单声道即可。立体声扩声系统通常设于室内,环境要求比较严格,因为它讲究乐感。而背景音乐对环境并不追求也无法追求,它是透过有意藏匿的扬声器所发出的音乐,在漫不经心中飘然而至,追求的是掩盖周边(或室内)噪声、营造一种轻松和谐气氛的效果。
2.紧急广播
      带有紧急广播的公共广播系统,平时主要提供背景音乐或公共广播事务服务,火灾发生时则可提供紧急广播,以利于组织人员、财物疏散,这就要求公共广播系统与消防系统联动控制。实施时,假设N区发生火警,公共广播必须由系统对N-1、N+1区(即事故区和相邻区)进行广播,如果是楼宇的N层发生火警,系统就应对N+1层和N-1层广播。
      在带有紧急广播的公共广播系统中必须保证做到如下几点。
      在播放背景音乐时各区扬声器的状态可以是不同的,即有的处于关闭状态,有的处于打开状态,或整个广播系统处于关闭状态,但在遇到紧急广播时,整个系统包括各个分区都将转为开机状态全功率工作,即具备强制切换功能。不难看出,消防紧急报警在公共广播系统中具有最高优先权。
       公共广播系统应设置独立的备用电源,保证断电情况下能正常进行紧急广播。
       消防系统应预录专用的消防广播信息(如“请注意,***区正在发生火灾,请大家镇静,沿消防通道疏散”),以便在发生火灾时强制插入并重复播放,向相关区域提供信息。
3.分区、定时广播
       一个较大规模的公共广播系统通常被划分成若干个区域,以便进行区域管理。
(1)分区功能
       1)不同的使用区域可以播放不同内容的音乐节目。
       2)可对任意终端进行独立广播。
       3)定时对某个区或全区域进行广播。
(2)分区方式
       1)楼宇类通常以楼层分区(如每一层为一个区)。
       2)商场通常以部门分区。
       3)运动场所通常以看台分区。
       4)住宅小区按休闲区、住宅区、地下车库和服务区分区。
       5)学校通常按教学区(还可分为教学楼、实验室)、运动场(还可分为篮球场、田径场)及教学服务区分区。
       6)小型住宅小区可不必考虑分区广播。
4.传输系统
       公共广播系统采用星形布线,音频线直接从广播中心敷设至各区的音箱(扬声器)。常要求线路损耗控制在额定功率的5%以内。传输线缆选择表如表7-1所示。  
表7-1传输线缆选择表
信号传输距离1/m 电缆名称 电缆参数截面积/(mmxmm) 应用场合
1>2000 带屏蔽层双绞护套广播电缆 2x4.0 室外长距离敷设主干电缆
200412000 带屏蔽层双绞护套广播电缆 2x2.5 高层楼宇弱电竖井内部敷设和室
外长距离敷设主干电缆
100<l≤200 双绞护套广播电缆 2x1.5 高层楼宇弱电竖井内部敷设和室
外长距离敷设主干电缆
04100 双绞护套广播电缆 2x1.0 楼宇内部水平分布
5.公共广播中心系统
        公共广播系统作为一个独立系统,尤其是大系统,必须配置专用的机柜,以便摆放各级设备。摆放的顺序是,需要经常操作的设备(如音源设备)摆放在触手可及的地方或其他设备的上层。
       当功率放大器并机使用时,应把被并机的功率放大器相邻摆放,以便连接。

2.3 公共广播系统的配置

1.系统配置步骤
      当配置公共广播系统时,应根据项目投资额度和系统功能进行设计。设计步骤可按下列顺序进行。
       1)从声场开始,先确定扬声器的放置位置、数量和要求。
       2)考虑功率放大器是采用合并式功率放大器还是采用纯功率放大器,输出方式是定阻式还是定压式,是否分区,并根据扬声器的总功率选择功率放大器。
       3)考虑音频处理系统。若采用合并式功率放大器,则无需配置前置放大器或调音台;若选配纯功率放大器,则必须配置前置放大器或调音台。
       4)最后考虑音源设备和其他周边设备配置。
        若只有单纯背景音乐广播的系统,则上述设备即可满足需求;若是背景音乐与消防紧急广播联动系统,则除了上述共性设备之外,还得配置具有强制切换功能的相关设备。
2.普通公共广播配置
       所谓普通公共广播指的是,系统只负责背景音乐、事务广播。普通公共广播的使用面最广。
(1)扬声器的配置与选型
       背景音乐器配置的特点是均匀、分散,无明显声源方向性,音量适宜,可结合使用场合,配置相应造型和功率的扬声器。其选型和功率配置办法参考如下。
  1. 礼堂、剧场、歌舞厅对音色、音质的要求相对比较高,可选用专业大功率扬声器。
  2. 商场、餐厅、过道对音色要求不是那么高,一般用3~6W天花式扬声器即可。设置在过道上的扬声器相隔距离不要超过25m。
  3. 办公室、生活间和更衣室等处可配置3W天花式扬声器。
  4. 地下车库一般使用3~6W的壁挂式扬声器。  
  5. 草坪、室外景观休闲均为露天场所,宜采用10~25W的仿真式音箱,间距为10~20m。
  6. 客房床头控制柜选用1~2W扬声器。
  7. 在噪声高、区域宽阔的地方,宜采用20~25W的号角式扬声器,其声压应比环境噪声高10~15dB。
       公共广播的效果与环境噪声有关,环境噪声级越低越好,一般希望能控制在50dB以下。对于背景音乐和事务广播的声级控制要求大致是,背景音乐声级要高于噪声5~10dB,即噪声声级+(5~10dB);事物广播声级高于噪声15~20dB,即噪声声级+(15~20dB)。
       此外,配置扬声器的时候还必须注意,扬声器覆盖面积、装置高度、距离、环境噪声(见表7-2的参考值)和障碍物等因素,整体权衡之后再确定扬声器的个数和总功率。
表7-2环境噪声参考对照表
 
噪声电平/dB 环   境 环境噪声对照
≤50 小区休闲区 可正常语音对话
≤60 过道、地下车库 略提高语音对话
≤70 超市、商场 提高语音对话
≤80 体育场馆 大声对话
       声音强度(声压级)的估算:声压级与扬声器本身的声压级(SPL)、功率(输入扬声器)和听音点距离有关。
       声压级(SPL)=SPL(扬声器本身的声压级)-距离引起的SPL的衰减+输入功率对SPL的增量
       扬声器的选配及设置主要根据各区域所要求达到的最大声压级、声场的均匀度、传输频率特性、建筑空间的大小等来决定。
       沿着单个扬声器投射方向垂直轴线的听音点,声压级计算公式如下。
            Lp=Lo+10lgPL-201gr       (7-1)
        式中,Lp为听音点声压级,单位为dB;L。为扬声器声压级,单位为dB;PL为声源的声压功率,即扬声器的额定功率,单位为W;r为扬声器与听音点的直线距离。
       例如,在地下车库设置了6W壁挂式扬声器。该扬声器主要作为紧急呼叫和背景音乐广播之用,其性能指标为:额定输入功率为6W,声压级为91dB,频率响应为100~10000Hz。
       当6W壁挂式扬声器采用2.5m壁挂式安装时,在6W壁挂式扬声器的发音点处,采用1W输出功率时,1m处该扬声器的声压级为91dB;采用6W输出功率时,声压级增加7dB,当声音传输到高度为1.5m的人耳时,声压级降低0dB。据此,按上述高度得到的声压级即为:
Lp=91+7-0=98dB    (7-2)
      根据表7-2,地下车库环境噪声的参考值为60dB,可满足背景音乐广播的需求,也符合满功率紧急广播的要求。
      小区的本底噪声约为48~52dB。考虑到现场可能较为嘈杂,为了紧急广播的需要,即使广播服务区是小区公共部分,也不应把本底噪声估计得太低。按不同的环境噪声要求,确定扬声器的功率和数量。保证在有BGM的区域,其播放范围内最远的播放声压级大于或等于70dB或等于背景噪声15dB。每个扬声器的额定功率不小于3w。
       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为58~63dB,繁华路段的本底噪声约为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,一般将本底噪声视为65~70dB(特殊情况除外)。照此推算,广播覆盖的声压级宜在80~85dB以上。
       鉴于广播扬声器通常是分散配置的,因此广播覆盖区的声压即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,等有如下关系;
SPL=Lm+10lgp-201gr    (7-3)
       天花扬声器的灵敏度级在88~98dB之间;额定功率为3~10W。以90dB/8W估算,在离扬声器8m处的升压级约为81dB。以上估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,在顶棚不高于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,该距离就可以增大至8~12m。另外,适用于火灾事故广播设计安装规范(简称为规范)有以下一些硬性规定,即“走道、大厅和餐厅等公共场所,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”。
       室内场所基本没有早期反射声群,单个广播扬声器的有效覆盖范围只能取上文估算的下限。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,距离每增加一倍,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,额定功率为30W,是单个吸顶扬声器的4倍以上。因此,其有效的覆盖距离大于单个吸顶音箱的两倍。事实上,这个距离还可以大一些。因为音柱的灵敏度比单个吸顶音箱要高(约高3~6dB)而每增加6dB,距离就可再加倍。也就是说,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°(水平角)左右有效。具体计算仍可用式(7-1)。
       以线路传输损耗系数μ=1.2(线路传输损耗系数μ如何确定,请参阅《酒店广播系统设计范例》)来计算系统所需的输出功率:
系统输出功率=1.2x扬声器总功率     (7-4)
(2)功率放大器的配置
1)系统功率的计算。
       广播功率放大器最重要的指标是额定输出功率。选用多大额定输出功率的功率放大器,应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率放大器的额定功率,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,功率放大器设备的容量(相当于额定输出功 率)一般应按下式计算:
 P=K1K2ΣP。      (7-5)
      式中,P为设备输出总电功率;P。为每一分路(相当于分区)同时广播时的最大电功率;K1为线路衰耗补偿系数,值为1.26~1.58;K2为老化系数,值为1.2~1.4。
Po=PixKi  (7-6)
       式中,P,为第i分区扬声器的额定容量;K;为第i分区同时需要系数:当为服务性广播时。K,取0.2~0.4;当为背景音乐时,K,取0.5~0.6;当为业务性广播时,K,取0.7~0.8;当火灾事故广播时,K;取1.0。
2)功率放大器的选型。
公共广播系统在实际配置中有两种形式。
       ①不需要与紧急广播系统联动型。它的功能主要体现在背景音乐广播、事务广播,即普通型功率放大器。这种系统比较简单,有分区与不分区两种形式。不分区的公共广播系统示意图如图7-12所示。通常,受众面比较小的场合可采用不分区的功率放大器,受众面大且受众成分比较复杂的场合可选用分区式功率放大器。分区的公共广播系统示意图如图7-13所示。
图12      不分区的公共广播系统示意图
图13    分区的公共广播系统示意图
      确定分区或不分区后,即考虑采用合并式功率放大器还是纯功率放大器。合并式功率放大器是前置放大级与功率放大器级两者的组合,无论从结构上看还是从电路上看,它们各自都无法做到尽善尽美,因此,合并式功率放大器适用于对广播质量要求不高的场合,但其投资少,操作方便却是不争的事实;纯功率放大器因为前级与后级是截然分开的,各自可以做得较好,在音频的处理上比合并式功率放大器好,这也是不争的事实,但它投资相对较高,操作比较复杂。
      除了选择分区功能之外,如果对广播质量要求不高,投资要求少,就还可选择组合型功率放大器。组合型功率放大器除了有合并式功率放大器的特点之外,它还组合了音源设备,即音源、前置放大器和功率放大器三者为一体。这种功率放大器投资少,操作方便,除了性能与前两者不可比拟外,其最大的缺点是,如果音源中有一件坏了,功率放大器也无法正常工作。
      最后确定功率放大器的功率,其计算办法见前面介绍。
      此外,若公共广播侧重事务广播,则宜选用带有“叮咚”提示音功能的功率放大器。这一功能是指每当进行事务广播,都先有“叮咚”的提示,以唤起人们的注意。
      ②背景音乐广播与紧急广播系统联动型。相对于前者,背景音乐广播与紧急广播联动系统,在功能上既有相互独立的一面,又有设备之间联动的机制,也就是功率放大器、扬声器的配置,既要满足背景音乐、语音广播的要求,又能充分满足紧急广播系统的需求。典型的紧急广播系统示意图如图7-14所示。
 
图14     典型的紧急广播系统示意图
3.紧急广播配置
       紧急广播基于普通广播系统而言,也就是在普通广播的基础上添加紧急广播的功能,如图7-15所示。
图15       紧急广播配置示意图  
       其一,增加了报警设备。
       其二,前置放大器不单纯是一个音源处理设备,它增加了强制切换,这个功能是指不管广播处于关机状态还是背景音乐广播状  态,都会因为消防报警信号而进人紧急广播状态,这就是所谓的紧急广播最高优先原则。
       传输电缆和扬声器应具有防火特性。在交流电断电的情况下也要保证报警广播实施。应设火灾事故广播备用扩音机,备用机可手动或自动投入。备用扩音机容量不应小于火灾事故广播扬声器容量最大的3层中扬声器容量总和的1.5倍。
配置原则参考GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》相关条款。

公共广播的使用

       公共广播的受众群体比较大,因此在扩声之前,最好对所播放的节目预先试听,确认节目不会对社会造成不良影响再予以播出。
       另外,公共广播系统往往由多个独立的相关设备构成(如前置放大器、后级功率放大器、调谐器等),因此在开关机过程也要讲究方法,以保证系统的安全运行。开机时,首先打开音源设备,其次打开前置放大器,最后开功率放大器;之前要把前置放大器音量关小,若采用合并式功率放大器,则要将功率放大器音量调小,再由小及大,直到适中为止;关机时,应先把功率放大器的音量关小,然后关机,再关闭其他设备,这样做的目的是,减少瞬间浪涌电流(电压)对功率放大器和负载的冲击。总而言之,在应用广播系统中,对系统的设备不宜同时开启或关闭,对功率放大器无论是开启或关闭,都应先把音量关小。
小区公共广播系统图如图7-16所示。
图16     小区公共广播系统图
       功率放大器在工作过程中,不能任意更换其工作模式或扬声器负载,否则容易损坏功率放大器;也不能任意更换扩声系统中各音响设备的插头,包括前置放大器(调音台)的插头,否则容易产生浪涌信号,烧毁或使功率放大器过载而损坏。
       监听功能:通过备用功率放大器的切换器可以对广播系统的播放情况进行监听,适时掌  
控广播的播放效果。
       在背景音乐播放过程中需要插播广播的时候,呼叫站设置“叮咚”或者“钟声”等提示音,用以提醒公众注意。
       带有紧急广播的系统,使用的概率很低,为了保证系统可靠运行,应不定期地测试检查系统是否正常,以防万一。

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