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校園智能廣播系統

校園廣播系統的作用

發布作息信號（如上下課鐘聲）；

發布通知；

向師生傳達上級的政策、指示，播送校長講話；

廣播新聞； 

尋呼；

大會（包括校運會）擴聲,大教室（階梯教室）擴聲；

播送禮儀樂曲、保健操樂曲、課前課后的背景音樂；

播送教學語音文件，課前問候（祝福）語音文件，放學囑咐語音文件；

必要時強行發布災害性事故警報，指揮現場救護和疏散。校園智能廣播系統設備生產廠家方案設計介紹 www.xbpa。。ｎｅｔ  Q2260194215

校園廣播系統的結構方案

• 簡易的校園廣播系統
• 簡易的自動定時廣播系統
• 簡易系統的擴展
• 大功率系統
• zui小系統
• 典型系統
• 矩陣系統
• 智能化系統
• 網絡化系統
• 無線系統
• 基于CATV的系統

下面，以 西邦（XBPA） 公共廣播系統的 XBPA 系列為例，介紹各種方案的具體構成。

• 簡易的校園廣播系統

zui簡易的系統如圖一。

廣播功放、廣播線路和廣播揚聲器與普通家用的或HiFi 的專業功放、音箱線、揚聲器不盡相同。

由于廣播線路通常相當長（幾十米乃*千米），為減少傳輸損耗，廣播信號原則上是用高電壓 / 小電流的方式傳輸。所以廣播功放須提供高壓信號，因此廣播功放都內置有輸出變壓器用以提升廣播信號電壓；同時，為了便于配接廣播揚聲器，廣播功放應是定壓輸出模式，其輸出端子標示70V / 100V / 120V等規格。另外，300W以下常規的小功率廣播功放通常自帶前置級（典型的如XBPA / XBPA系列），屬合并式功放。

由于系統用高壓傳輸，所以廣播線路一般不必使用昂貴的HiFi音箱線而只須用普通的雙絞線；如果配置在室外，則應加防雷設施（見下文）。

相應地，廣播揚聲器原則上應是高阻揚聲器，它們都有內置的“線間變壓器" （阻抗變換 / 降壓用），其輸入端子也標示70V/100V/120V等適用電壓規格。廣播揚聲器同廣播功放之間的匹配規則非常簡單：首先，廣播揚聲器的輸入標稱電壓原則上應同廣播功放的輸出標稱電壓相同；在這樣的前提下，只要所有廣播揚聲器的總功率不大于廣播功放的額定輸出功率即可（這是理論值，有關規程另有限定，見下文）。在實際應用中，當廣播線路相當長的時候，由于線路損耗，遠端的廣播揚聲器音量可能不足，這時可以升檔使用這些音量不足的廣播揚聲器。所謂“升檔"，是把標稱輸入電壓低的端子接到標稱電壓高的線路上去。例如，把廣播揚聲器的 70V 端子接到 100V 線路上去。道理非常簡單，如果把70V 的燈泡接到 100V 線路上去，燈泡肯定會亮些。反過來，當線路有損耗時，100V 的線路可能只有70V，因此宜使用70V 的用電器。 

圖一所示的簡易系統只能發布語音廣播，如通知、尋呼、講話等。倘要廣播背景音樂、廣播新聞、發布錄音，則可添置CD、卡座、調諧器（收音機）和節目播放器等設備。大多數廣播功放備有多個線路輸入接口，可以方便地同這些設備連接，系統的構成如圖二。

在該系統中話筒具有優先權（廣播功放內部有相應的排序電路）。即當使用話筒發話時，其他音源（卡座、CD….等）將被抑制，自動默音。另外，該系統中的節目播放器是新品種，內置有非易失性存儲芯片，廠家固化2小時數碼錄音節目（通常是禮儀類和保健操類節目以及供發布上下課鐘聲用的信號。也可以定制其他節目）；另有2小時空白帶，供用戶自己錄音。可以說，該節目播放器是一臺不用磁帶的數碼卡座。

另一種簡易系統見圖三。該系統使用了自帶CD、卡座和調諧器的廣播功放。系統結構簡潔、使用方便。但該系統不自帶鐘聲，如果要發布上下課鐘聲，可另配節目播放器。簡單一點，也可以配一只鐘聲話筒。這種話筒有一個鐘聲按鈕，按下即發出一次鐘聲，但其鐘聲的模式是固定不可變的。

• 簡易的自動定時廣播系統

以上幾種系統都需要有人值守，為了實現一定程度的自動化，可以引入一臺定時節目播放器，以便實現自動定時廣播，如圖四所示。

XBPA-1714是在XBPA8817的基礎上加入了可編程的自動定時部分。廣播系統在XBPA1714 的管理下，將會根據預先編定的程序自動運行。例如自動開機/關機、自動打上下課鐘（有多種鐘聲可供選擇）、自動定時播放眼保健操配樂等等。由于XBPA-1714 的功能相當強大，性價比很高，所以圖四所示系統可以說是目前*的簡易自動化廣播系統之一。

• 簡易校園廣播系統的擴展

1. 前端的擴展

XBPA系列廣播功放還有2個備用的話筒輸入口，不妨把它們埋設在校園操場的主席臺上，以便操場開大會時用（用時才插話筒）。為了便于在操場開會，還可配置遙控器，操控機房內的音源。如圖五所示。

1. 后端的擴展

在教室中設置一臺教室功放，供教師擴聲用。把廣播線路接入教室功放，同時在校長室配置一只鐘聲話筒，則校長可以隨時插話。系統結構如圖六。

以上系統的廣播功放屬于所謂“前后級"功放。這類功放的功率一般不大。XBPA系列zui大為350W。按照有關規程規定，廣播服務區的信噪比不應小于15dB，每一個廣播揚聲器的功率不小于3W，廣播功放的功率容量不小于揚聲器總功率的1.2～１.5倍（詳見 SJ/T10406-93，JGJ/T16-92，GBJ 116-88　等規范/標準）。通常一個天花揚聲器的功率在5W左右；廣播音柱的功率在10W到幾十瓦 之間；校園草地音箱由幾十至百余瓦；用于廣場（操場）擴聲的號角，功率從幾十瓦到幾百瓦不等。所以對于比較大的學校，“前后級"功放的功率可能不夠。這時需要使用功率較大的純后級廣播功放，如XBPA1000系列。為此須增設一臺前置放大器XBPA9811，如圖七所示。

廣播系統的前置放大器不同于普通音響的前置放大器，主要是其輸入接口有優先排序。在公共廣播系統中，緊急用的話筒、警報信號、報時鐘聲、尋呼、其他節目等顯然應有不同的優先等級。一般地說，其優先等級排序大致與上文順序相同。警報信號的優先權是無庸置疑的，而緊急話筒可能用于事故臨場指揮，所以它應有權中斷（掩蓋）警報信號。

該系統的其他音源設備可參照圖二配置；倘需自動定時，可參照圖四配置。

• zui小系統

簡易系統的功能是不完善的。一個功能基本齊備的廣播系統（即所謂zui小系統），起碼應具有下列功能：

可以分區發布語音廣播；分區發布背景音樂；分區尋呼；強行插入災害性警報；自動定時管理等。

同簡易系統相比較，主要是增加了分區功能、警報強插功能以及進一步完善定時控制功能。

1. 分區功能

一個完整的公共廣播系統通常應分成若干個相對獨立的廣播分區，以便管理。就學校來說，辦公室、教研室、各年級教室、實驗室、公用場所等對廣播的需求是不盡相同的。zui簡單的例子是尋呼。假定校長要尋呼校務主任，則尋呼廣播只須發送到辦公室和公用場所去，而不應發送到各年級教室去，以免影響學生上課。因此，把廣播系統分成若干個相對獨立的、可以隨意 選通 / 關閉 的廣播區。

1. 災害性警報強插功能

當有災害性事故發生時，廣播系統應能強行發布緊急警報，而不管各分區處于何種狀態（包括關閉狀態）。相信在震驚世界的9.11事件中，世貿大廈倒塌之前，其公共廣播系統必定會啟動警報強插功能，從而在拯救生命的過程中發揮著重要的作用。

1. 自動定時管理功能

系統通常應處于無人值守狀態，能自動定時地啟閉電源、定時發布作息正點鐘聲、定時播送背景音樂（包括禮儀樂曲及保健操配樂）。學校中的上下課鐘聲和保健操配樂是十分頻繁的，自動定時發布十分必要。

圖八示一個zui小系統的構成。白色為不同于簡單系統的部分。

平時，系統在可編程定時器的管理下自動運行：根據預先編定的程序定時啟閉有關環節的電源，自動播放背景音樂（新版可編程定時器可在編程時規定何時播放何種節目，具體到第幾首樂曲），并按時發布上下課正點鐘聲，鐘聲信號是由定時器提供的。各廣播分區的選通 / 關閉則由值機員對分區選擇器進行手動操作。尋呼可使用優先話筒，向該話筒發布尋呼廣播時，其他背景音源將被抑制（自動默音），與尋呼無關的分區予以關閉（手動）。

當消防中心向系統發出警報時，通過聯動接口強行啟動有關環節（無論其處于何種程序狀態，包括處于關閉狀態的環節），并強行插入緊急廣播，其過程如下：

消防警報信號首先通過 可編程定時器 激活系統電源（發生警報時系統可能處于程序休眠狀態，故必須強行激活）。同時，報警信號發生器 也在消防信號激發下自動輸出警笛信號。前置放大器 的警笛輸入口是二級優先口，警笛將抑制除 優先話筒 以外的其他音源。接著， 可強插的分區選擇器 也被消防警報信號激發，強行全部選通所有廣播分區（不論它們原先處于何種狀態），于是警笛便被送到全部廣播覆蓋區中去。倘須進行臨場指揮，則臨場指揮廣播應使用優先話筒，該話筒將抑制包括警笛在內的所有音源。

在該系統中，功放和前置放大器以及音源設備是分開的，系統的組合、拆分、操控十分方便；另外還配置了監聽器，以便監察系統的運行。整個系統是積木化的，各個環節都可根據用戶的需要而取舍。

典型的校園系統

上述“zui小系統"不是zui完善的系統，它主要有兩點不足。其一是不能實現“分區強插"，其二是缺少必要的可靠性保障。

所謂“分區強插"，是指當有必要在正常程序之外插入緊急廣播（包括尋呼）時，可以選擇某些有關的分區進行“強插"而不干擾無關分區的正常運行。“警報"是一種zui典型的例子。當火災處于初發階段時，我們只須對火災區及容易受到影響的鄰區發布警報，而不應驚動其他無關區域，以免事故擴大化，引起不必要的混亂；尋呼也應實行分區強插，例如一般不能把尋呼信號送到正在上外語聽力課的教室中去，也不能因為尋呼而中斷聽力課。至于可靠性問題，主要是考慮到現階段大功率電子設備（功率放大器）以及電網的可靠性還不能令人放心，有必要設置能自動投入的備份環節，以保障系統能夠不間斷地運行；配置在室外的廣播分區，還應考慮避雷的問題。

圖九提供一個改進了的系統，稱為“典型系統"。同zui小系統相比，典型系統增加了報警矩陣、分區強插、分區尋呼、接口以及主/備功放切換、應急電源、避雷等環節（白色的部分），系統的連接也作了相應的調整。

圖九的頂部是廣播分區揚聲器。圖示三種不同的分區。zui左側的分區揚聲器設置了現場音量控制器，每一個揚聲器的音量都可以在現場調節，甚至*關閉。一般地說，辦公室宜配置這樣的揚聲器。考慮到緊急強插的需要，現場音量控制器應具有強插控制口，一旦有警報或尋呼信號到來時能強行把音量開至zui大。中間的分區揚聲器屬常規配置。右側的分區揚聲器是室外揚聲器，故須加入避雷器（裝在機房內，廣播線路出口處）。

圖九的左部基本上是分區報警和尋呼通道。其中，報警矩陣 是與消防中心連接的智能化接口，可以編程。當消防中心發出某分區火警信號時，報警矩陣能根據預編程序的要求，自動地通過 分區強插驅動器 及 分區選擇器 強行開放警報區及其相關的鄰區，以便插入緊急廣播；無關的鄰區將繼續播放背景音樂。警報區內如有音控器，亦會被強行打開。在警報啟動時，報警信號發生器也被激活，自動地向警報區發送警笛或先期固化的語音文件（如指導公眾疏散的錄音）。如有必要，可用消防話筒實時指揮現場運作。消防話筒具有zui高優先權，能抑制包括警笛在內的所有信號。分區尋呼器 可以開啟由分區選擇器管理的任一個（或任幾個）分區，插入尋呼廣播。如果在校長室配置一具 遠程分區尋呼話筒，校長就可以在自己的辦公室選通任意分區進行尋呼，而不影響其他分區的廣播。

圖九右下角的 接口 是與公共網連接的智能化接口。當有呼叫時能自動摘機，向廣播區播放來話，使得主管人員（例如校長）可以通過發布廣播。當主叫方掛機時，系統亦會自動掛機。接口具有線路輸入口，可以配接調音臺、前置放大器等設備，以便舉行會議。 

圖九中部的 主 / 備功放切換器 可以提高系統的可靠性。當 主功放 故障時能自動切換至 備用功放。圖中有兩臺主功放，分別支持 背景音樂 和 尋呼/報警。備用功放一臺，隨時準備自動接管報警任務；該備用功放也可支持背景音樂，但背景音樂的廣播揚聲器總量可能較多，須配置容量相當的備用功放。 

圖九右-中部的 電源時序器 有兩種作用。其一，是在系統上電時按一定的時間順序為系統的各個環節逐一上電，以免產生過大的上電沖擊電流危及電網安全；同時，系統各個環節本身也有一定的上電順序要求，一般地說，功放應在信號源上電之后加電，以免揚聲器受到沖擊。其二，用于擴展程控電源出口（由 可編程定時器 提供）的功率容量。該出口本身的容量有限，不足以供大功率功放使用。

圖九下部的 應急電源 能在市電停電后支持系統運行30~120分鐘（視蓄電池容量而異）。

• 矩陣系統

上述各種具有廣播分區的系統雖然可以實現一定程度的分區管理，但系統中同時運作的節目zui多只有兩個 —— 背景音樂和強插節目。當有必要同時在各廣播分區中播送多種不同的節目（例如同時在不同教室播放不同的外語聽力練習文件）時，應使用矩陣系統，如圖十所示。

圖十的矩陣系統仍由 可編程定時器 負責自動定時管理（必要時可手動干預）。只要被管理的背景音源環節（播放器、卡座、CD、調諧器）同屬 XBPA 系列，該定時器可通過編程確定何時播放那一首（那一個預選頻道的）節目。圖示的系統配置了4 種背景節目、一個強插節目。XBPA 系列的這些節目部件全都具有線路輸出電平，只須配接純后級功放；其它型號的設備則可能須配接帶前置的功放，視其輸出接口電平而定。XBPA-9913D 是一種功率分區器，可以分配百瓦級的功率信號。XBPA-9913D 有4個普通的輸入口（或稱4個輸入向量）、一個強插輸入口（ALAM INPUT）和10個輸出口（10個輸出向量）。通過面板操作，4個輸入可隨意分配到10個輸出口中去，從而實現在不同分區同時播放多個不同節目的目的。由于節目（以及相應的功放）是程控定時的，所以各分區的廣播也是程控定時的。當有緊急信號（如尋呼、警報）時，可通過 分區尋呼 通道（圖十的左側）強行插入到有關的廣播分區中去。

圖十使用 功率矩陣器 實現矩陣廣播，但也可以使用 信號矩陣器 實現矩陣廣播。使用一種 8 X 8 的 XBPA 系列信號矩陣器 ，置于圖十的信號層面，取代 功率矩陣器 的分配作用即可。

矩陣廣播系統也可以同圖九的典型系統結合，組成一個具有矩陣分區作用的典型系統。

• 智能化系統

所謂智能化是指計算機化，實際上是要求把整個公共廣播系統全盤置于計算機管理之下。

近年來，隨著計算機技術的普及，常規公共廣播系統的許多環節先后都納入了計算機管理，主要是用單片機管理。但直到上世紀末，把整個公共廣播系統全盤置于計算機管理之下的產品基本上還沒有出現。從2000年起，各種計算機管理的公共廣播系統才被陸續推出市場。

絕大多數智能化公共廣播系統都是把系統置于一臺通用的 PC 機的管理之下，由通用的鍵盤操控。系統中的其他環節仍然是常規的，只是添加了計算機接口。而西邦的 MAG 智能化系列，則*由一臺的主機虛擬了系統中除功放以外的所有環節（包括音源播放環節），直接在主機屏幕上操控。圖十一示該系統同常規系統的外觀比較。

它與常規系統的主要差別是：

• 體積小、集成度很高，包容了常規系列中的矩陣分區、定時、鐘聲、告警、強插、尋呼、、監聽、語音文件固化、CD播放、數碼錄播等功能。
• 能夠同時在不同分區播放不同的節目，功能比常規系統更靈活和更完善。
• 有一個與常規硬界面十分接近的、友好的人機界面，屏幕集中操控。
• 內置一個容量*的電聲廣播節目音源，無須外設音源即可支持成個星期連續不斷的、不重復的背景音樂廣播。

智能化公共廣播系統的價格表面上較貴，但不會比大的常規系統貴很多，且其性價比甚高，所以不僅適用于豪華的場合，而且亦能為象中等學校這樣的中小單位所接受。值得注意的是能夠上檔次的常規公共廣播系統價格并不便宜，再說，當今技術進步很快，常規系統說不定什么時候就會被淘汰。因此，與其投資建立一個上檔次的常規系統，不如建立一個價格相宜的智能化系統。

引入了像 MAG 這樣的智能化主機之后，公共廣播系統的構成將大為簡化。典型的系統如圖十二所示。這個系統具有圖九、圖十所示的矩陣廣播系統和典型系統的全部功能，而且比它們的功能強大得多。

MAG 智能化主機有下列輸入組件：

• 優先輸入組件   可以接入4路具有優先等級排序的音源；
• 普通輸入組件×2  可以接入8路獨立音源（圖十二未用）；
• 遠程尋呼組件×2  可以接入4具遠程分區尋呼器，尋呼距離不小于1公里，有優先排序；
• 市話接口組件  接市話線路，建立系統與市內的互動；
• 警報接口組件×4  可以接入64路分區警報信號，啟動分區報警。

MAG 智能化主機有下列輸出組件：

• 分區廣播信號輸出組件×16  可以驅動64路分區功放；
• 監聽組件  可以接監聽音箱，監聽任何一路輸出；
• 分區警報信號輸出組件×4  可根據分區報警的要求輸出64路警報信號。

MAG 智能化主機有下列內置音源：

• 內置XBPA 特種音源  類似于XBPA3 的數碼壓縮音源，其容量可支持一個星期不間斷的背景音樂廣播；
• 內置多種鐘聲和警笛信號  可供程序或手動調用；
• 內置CD 機一臺  可供程序或手動調用。

MAG 智能化主機屏幕上有下列操作界面（觸摸屏或軌跡球操作）：

• 值機員界面   供值機員進行手動操作，包括矩陣分區、分配音源 、尋呼、發布鐘聲、啟動 / 關閉設備、緊急報警等；
• 工程師界面   供系統設定（編程）用，包括定時、程序開 / 關機、程序分區、程序播放、節目編輯、節目錄制、分區強插報警模式設定、鐘聲 / 警笛設定、設定（自動摘機密碼、通話區域設定等）……..等等。
• MAG 智能化主機具有數據交換接口，可接入局域網。網上的PC機在軟件的支持下，可以調用主機的值機員界面進行操作。

MAG 智能化分區功放在主機管理下運作，平時放大背景音樂信號，緊急時放大強插信號，相當于熱備份，因而無須像圖九那樣另行配置報警功放。另外，由于分區功放采用三線制輸出，設置在廣播分區現場的音控器在強插時將自動打開，無須像圖九那樣另行驅動。

智能化系統在系統設定之后將自動運行，允許24小時無人值守，也可以隨時手動干預。考慮到目前計算機死機的可能性，MAG智能化主機具有應急功能。當主機“死機"時，系統仍能在低姿態下運行。這時 優先輸入 模塊、輸出模塊 仍可運作，變成一個簡易系統。

智能化系統的具體配置可以十分靈活。圖十三是一個例子。

在圖十三上部有4 個特殊的終端，自左至右分別是校長室、保安中心、操場、會議室。校長室內配置一具遠程尋呼話筒并把校長的 PC 機同智能廣播主機的數據口相連，于是校長在必要時即可對校園廣播網進行操控，又可隨時進行分區尋呼。保安中心也配置了一具遠程尋呼話筒，供分區尋呼。但該話筒的優先權低于校長話筒，當兩個話筒的尋呼區有沖突時，校長優先；無沖突時互不干擾。操場是一個廣播分區，在該操場的舞臺上埋設了一個音源輸入口，當在操場開大會時，在該口接插話筒或調音臺即可進行大會擴音而不影響其他分區運行。會議室也是一個廣播分區，在該室也埋設了一個音源輸入口，當舉行會議時接入調音臺即可進行會議擴音。同時通過智能化主機的程序設定，可以把接口上的市話自動接入會議室，從而可在該會議室舉行會議。會議室的所有運作也不影響其他分區運行。

圖十三的其它部分同圖十二相似，只是多配置了一些外部音源設備。

• 網絡化廣播系統

網絡化指的是把傳統的公共廣播網變成一個數據網。在傳統的公共廣播系統中，信息是靠模擬功率信號傳輸的，控制設備集中于機房。這就產生了一些問題：

• 功率傳輸線路不僅需要較大的線路截面，而且不便于實現多路傳輸（不便于實現線路復用）。
• 模擬信號不便于實現多點控制、不便于實現各個終端之間的互動。
• 現代校園內部要求建立數據網、視頻網和聲頻網。公共廣播是聲頻網的主要組成部分，如果予以數據化，將有可能實現三網合一。

圖十四示一個網絡化的公共廣播系統。在該系統中，各種終端可以掛在網線到達的任何地方，其資源供全網共享，所以安裝、操控都十分方便和靈活。圖十四中各終端的功能已一目了然，無須贅述。網絡化系統除了有可能實現三網合一外，其zui主要優點是：

• 布線簡單，無須分區布線；
• 設備安裝不受機房限制，可安裝在網線到達的任何地方，因而隨時可以擴展；
• 各終端可以互動，例如點播節目。其他公共廣播網只有“下傳"功能，無法互動；
• 容易覆蓋很大的服務區。

但網絡公共廣播網的所有終端都應是有源的，這一點與前述各種系統不同。另外，網絡的傳輸介質可視覆蓋范圍而定。當其尺度接近公里時宜用光纖，這時各接口須加接光端機。

• 無線系統

當廣播區不容易敷設廣播線路時，可以采用無線傳輸的公共廣播系統。西邦無線公共廣播系統的結構如圖十五所示。

本系統可向64個廣播分區播送背景音樂、發布分區尋呼和發布鐘聲信號，在城區內其有效覆蓋半徑不小于0.5公里。在覆蓋區內可配置任意數目的“無線音箱"（例如每教室一個）。“無線音箱"是由設置在現場的 調諧功放 和廣播音箱組成的，一個分區可用一個或多個“無線音箱"， 或用一臺調諧功放驅動多個廣播音箱。當一個分區用多個“無線音箱"時，它們應編成同一個地址。

   無線系統的使用須按當地法規納入有關機構管理。另外，無線系統容易受其他電波干擾，其穩定性顯然不如有線系統。

• 基于CATV 的公共廣播系統

當校園內本來存在有線電視系統時，可以考慮利用有線電視網建立公共廣播；或者，架設的同軸電纜來建網。圖十六示利用同軸電纜（或有線電視網）建立的公共廣播系統。

同常規的有線公共廣播網相比，同軸電纜線路比較簡單，一條電纜貫穿全局，而常規的有線公共廣播網則須敷設若干對分區線路。但同軸電纜不能傳輸大功率信號，所以其終端應是有源的。另外，如果與有線電視共網，則其載波頻率必須互相錯開。