公共广播系统新趋势--网络化、无线化和高清化

    公共广播系统（Public Address，简称PA）是由使用单位自行管理的，在本建筑范围内为公众进行业务和紧急广播，并提供背景音乐的系统。目前，公共广播呈现出良好的发展势头。主要表现在：市场需求越来越多，功能要求越来越复杂；广播生产企业的创新能力持续提升，产品越来越人性化。

    在技术日新月异的今天，同属电声范畴的公共广播和专业扩声系统都得到了长足的发展，但它们的发展过程具有不同的特点：专业扩声系统一般按电声性能指标划分等级，而公共广播主要按应备功能和语言可懂度划分等级。近年公共广播系统，呈现出网络化、无线化和高清化的发展新趋势。

    1、公共广播的网络发展趋势

    近来诸多迹象表明：公共广播已经全面进入网络化时代。

    典型的网络化广播系统是基于IP数据网络传输的音频扩声系统， 它可在同网段的局域网内、跨网关的局域网内或Internet网上使用，基于DSPPA协议融入TCP/IP的网络化广播系统是其一种应用，与 CobraNet专网专用的广播系统对比更具灵活性。CobraNet网络广播系统是综合硬件、软件和通信协议为一体的网络音频实时传输技术，它可以保证音频传输质量，但受限于昂贵的设备和繁琐的专线，灵活性不够。典型网络化广播系统是由网络广播控制中心、网络终端、网络寻呼话筒、网络消防接口等组成。系统突破了传统公共广播只能下传和只能由机房集中控制的缺点，互动功能强，分区和分组可任意操控组合，通过网络可实现超远距离传输。如果典型网络化广播系统结合平安城市和银行对讲等终端系统可以实现专项功能扩展应用。

    网络化广播系统一般适用于大型商厦、学校（大学城）、楼群、机场、车站、城市片区等大区域场合。上海世博会就是利用网络化广播系统，按地块、片区、国家场馆进行多级优先设置，从而节省成本、轻松地管理。拓扑如图1、图2所示。目前公共广播的标准主要还是由中国电子学会声频工程分会和广州市迪士普音响科技有限公司主编的《公共广播系统工程技术规范》GB50526-2010，国内外尚没有专门针对网络化公共广播的标准和规范。

    设计网络化广播需要注意几点：

    （1）应当切实了解使用方的需求，避免为了数字化而采用网络化公共广播，浪费投资；

    （2）了解项目即将建设的网络系统设计参数，判断该采用高音质保障的CobraNet网络还是便利、低成本的TCP/IP组网，确定开通的组播协议等；

    （3）根据项目情况按需求分级设置优先级，灵活组网。

    图1 上海世博总控机房与网络连接拓扑图

    2、无线广播出现

    《“十一五”期间国家突发公共事件应急体系建设规划》中提出：“加强预警系统和预警信息发布平台建设，构建各类突发公共事件信息发布公用渠道，提高全社会特别是边远山区、农村等信息末端的预警能力，解决预警信息发布最后一千米的瓶颈问题”。国家非常重视这一块的广播系统应用，为此，解除有线“羁绊”无线广播应需诞生。

    之前若干省份在“村村通”和“村村响”工程中，进行了一些有益的探索，具有很多宝贵经验和成功案例。现有的各个广播平台，包括有线电视、调频电台技术成熟，完全能够满足农村应急广播的应用需求。农村广播系统大部分时间由乡镇、村庄等基层使用。采用主干网络调频共缆传输和终端无线覆盖结合的办法，既能很好的解决全面覆盖的问题，又能实现多级联动可管可控。万一发生类似汶川地震之类较大的自然灾害，最终有效的还是调频广播技术。主干网络尽量利用原有广电网络能节约投资，无需额外的线路维护，节约资源和后期费用。

    无线广播在抗击自然灾害时所起的作用是不可代替的，可以迅速疏散、指挥救灾工作。由于技术成熟、难度中等，无线广播系统扩展或变通应用也不在少数。

    四川省某县“村村通”系统是无线广播系统的典型案例。其设计以简洁、先进和稳定可靠为原则，在没有使用大量设备情况下完成了多级可寻址联动功能，具备兼容县、乡、村三级联动的能力。利用县级广播电台平台，以多功能控制主机为中心，将广播电台信号、紧急广播话筒信号、GSM无线网络、电信线路等各类信号进入应急控制主机，通过设置各类信号的优先级别实现了分级优先控制。它预先将政府各部门电话号码设置到应急控制主机内，并设置其独立的密码。需发布应急广播时，只需要拨打应急控制主机内的手机号码或者有线电话号码，根据中文语音提示内容即可实现相关的操作。通过电话广播可实现分区的选择，直接广播语音或发布警报信号，执行某个预设的事件。在广播机房内通过控制电脑可直接控制应急控制主机的分区选择和部分主要功能。拓扑结构如图3所示。

    各乡镇采用无线调频发射的方式传输信号到各行政村。以一台广播多功能控制器为主，来自县级的应急广播信号从闭路电视系统取出、来自紧急话筒的信号、外部CD/DVD音频信号、电脑音频信号和控制数据信号、GSM手机接收等信号全部送入多功能控制器。经过控制器内部硬件的混合和程序的优先级排序处理。音频信号和控制信号通过专用的音频光端机送入高山上的发射机，最后通过发射天线到达各行政村。参见图4。

    行政村具有本地广播功能，也能接收乡镇和县的紧急广播信号。如图5所示，其系统的构成比较简单，以一台可寻址播控终端为中心，自带120W定压功放，可同时连接4只25W高清晰度号筒喇叭。平时本地发布日常广播，当上级有应急广播发布时，自动转为接收上级广播信号广播。同时系统配置有一套UPS电源供电器，即使市电停止也能进行长时间的应急广播。

    江西省地处东亚季风区，地形地质条件复杂，特殊气候条件和降水时空分布不均，极易形成局部强降雨，导致山洪灾害频发，省内众多县列入全国山洪灾害防治县级非工程措施建设。山洪灾害防治县级非工程措施建设是通过建立覆盖山洪易发区的暴雨洪水监测系统、信息传输与接收系统、预警信息服务系统、乡村末端预警系统和群测群防体系，完善现有山洪灾害防御体系，有效减轻山洪灾害造成的损失。根据设计，在山洪灾害多发区域的村委会建设无线广播主站，其管辖的自然村及小组建设无线广播分站。主站可通过接收预警中心传送的预警信息，通过无线广播主站发送到预警区域分站，用高音喇叭广播到各户。如图6所示。

    图6 江西省无线广播预警系统拓扑图

    3、广播系统高清化的发展趋势

    长期以来，火车站的广播系统的扩声清晰度差，人多嘈杂的时候听不清。随着铁路技术的高速发展，铁路交通对铁路配套的设备要求也越来越高。原有的广播系统不能满足新的要求，以汉口火车站广播系统为例，主要表现有：

    顶棚/墙壁/地板/立柱未作吸声处理；

    站内空间体积:138m(L)×64 m (W) ×18 m (H)；

    混响时长达7.6S，200Hz驻波严重；

    在有乘客的时候环境噪声高达75dB 。

    如此复杂的建声环境，广播扩声一直都不如人意，铁道部相关领导认为有必要改善广播系统在车站的扩声应用，实现高清化要求。

    界定扩声系统清晰程度是扩声系统语言传输指数（STIPA）,在《公共广播系统工程技术规范》2.0.29条对此作出了明确的解释：STIPA是语言传输指数的一种简化形式，用于客观评价扩声系统（包括公共广播系统）的语言传输质量。并在3.3.1条列出了各级公共广播电声性能指标。STIPA可以通过相关仪器测量出来。图7表示界定扩声高清的STIPA值必须要大于等于0.80。

    图7 界定扩声清晰程度的STIPA值

    针对现实的高清需求，知名厂家在单体喇叭、音箱方面研发了强指向性、大功率、全频带灵敏度高、带外衰减速度慢、语言清晰度高（STIPA高达0.88）的远程天花喇叭或高清远程号角音箱，加上箱体窄边框、流线型等外观修饰，能满足高要求的场合，带来高清的声音感受。在一些大厅堂、会展应用的公共广播上，出现了如图8所示的小型（微型）线阵列音箱和平板线阵列音箱，这类的产品灵敏度高、直达声强效果好，同时极易施工安装。

    图8 近年出现的小型线阵列音箱和平板线阵列音箱

    另外一个实现高清扩声的方法是相控阵技术，中国广播技术在此独树一帜的。如图9所示，相控阵声柱利用数字处理技术(DSP)可虚拟不同形状声柱的指向特性，且声柱本身的其它性能不受影响，适合于建筑声学条件不良〔体积空间大、建声条件差、混响时间长和声音混浊〕的厅堂、体育场馆扩音，配合遥控器或电脑远程操控达到声音准确覆盖有用的区域〔观众席等〕，并抑制其扩散到无用的区域，减少场馆声学装修投资和扩声系统能耗。

    图9 相控阵声柱现实声场表现

    相控阵音箱已经有广泛的应用，如新疆克拉玛依会展中心展厅装备平板线阵列音箱；广东省科学中心利用相控阵声柱完美适应了建声复杂的环境等等。

    4、结论

    公共广播呈现网络化、无线化、高清化的趋势是市场需求和技术发展共同催生的结果，这也同时促进了我们国家的公共广播技术的发展。

    本文已刊发于《智能建筑科技》杂志第60期