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​公共广播系统的设计与实施

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公共广播系统的设计与实施

7.2.1设计依据

1)建设方提供的需求和技术资料。

2)GB/T-50314-2000《智能建筑设计标准》。

3)GBJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》。

4)GB50116-98《火灾自动报警设计规范》。

5)GBJ50166-92《火灾自动报警系统施工及验收规范》。

7.2.2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。火灾紧急广播,也许一年、十年,甚至一辈子都不可能遇上一回,但谁也无法预料火灾哪天会发生或不会发生,因此我国在很早之前就发布了相关的规定,如我国《火灾自动报警系统设计规范》(GBJ116-88)第3.3.3条规定:“火灾时,应能在消防控制室将火灾疏散层的扬声器和广播音响系统强制转入火灾事故广播状态”。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的区域(即事故区和相邻区域)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。在具有紧急广播功能的音响系统中必须保证做到如下几点。

在播放背景音乐时候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,即所谓的强制切换功能。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(如重复“请注意,***区正在发生火灾,请大家镇静,沿消防通道疏散”),供广播系统在发生火灾时强制插入,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,目的在于方便用户需要,利于

区域管理。

(1)分区所要达到的功能

1)不同的使用区域应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)分区通常办法

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

公共广播采用星形布线,音频线直接由广播中心敷设至各区的音箱(扬声器)。通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

image.png表7-1传输线缆选择表

5.公共广播中心系统

公共广播作为一个独立系统,尤其是大系统,它必须配置专用的机柜,以便摆放各级设备。摆放的顺序应是,需要经常操作的设备(如音源设备)应摆放在伸手可得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,以便进行它们之间的连接。

7.2.3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、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,是定阻式还是

定压输出方式,是分区还是不分区,并根据扬声器的总功率选择功率放大器的输出功率。

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)最后是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,则到此即可;若是背景音乐与消防紧急广播联动系统,则除了上述的共性设备之外,还得外加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、歌舞厅相对来说音色、音质要求比较高,可选用专业大功率音箱。

2)商场、餐厅、过道对音色要求不是那么高,一般用3~6W天花扬声器即可。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、更衣室等处可配置3W天花扬声器。

4)地下车库一般使用3~6W的壁挂扬声器。

5)草坪、室外景观休闲均为露天场所,宜采用10~25W的仿真音箱,间距在10~20m之间。

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,应采用20~25W的号角扬声器,其声压应比环境噪声高10~15dB。

公共广播效果与环境噪声有关,从公共广播的角度看,该噪声级越低越好,一般希望能控制在50~55dB以下。对于背景音乐和事务广播的声级控制大致是,背景音乐高于噪声5~10dB,即噪声声级+(5~10dB);报警广播高于噪声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所列参考值)、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

表7-2环境噪声参考对照表

声音强度的估算:声压强与扬声器本身的声压级(SPL)、功率(输入扬声器)和所听距离有关。

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。

式中,L为听音点声压级,单位为dB;L。为扬声器声压级,单位为dBSPL;P1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垂直距离。

例如,在地下车库设置了6W壁挂式音箱。该音箱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壁挂式音箱采用2.5m壁挂式安装时,在6W壁挂式音箱的发音点处,1W时,1m处该扬声器的声压级为91dB;采用6W功率输出时,声压级增加7dB,当声音传输到人耳高度距离为1.5m时,声压级降低0dB。据此,若按上述所确定的高度得到的声压级即为Lp=91+7-0=98dB

(7-2)根据地下车库参考背景噪声为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的特殊情况,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的太低。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r等有如下关系:

SPL=Lm +10lgp-201gr(73)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,在高扬声器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(简称规范)有以下一些硬性规定,即“走道、大厅、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高不超过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3

aB(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u=1.2(线路传输损耗系数u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=1.2×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。应选用多大的额定输出功率,需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:

式中,P为设备输出总电功率;P。为每一分路(相当于分区)同时广播时最大电功率;K,为线路衰耗补偿系数:1.26~1.58;K2为老化系数:1.2~1.4。

式中,Pi为第i分区扬声器额定容量;Ki为第i分区同时需要系数:服务性广播客房节目,取0.2~0.4;背景音乐系数,取0.5~0.6;业务性广播,取0.7~0.8;为火灾事故广播,取1.0。

2)功率放大器的选型。

在公共广播系统在实际配置中有两种形式。

①不需要与消防系统联动型。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。分区式公共广播系统示意图如图7-13所示。

image.png图7-12不分区的公共广播系统示意图

图7-12不分区的公共广播系统示意图

image.png图7-13分区式公共广播系统示意图

图7-13分区式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,无论从结构上还是从电路上来看,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,在音频的处理当然要比合并式功率放大器好,这也是不争的事实,但它的负面是投资相对较高,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要维修,那么势必连带功率放大器也无法正常工作。

最后是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。

这一功能是每当进行事务广播,都会先有“叮咚”提示,唤起人们的注意。

②背景音乐与消防报警广播联动型。相对于前者它要复杂一些。背景音乐广播与紧急广播在系统设计时,功能上既有相互独立的一面,设备之间又有联动的机制,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。

image.png图7-14典型的紧急广播系统示意图

图7-14典型的紧急广播系统示意图

可对触发消防的区域任意组合(可通过软件进行设置,如N+1、N、N-1/N+2、N+1、N、N-1、N-2)进行紧急消防广播。提供了X路分区通道,分别以X个分区选择键和1个全区选择键实现分区及全区控制。

优先信号输入控制。通过短路或DC24V强切,使设备强行切换到优先信号输入端进行紧急广播。

二线制音量控制器。不需要消防广播的区域则可以使用二线制音量控制器。机房到音量控制器是二芯广播线,音量控制器到扬声器也是二芯广播线。其连接示意图如图7-15所示。

image.png图7-15二线制音量控制器连接示意图

图7-15二线制音量控制器连接示意图

带消防广播强切的音量控制器(而这种带强切的音量控制器按它的强切方式可分为三线制与四线制)。所谓强切,是指当区域使用都将此音量控制器的音量调节到很小、甚至在关闭状态而有紧急通知或消防时,控制机房通过发出一个紧急控制信号送到音量控制器上,强迫音量控制器进入广播,不受音量控制器的状态影响,进入广播状态。

三线制强切音量控制器。需要消防广播的区域则可以使用三线制音量控制器。机房到音量控制器是三芯广播线(一根是公共线COM,一根是背景广播信号线N,一根是紧急广播信号线R),音量控制器到扬声器也是二芯广播线,中讯的PA系列功率放大器与PA-B系列

功率放大器可以直接三线输出,而中讯智能分区矩阵器PAS-316也是三线输出的。其连接示意图如图7-15所示(注意,三线制强切音量控制器比四线制强切音量控制器稳定性要好。

且布线也少)。

四线制强切音量控制器。需要消防广播的区域则可以使用四线制音量控制器。机房到音量控制器是二芯广播线(一根是公共线COM,一根是背景广播信号线)和二芯控制信号线(紧急控制信号24V),音量控制器到扬声器也是二芯广播线,中讯的PA系列功率放大器可以直接四线输出。其连接示意图如图7-16所示。

图7-16四线制强切音量控制器连接示意图

图7-16四线制强切音量控制器连接示意图

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。将图7-16与图7-17进行比较后不难看出它们之间的差异所在。

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,这个功能在于不管广播处于关机状态,还是正在进行背景音乐广播,都会因为消防报警信号而进入紧急广播状态,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。

image.png图7-17紧急广播配置示意图

图7-17紧急广播配置示意图

配置原则参考以下条款(摘自GB50116-1998《火灾自动报警设计规范》)。

5.4火灾应急广播

5.4.1控制中心报警系统应设置火灾应急广播,集中报警系统宜设置火灾应急广播。

5.4.2火灾应急广播扬声器的设置,应符合下列要求:

5.4.2.1民用建筑内扬声器应设置在走道和大厅等公共场所。每个扬声器的额定功率不应小于3W,其数量应能保证从一个防火分区内的任何部位到最近一个扬声器的距离不大于25m。走道内最后一个扬声器至走道末端的距离不应大于12.5m。

5.4.2.2在环境噪声大于60dB的场所设置的扬声器,在其播放范围内最远点的播放声压级应高于背景噪声15dB。

5.4.2.3客房设置专用扬声器时,其功率不宜小于1.0W。

5.4.3火灾应急广播与公共广播合用时,应符合下列要求:

5.4.3.1火灾时应能在消防控制室将火灾疏散层的扬声器和公共广播扩音机强制转入火灾应急广播状态。

5.4.3.2消防控制室应能监控用于火灾应急广播时的扩音机的工作状态,并应具有监控遥控开启扩音机和采用传声器播音的功能。

5.4.3.3床头控制柜内设有服务性音乐广播扬声器时,应有火灾应急广播功能。

5.4.3.4应设置火灾应急广播备用扩音机,其容量不应小于火灾时需同时广播的范围内火灾应急广播扬声器最大容量总和的1.5倍。


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