校园智能广播系统

校园广播系统的作用

发布作息信号（如上下课钟声）；

发布通知；

向师生传达上级的政策、指示，播送校长讲话；

广播新闻； 

寻呼；

大会（包括校运会）扩声,大教室（阶梯教室）扩声；

播送礼仪乐曲、保健操乐曲、课前课后的背景音乐；

播送教学语音文件，课前问候（祝福）语音文件，放学嘱咐语音文件；

必要时强行发布灾害性事故警报，指挥现场救护和疏散。校园智能广播系统设备生产厂家方案设计介绍 www.xbpa。。ｎｅｔ  Q2260194215

校园广播系统的结构方案

• 简易的校园广播系统
• 简易的自动定时广播系统
• 简易系统的扩展
• 大功率系统
• zui小系统
• 典型系统
• 矩阵系统
• 智能化系统
• 网络化系统
• 无线系统
• 基于CATV的系统

下面，以 西邦（XBPA） 公共广播系统的 XBPA 系列为例，介绍各种方案的具体构成。

• 简易的校园广播系统

zui简易的系统如图一。

广播功放、广播线路和广播扬声器与普通家用的或HiFi 的专业功放、音箱线、扬声器不尽相同。

由于广播线路通常相当长（几十米乃*千米），为减少传输损耗，广播信号原则上是用高电压 / 小电流的方式传输。所以广播功放须提供高压信号，因此广播功放都内置有输出变压器用以提升广播信号电压；同时，为了便于配接广播扬声器，广播功放应是定压输出模式，其输出端子标示70V / 100V / 120V等规格。另外，300W以下常规的小功率广播功放通常自带前置级（典型的如XBPA / XBPA系列），属合并式功放。

由于系统用高压传输，所以广播线路一般不必使用昂贵的HiFi音箱线而只须用普通的双绞线；如果配置在室外，则应加防雷设施（见下文）。

相应地，广播扬声器原则上应是高阻扬声器，它们都有内置的“线间变压器" （阻抗变换 / 降压用），其输入端子也标示70V/100V/120V等适用电压规格。广播扬声器同广播功放之间的匹配规则非常简单：首先，广播扬声器的输入标称电压原则上应同广播功放的输出标称电压相同；在这样的前提下，只要所有广播扬声器的总功率不大于广播功放的额定输出功率即可（这是理论值，有关规程另有限定，见下文）。在实际应用中，当广播线路相当长的时候，由于线路损耗，远端的广播扬声器音量可能不足，这时可以升档使用这些音量不足的广播扬声器。所谓“升档"，是把标称输入电压低的端子接到标称电压高的线路上去。例如，把广播扬声器的 70V 端子接到 100V 线路上去。道理非常简单，如果把70V 的灯泡接到 100V 线路上去，灯泡肯定会亮些。反过来，当线路有损耗时，100V 的线路可能只有70V，因此宜使用70V 的用电器。 

图一所示的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）和节目播放器等设备。大多数广播功放备有多个线路输入接口，可以方便地同这些设备连接，系统的构成如图二。

在该系统中话筒具有优先权（广播功放内部有相应的排序电路）。即当使用话筒发话时，其他音源（卡座、CD….等）将被抑制，自动默音。另外，该系统中的节目播放器是新品种，内置有非易失性存储芯片，厂家固化2小时数码录音节目（通常是礼仪类和保健操类节目以及供发布上下课钟声用的信号。也可以定制其他节目）；另有2小时空白带，供用户自己录音。可以说，该节目播放器是一台不用磁带的数码卡座。

另一种简易系统见图三。该系统使用了自带CD、卡座和调谐器的广播功放。系统结构简洁、使用方便。但该系统不自带钟声，如果要发布上下课钟声，可另配节目播放器。简单一点，也可以配一只钟声话筒。这种话筒有一个钟声按钮，按下即发出一次钟声，但其钟声的模式是固定不可变的。

• 简易的自动定时广播系统

以上几种系统都需要有人值守，为了实现一定程度的自动化，可以引入一台定时节目播放器，以便实现自动定时广播，如图四所示。

XBPA-1714是在XBPA8817的基础上加入了可编程的自动定时部分。广播系统在XBPA1714 的管理下，将会根据预先编定的程序自动运行。例如自动开机/关机、自动打上下课钟（有多种钟声可供选择）、自动定时播放眼保健操配乐等等。由于XBPA-1714 的功能相当强大，性价比很高，所以图四所示系统可以说是目前*的简易自动化广播系统之一。

• 简易校园广播系统的扩展

1. 前端的扩展

XBPA系列广播功放还有2个备用的话筒输入口，不妨把它们埋设在校园操场的主席台上，以便操场开大会时用（用时才插话筒）。为了便于在操场开会，还可配置遥控器，操控机房内的音源。如图五所示。

1. 后端的扩展

在教室中设置一台教室功放，供教师扩声用。把广播线路接入教室功放，同时在校长室配置一只钟声话筒，则校长可以随时插话。系统结构如图六。

以上系统的广播功放属于所谓“前后级"功放。这类功放的功率一般不大。XBPA系列zui大为350W。按照有关规程规定，广播服务区的信噪比不应小于15dB，每一个广播扬声器的功率不小于3W，广播功放的功率容量不小于扬声器总功率的1.2～１.5倍（详见 SJ/T10406-93，JGJ/T16-92，GBJ 116-88　等规范/标准）。通常一个天花扬声器的功率在5W左右；广播音柱的功率在10W到几十瓦 之间；校园草地音箱由几十至百余瓦；用于广场（操场）扩声的号角，功率从几十瓦到几百瓦不等。所以对于比较大的学校，“前后级"功放的功率可能不够。这时需要使用功率较大的纯后级广播功放，如XBPA1000系列。为此须增设一台前置放大器XBPA9811，如图七所示。

广播系统的前置放大器不同于普通音响的前置放大器，主要是其输入接口有优先排序。在公共广播系统中，紧急用的话筒、警报信号、报时钟声、寻呼、其他节目等显然应有不同的优先等级。一般地说，其优先等级排序大致与上文顺序相同。警报信号的优先权是无庸置疑的，而紧急话筒可能用于事故临场指挥，所以它应有权中断（掩盖）警报信号。

该系统的其他音源设备可参照图二配置；倘需自动定时，可参照图四配置。

• zui小系统

简易系统的功能是不完善的。一个功能基本齐备的广播系统（即所谓zui小系统），起码应具有下列功能：

可以分区发布语音广播；分区发布背景音乐；分区寻呼；强行插入灾害性警报；自动定时管理等。

同简易系统相比较，主要是增加了分区功能、警报强插功能以及进一步完善定时控制功能。

1. 分区功能

一个完整的公共广播系统通常应分成若干个相对独立的广播分区，以便管理。就学校来说，办公室、教研室、各年级教室、实验室、公用场所等对广播的需求是不尽相同的。zui简单的例子是寻呼。假定校长要寻呼校务主任，则寻呼广播只须发送到办公室和公用场所去，而不应发送到各年级教室去，以免影响学生上课。因此，把广播系统分成若干个相对独立的、可以随意 选通 / 关闭 的广播区。

1. 灾害性警报强插功能

当有灾害性事故发生时，广播系统应能强行发布紧急警报，而不管各分区处于何种状态（包括关闭状态）。相信在震惊世界的9.11事件中，世贸大厦倒塌之前，其公共广播系统必定会启动警报强插功能，从而在拯救生命的过程中发挥着重要的作用。

1. 自动定时管理功能

系统通常应处于无人值守状态，能自动定时地启闭电源、定时发布作息正点钟声、定时播送背景音乐（包括礼仪乐曲及保健操配乐）。学校中的上下课钟声和保健操配乐是十分频繁的，自动定时发布十分必要。

图八示一个zui小系统的构成。白色为不同于简单系统的部分。

平时，系统在可编程定时器的管理下自动运行：根据预先编定的程序定时启闭有关环节的电源，自动播放背景音乐（新版可编程定时器可在编程时规定何时播放何种节目，具体到第几首乐曲），并按时发布上下课正点钟声，钟声信号是由定时器提供的。各广播分区的选通 / 关闭则由值机员对分区选择器进行手动操作。寻呼可使用优先话筒，向该话筒发布寻呼广播时，其他背景音源将被抑制（自动默音），与寻呼无关的分区予以关闭（手动）。

当消防中心向系统发出警报时，通过联动接口强行启动有关环节（无论其处于何种程序状态，包括处于关闭状态的环节），并强行插入紧急广播，其过程如下：

消防警报信号首先通过 可编程定时器 激活系统电源（发生警报时系统可能处于程序休眠状态，故必须强行激活）。同时，报警信号发生器 也在消防信号激发下自动输出警笛信号。前置放大器 的警笛输入口是二级优先口，警笛将抑制除 优先话筒 以外的其他音源。接着， 可强插的分区选择器 也被消防警报信号激发，强行全部选通所有广播分区（不论它们原先处于何种状态），于是警笛便被送到全部广播覆盖区中去。倘须进行临场指挥，则临场指挥广播应使用优先话筒，该话筒将抑制包括警笛在内的所有音源。

在该系统中，功放和前置放大器以及音源设备是分开的，系统的组合、拆分、操控十分方便；另外还配置了监听器，以便监察系统的运行。整个系统是积木化的，各个环节都可根据用户的需要而取舍。

典型的校园系统

上述“zui小系统"不是zui完善的系统，它主要有两点不足。其一是不能实现“分区强插"，其二是缺少必要的可靠性保障。

所谓“分区强插"，是指当有必要在正常程序之外插入紧急广播（包括寻呼）时，可以选择某些有关的分区进行“强插"而不干扰无关分区的正常运行。“警报"是一种zui典型的例子。当火灾处于初发阶段时，我们只须对火灾区及容易受到影响的邻区发布警报，而不应惊动其他无关区域，以免事故扩大化，引起不必要的混乱；寻呼也应实行分区强插，例如一般不能把寻呼信号送到正在上外语听力课的教室中去，也不能因为寻呼而中断听力课。至于可靠性问题，主要是考虑到现阶段大功率电子设备（功率放大器）以及电网的可靠性还不能令人放心，有必要设置能自动投入的备份环节，以保障系统能够不间断地运行；配置在室外的广播分区，还应考虑避雷的问题。

图九提供一个改进了的系统，称为“典型系统"。同zui小系统相比，典型系统增加了报警矩阵、分区强插、分区寻呼、接口以及主/备功放切换、应急电源、避雷等环节（白色的部分），系统的连接也作了相应的调整。

图九的顶部是广播分区扬声器。图示三种不同的分区。zui左侧的分区扬声器设置了现场音量控制器，每一个扬声器的音量都可以在现场调节，甚至*关闭。一般地说，办公室宜配置这样的扬声器。考虑到紧急强插的需要，现场音量控制器应具有强插控制口，一旦有警报或寻呼信号到来时能强行把音量开至zui大。中间的分区扬声器属常规配置。右侧的分区扬声器是室外扬声器，故须加入避雷器（装在机房内，广播线路出口处）。

图九的左部基本上是分区报警和寻呼通道。其中，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，自动地通过 分区强插驱动器 及 分区选择器 强行开放警报区及其相关的邻区，以便插入紧急广播；无关的邻区将继续播放背景音乐。警报区内如有音控器，亦会被强行打开。在警报启动时，报警信号发生器也被激活，自动地向警报区发送警笛或先期固化的语音文件（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zui高优先权，能抑制包括警笛在内的所有信号。分区寻呼器 可以开启由分区选择器管理的任一个（或任几个）分区，插入寻呼广播。如果在校长室配置一具 远程分区寻呼话筒，校长就可以在自己的办公室选通任意分区进行寻呼，而不影响其他分区的广播。

图九右下角的 接口 是与公共网连接的智能化接口。当有呼叫时能自动摘机，向广播区播放来话，使得主管人员（例如校长）可以通过发布广播。当主叫方挂机时，系统亦会自动挂机。接口具有线路输入口，可以配接调音台、前置放大器等设备，以便举行会议。 

图九中部的 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。图中有两台主功放，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。 

图九右-中部的 电源时序器 有两种作用。其一，是在系统上电时按一定的时间顺序为系统的各个环节逐一上电，以免产生过大的上电冲击电流危及电网安全；同时，系统各个环节本身也有一定的上电顺序要求，一般地说，功放应在信号源上电之后加电，以免扬声器受到冲击。其二，用于扩展程控电源出口（由 可编程定时器 提供）的功率容量。该出口本身的容量有限，不足以供大功率功放使用。

图九下部的 应急电源 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）。

• 矩阵系统

上述各种具有广播分区的系统虽然可以实现一定程度的分区管理，但系统中同时运作的节目zui多只有两个 —— 背景音乐和强插节目。当有必要同时在各广播分区中播送多种不同的节目（例如同时在不同教室播放不同的外语听力练习文件）时，应使用矩阵系统，如图十所示。

图十的矩阵系统仍由 可编程定时器 负责自动定时管理（必要时可手动干预）。只要被管理的背景音源环节（播放器、卡座、CD、调谐器）同属 XBPA 系列，该定时器可通过编程确定何时播放那一首（那一个预选频道的）节目。图示的系统配置了4 种背景节目、一个强插节目。XBPA 系列的这些节目部件全都具有线路输出电平，只须配接纯后级功放；其它型号的设备则可能须配接带前置的功放，视其输出接口电平而定。XBPA-9913D 是一种功率分区器，可以分配百瓦级的功率信号。XBPA-9913D 有4个普通的输入口（或称4个输入向量）、一个强插输入口（ALAM INPUT）和10个输出口（10个输出向量）。通过面板操作，4个输入可随意分配到10个输出口中去，从而实现在不同分区同时播放多个不同节目的目的。由于节目（以及相应的功放）是程控定时的，所以各分区的广播也是程控定时的。当有紧急信号（如寻呼、警报）时，可通过 分区寻呼 通道（图十的左侧）强行插入到有关的广播分区中去。

图十使用 功率矩阵器 实现矩阵广播，但也可以使用 信号矩阵器 实现矩阵广播。使用一种 8 X 8 的 XBPA 系列信号矩阵器 ，置于图十的信号层面，取代 功率矩阵器 的分配作用即可。

矩阵广播系统也可以同图九的典型系统结合，组成一个具有矩阵分区作用的典型系统。

• 智能化系统

所谓智能化是指计算机化，实际上是要求把整个公共广播系统全盘置于计算机管理之下。

近年来，随着计算机技术的普及，常规公共广播系统的许多环节先后都纳入了计算机管理，主要是用单片机管理。但直到上世纪末，把整个公共广播系统全盘置于计算机管理之下的产品基本上还没有出现。从2000年起，各种计算机管理的公共广播系统才被陆续推出市场。

绝大多数智能化公共广播系统都是把系统置于一台通用的 PC 机的管理之下，由通用的键盘操控。系统中的其他环节仍然是常规的，只是添加了计算机接口。而西邦的 MAG 智能化系列，则*由一台的主机虚拟了系统中除功放以外的所有环节（包括音源播放环节），直接在主机屏幕上操控。图十一示该系统同常规系统的外观比较。

它与常规系统的主要差别是：

• 体积小、集成度很高，包容了常规系列中的矩阵分区、定时、钟声、告警、强插、寻呼、、监听、语音文件固化、CD播放、数码录播等功能。
• 能够同时在不同分区播放不同的节目，功能比常规系统更灵活和更完善。
• 有一个与常规硬界面十分接近的、友好的人机界面，屏幕集中操控。
• 内置一个容量*的电声广播节目音源，无须外设音源即可支持成个星期连续不断的、不重复的背景音乐广播。

智能化公共广播系统的价格表面上较贵，但不会比大的常规系统贵很多，且其性价比甚高，所以不仅适用于豪华的场合，而且亦能为象中等学校这样的中小单位所接受。值得注意的是能够上档次的常规公共广播系统价格并不便宜，再说，当今技术进步很快，常规系统说不定什么时候就会被淘汰。因此，与其投资建立一个上档次的常规系统，不如建立一个价格相宜的智能化系统。

引入了像 MAG 这样的智能化主机之后，公共广播系统的构成将大为简化。典型的系统如图十二所示。这个系统具有图九、图十所示的矩阵广播系统和典型系统的全部功能，而且比它们的功能强大得多。

MAG 智能化主机有下列输入组件：

• 优先输入组件   可以接入4路具有优先等级排序的音源；
• 普通输入组件×2  可以接入8路独立音源（图十二未用）；
• 远程寻呼组件×2  可以接入4具远程分区寻呼器，寻呼距离不小于1公里，有优先排序；
• 市话接口组件  接市话线路，建立系统与市内的互动；
• 警报接口组件×4  可以接入64路分区警报信号，启动分区报警。

MAG 智能化主机有下列输出组件：

• 分区广播信号输出组件×16  可以驱动64路分区功放；
• 监听组件  可以接监听音箱，监听任何一路输出；
• 分区警报信号输出组件×4  可根据分区报警的要求输出64路警报信号。

MAG 智能化主机有下列内置音源：

• 内置XBPA 特种音源  类似于XBPA3 的数码压缩音源，其容量可支持一个星期不间断的背景音乐广播；
• 内置多种钟声和警笛信号  可供程序或手动调用；
• 内置CD 机一台  可供程序或手动调用。

MAG 智能化主机屏幕上有下列操作界面（触摸屏或轨迹球操作）：

• 值机员界面   供值机员进行手动操作，包括矩阵分区、分配音源 、寻呼、发布钟声、启动 / 关闭设备、紧急报警等；
• 工程师界面   供系统设定（编程）用，包括定时、程序开 / 关机、程序分区、程序播放、节目编辑、节目录制、分区强插报警模式设定、钟声 / 警笛设定、设定（自动摘机密码、通话区域设定等）……..等等。
• MAG 智能化主机具有数据交换接口，可接入局域网。网上的PC机在软件的支持下，可以调用主机的值机员界面进行操作。

MAG 智能化分区功放在主机管理下运作，平时放大背景音乐信号，紧急时放大强插信号，相当于热备份，因而无须像图九那样另行配置报警功放。另外，由于分区功放采用三线制输出，设置在广播分区现场的音控器在强插时将自动打开，无须像图九那样另行驱动。

智能化系统在系统设定之后将自动运行，允许24小时无人值守，也可以随时手动干预。考虑到目前计算机死机的可能性，MAG智能化主机具有应急功能。当主机“死机"时，系统仍能在低姿态下运行。这时 优先输入 模块、输出模块 仍可运作，变成一个简易系统。

智能化系统的具体配置可以十分灵活。图十三是一个例子。

在图十三上部有4 个特殊的终端，自左至右分别是校长室、保安中心、操场、会议室。校长室内配置一具远程寻呼话筒并把校长的 PC 机同智能广播主机的数据口相连，于是校长在必要时即可对校园广播网进行操控，又可随时进行分区寻呼。保安中心也配置了一具远程寻呼话筒，供分区寻呼。但该话筒的优先权低于校长话筒，当两个话筒的寻呼区有冲突时，校长优先；无冲突时互不干扰。操场是一个广播分区，在该操场的舞台上埋设了一个音源输入口，当在操场开大会时，在该口接插话筒或调音台即可进行大会扩音而不影响其他分区运行。会议室也是一个广播分区，在该室也埋设了一个音源输入口，当举行会议时接入调音台即可进行会议扩音。同时通过智能化主机的程序设定，可以把接口上的市话自动接入会议室，从而可在该会议室举行会议。会议室的所有运作也不影响其他分区运行。

图十三的其它部分同图十二相似，只是多配置了一些外部音源设备。

• 网络化广播系统

网络化指的是把传统的公共广播网变成一个数据网。在传统的公共广播系统中，信息是靠模拟功率信号传输的，控制设备集中于机房。这就产生了一些问题：

• 功率传输线路不仅需要较大的线路截面，而且不便于实现多路传输（不便于实现线路复用）。
• 模拟信号不便于实现多点控制、不便于实现各个终端之间的互动。
• 现代校园内部要求建立数据网、视频网和声频网。公共广播是声频网的主要组成部分，如果予以数据化，将有可能实现三网合一。

图十四示一个网络化的公共广播系统。在该系统中，各种终端可以挂在网线到达的任何地方，其资源供全网共享，所以安装、操控都十分方便和灵活。图十四中各终端的功能已一目了然，无须赘述。网络化系统除了有可能实现三网合一外，其zui主要优点是：

• 布线简单，无须分区布线；
• 设备安装不受机房限制，可安装在网线到达的任何地方，因而随时可以扩展；
• 各终端可以互动，例如点播节目。其他公共广播网只有“下传"功能，无法互动；
• 容易覆盖很大的服务区。

但网络公共广播网的所有终端都应是有源的，这一点与前述各种系统不同。另外，网络的传输介质可视覆盖范围而定。当其尺度接近公里时宜用光纤，这时各接口须加接光端机。

• 无线系统

当广播区不容易敷设广播线路时，可以采用无线传输的公共广播系统。西邦无线公共广播系统的结构如图十五所示。

本系统可向64个广播分区播送背景音乐、发布分区寻呼和发布钟声信号，在城区内其有效覆盖半径不小于0.5公里。在覆盖区内可配置任意数目的“无线音箱"（例如每教室一个）。“无线音箱"是由设置在现场的 调谐功放 和广播音箱组成的，一个分区可用一个或多个“无线音箱"， 或用一台调谐功放驱动多个广播音箱。当一个分区用多个“无线音箱"时，它们应编成同一个地址。

   无线系统的使用须按当地法规纳入有关机构管理。另外，无线系统容易受其他电波干扰，其稳定性显然不如有线系统。

• 基于CATV 的公共广播系统

当校园内本来存在有线电视系统时，可以考虑利用有线电视网建立公共广播；或者，架设的同轴电缆来建网。图十六示利用同轴电缆（或有线电视网）建立的公共广播系统。

同常规的有线公共广播网相比，同轴电缆线路比较简单，一条电缆贯穿全局，而常规的有线公共广播网则须敷设若干对分区线路。但同轴电缆不能传输大功率信号，所以其终端应是有源的。另外，如果与有线电视共网，则其载波频率必须互相错开。