時間：2023-06-07 09:09:39
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇廣播系統方案，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞： 酒店；公共廣播系統；揚聲器選擇；消防聯動系統
中圖分類號：TP39文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2012）16-0197-02
0引言
隨著社會的進步發展，近幾年大型酒店賓館的建設越來越多，本文主要是對酒店賓館的公共廣播系統功能進行方案設計說明。
1系統的功能設計說明
按照國際流行趨勢，酒店、賓館的公共廣播系統將背景音樂廣播系統和消防緊急廣播系統合二為一。正常情況下，公共廣播系統除了具有播放背景音樂、廣播通知等背景音樂廣播系統功能以外，在遇到消防報警時，能對出事區域實現自動選區或手動選區進行緊急廣播。按照我國消防系統規范要求，多層、高層樓宇的消防廣播系統必須一層或一個防火分區為一個廣播區域。為此，在設計酒店、賓館的公共廣播系統時，也必須遵照有關規定按樓層進行廣播分區。
考慮到部分樓層或區域有必要設置自備聲源（比如酒店健身房、咖啡廳、高級會所等），為此特別配備緊急廣播切換器或者帶有緊急廣播切換功能的區域音量控制器。正常情況下，這些區域自行廣播，消防緊急狀態時，自動強行切入到大廈公共廣播系統，優先進行消防緊急廣播。
考慮到酒店、賓館的每一個樓層、區域的使用功能和要求不盡相同，因此，公共廣播系統應對所有樓層、區域和辦公用房設置具有獨立音量調節功能的音量控制器。為滿足消防廣播要求，所有音量控制器應具有緊急切換（強切）功能，確保在消防緊急廣播狀態時能夠實現最大音量廣播。
按照我國消防系統規范要求，酒店、賓館均為消防重要防范場所，因此，公共廣播系統內部有必要設置緊急狀態聯動控制器，從而實現在廣播系統處于關閉狀態時，遇到緊急情況，整個系統能夠自動開機，并自動進入緊急廣播狀態。
酒店、賓館的公共廣播系統還應包含客房廣播系統，一般星級酒店、賓館的客房廣播系統通常設置4套節目，供住客選擇收聽。
客房廣播系統除了全天候播放優美動聽的音樂以外，還應具有消防緊急廣播功能，當樓內發生意外事故時，客房廣播系統自動接入酒店、賓館公共廣播系統，對出事區域進行消防緊急廣播。
每一間客房內的揚聲器通過床頭柜控制面板調節音量大小，床頭柜控制面板應配備緊急廣播切換器，保證在緊急廣播狀態時，跳接音量控制器，實現最大音量廣播。
2系統的設備配置
2.1 節目源客房廣播系統節目源通常設置四個：2臺數碼調諧器、2臺CD唱機。AM/FM調諧器通常選用石英鎖相環數碼調諧器，接收穩定，可儲存多個AM/FM電臺節目。CD機選用多碟CD唱機，預先放入多張CD片，所有曲目可預先編程循環播放。
此外，廣播話筒通常選用臺式鵝頸鐘聲話筒，操作方便，內置鐘聲發生器，說話前可發出清脆的鐘聲，以提醒聽眾注意，主要供廣播通知時使用；酒店、賓館背景音樂系統與客房廣播系統共用節目源。
2.2 前置放大器按照常規客房廣播系統的設計方案，設置4套節目源，需配備4臺前置放大器或2臺雙通道前置放大器。為提高系統的經濟性，選用四通道前置放大器。為此，整個系統只需配置1臺四通道前置放大器即可滿足要求。
2.3 緊急廣播呼叫器為滿足公共廣播系統兼顧消防緊急事故廣播的特殊要求，配備五通道緊急呼叫器，可實現背景音樂廣播系統與消防緊急廣播系統合二為一。五通道緊急呼叫器，多功能、簡潔化設計，操作方便，適用于各類公共廣播系統。
2.4 節目信號分配器為保證節目信號在最佳狀態下傳輸，以求前級信號與后級設備之間獲得最佳信號匹配，前級信號驅動多臺功率放大器時應配備節目信號分配器。節目信號分配器，具有一路節目信號輸入，八路信號分配輸出功能，輸入輸出信號電平獨立調節，LED 信號電平指示；輸入、輸出信號采用國際通用XLR（卡農）平衡式插座，系統設備之間連接方便。
2.5 功率放大器的選型通常情況下，酒店、賓館的面積都較大，揚聲器的數量也比較多，而且廣播系統均為長時間工作，考慮到功率放大器散熱問題和系統的運行穩定性，在功率放大器的選型上，通常采用結構上為風扇前后通風降溫方式的功放，而不選用自然降溫方式的功放。
目前用于廣播系統的功率放大器有二種，一種是定阻式輸出，比如輸出端電阻為250Ω，要求連接多個負載揚聲器時，必須通過阻抗變換器計算、搭配，來保證多個負載揚聲器并聯以后阻抗等于或接近250Ω，以達到最佳匹配。另一種是定壓式輸出，國際通用標準為輸出100V或70V，國內某些產品輸出為120V。由于每只廣播用揚聲器都已配備了根據自身功率大小而確定的變壓器，因此使用定壓式輸出功率放大器連接多個負載揚聲器，只需像安裝照明燈泡那樣，一一并聯，連接方便，故而已成為廣播系統設備配置的定式。
為方便日常維護和提高設備的互換性，廣播系統通常不宜選用超大輸出功率的放大器（例如500W、800W），而統一使用150W、240W、360W輸出功率的功率放大器。
2.6 廣播分區控制系統的配備根據已確定的廣播區域，配備廣播區域選擇器、廣播區域切換器和緊急廣播控制器即組成廣播分區控制系統。廣播分區控制系統中，廣播區域負載切換單元以控制功放與揚聲器負載之間的通斷，廣播區域切換器具有8路區域切換功能，每路負載功率為200W；每路區域切換，均有LED指示工作狀態。廣播區域切換器與廣播區域選擇器相連，接受廣播區域選擇器輸出的區域選擇信號，實現廣播區域的手動選區、自動負載切換；廣播區域切換器與緊急廣播控制器相連，接受緊急廣播控制器輸出的區域選擇信號，實現廣播區域的自動選區、自動負載切換。整個系統簡潔可靠、穩定。
【關鍵詞】智能公共廣播系統；必要性；改造升級；方案
一、校園智能公共廣播系統的功能及構成
校園公共廣播系統是各級各類學校廣泛配備且居于較重要位置的一種教育電聲系統。隨著計算機技術和自動化控制技術的發展與廣泛應用，目前應用較普遍的校園公共廣播系統一般都具有下列功能：
1.系統自動控制——校園廣播系統開機后按計算機程序實現自動分區和自動廣播，實現不同程度的自動控制和無人值守。
2.分區域廣播——實現在不同區域廣播不同節目信號。根據分區廣播的需要，在主控機上可以將各個終端根據需要設置不同的區域，從而實現獨立控制廣播和任意組合的分區域廣播。
3.定壓傳輸功率信號——采用定壓功率輸出，既降低了傳輸信號在線路上的損耗，又降低了對導線的要求。
4.節目源多樣化——為了適應不同廣播分區對節目的不同要求，采用了多種不同的節目源進行節目播放。
5.突發事件緊急廣播——平時，日常廣播和緊急廣播共用一套廣播系統，當火警或其他突發緊急事件發生時，自動切斷日常廣播信號，優先插入報警信號，能及時、準確、可靠地播放報警信號。[1]
由計算機（一般是微機）來控制、管理、播放的校園公共廣播系統，通常稱之為“校園智能公共廣播系統”，其組成結構如圖一所示意。
校園智能公共廣播系統中的系統主機，是以CPU為核心設備的微型計算機系統，其運行由廣播軟件系統控制。系統運行時，主機在廣播軟件系統的驅動下執行指令。該主機涵蓋了分區、定時、尋呼、遙控、強插電話和警報管理等功能，可以提供全天候的24小時不間斷的聲音廣播及預置固化錄音、實時廣播。[2]
二、原智能廣播系統改造升級的必要性
校園智能公共廣播系統的先進性，與計算機技術和自動化控制技術的先進性具有高度的一致性。不難判斷，在計算機技術和自動化控制技術日新月異、飛速發展的今天，那些投入運行了五至六年乃至十余年的校園智能公共廣播系統，或多或少地存在改造升級的必要性。因為，在用超過五年的校園智能公共廣播系統，要么設備陳舊或部分設備損壞，要么功能落后不能滿足現階段應用的需求，要么存在系統需要頻繁維修、部分設備需要升級的問題。
常州工程職業技術學院智能公共廣播系統是需要改造升級的典型代表。該系統建設于2003年，在當時，這一智能公共廣播系統的建設理念比較先進，設備選型及配置水平相對較高。但該系統運行近十年下來，陸續出現了一些軟、硬件方面的問題，如主要控制設備老化，關鍵部件損壞，維護成本較高等。同時，受制于當時技術條件的限制，該系統的控制核心主機還存在CPU配置參數過低、主控程序固化無法注入新程序、不能同時對不同分區進行廣播控制、不能通過網絡進行控制和廣播、所有功放及伺服設備24小時待機、主機設備板卡較多發熱高等諸多缺點。
另一方面，由于常州工程職業技術學院智能公共廣播系統的主控軟件和主要設備都為廠家為該校特別定制，廠家出于產品版權和技術保護等考慮，設置了一些技術壁壘，也沒向該校技術人員交底核心技術，致使該系統后期維護本高，維修周期長，到2008年后，該智能公共廣播系統陸續出現了硬盤損壞、控制屏無法操作、功放經常出現報警、耗電量大、播出效果差等問題，對日常教學及管理工作的正常開展產生了較大的影響。
從日常教學和管理需要考慮，決定以該廣播系統原有設備和線路為基礎，對其實施改造升級，以增加智能廣播功能、降低系統維護成本。
三、對智能廣播系統的改造升級
在常州工程職業技術學院智能廣播系統原有設備和廣播線路的基礎上，筆者實施了如下改造升級方案：
1.原有控制主機硬件配置太低，用較高配置的微機替代；主控計算機接入互聯網，通過網絡可實現遠程監控遠程診斷和遠程軟件升級。
2.原有的控制系統結構復雜不能加入新功能，用SMAPS2000B智能廣播系統替代。
SMAPS2000B具有8路分區5路智能電源，在微型計算機中安裝smaps 5.10版公共廣播控制軟件，通過計算機串口，對SMAPS2000B進行控制下，實現電源和分區的自動管理，自動調整音樂文件音量，按預置作息表進行自動播放等；必要時也可進行手動操作。另外，系統的遠距離遙控功能、呼叫站功能和廣播分站功能，更拓展了系統的適用范圍。
3.遠程呼叫站，使學生校園廣播電臺遠離廣播控制中心，方便使用；通過485通訊接口與Smaps2000B主機相連，可遠程打開或關閉廣播室設備的電源與分區；Smaps2002具有話筒和線路輸入接口各一個，線路輸出口一個，音量旋鈕一個，信號傳輸距離大于1KM。
4.原系統功率放大器不帶前置，新增調音臺和音頻分配器；選用8路調音臺進行音頻調節，音頻分配器選用19英寸機架式。
5.改造升級后的智能公共廣播系統結構圖如圖二。
6.改造升級過程中增加的設備：內表1
7.改造升級后的智能公共廣播系統實現了以下功能：
（1）全自動運行。早上第一個作息項播放前，自動打開電腦主機，晚上最后一個作息項播放完后，自動退出軟件并關閉電腦。
（2）智能控制。在每一個作息項播放前，軟件根據設置自動打開設備電源和播放區域，作息項播放完后，自動關閉設備電源和分區，保證系統安全可靠的運行。
（3）多套作息表的編輯與保存。可以保持春季作息表、秋季作息表等不同的時間調用表，根據調用命令只執行一個為當前執行作息表；具有多種播放模式滿足各種播放控制降低的需要。
（4）系統配套的智能廣播控制器具有8路分區、5路智能電源。在軟件的統一管理下，實現電源和分區的自動管理，必要時也可進行手動操作。
（5）節約電源，延長設備使用壽命。由于設備在播放期間才工作，平時電源關閉，不僅降低了設備的功耗，而且使設備的故障率大大減少。
（6）管理方便，操作人員只要在校園網上的任意一臺計算機就可實現對主機的全部管理與操作功能，也可在校園內任意一臺計算機上實現節目的制作與傳輸。
四、結束語
經過改造升級后的常州工程職業技術學院智能公共廣播系統使用至今，效果良好，硬件設備和軟件未發生任何事故，在廣播功能、播音自動化、遠程控制、節能和運行可靠性等方面都比原系統更合理、先進和實用。
參考文獻
[關鍵詞]：調頻；同步廣播；城域調頻同步
當前我國調頻廣播傳輸覆蓋是以高樓、高山以及高塔作為依托，通過單點大功率來實現的。隨著我國經濟的發展，對于各類調頻廣播電臺來說，提高調頻廣播的覆蓋質量以及范圍都作為非常艱巨的任務，我們所采用提覆蓋范圍和質量的傳統方法就是提高天線的高度和增益，以實現發射功率等級的提高的方式，但該種方式所獲得的效果并不理想，同時增加了很多的干擾。而調頻廣播同步技術可以有效解決為了改善該種方式的不足。
1、調頻同步廣播的技術方案應用
當前我國主要的調頻廣播同步技術方案包括：①采用GPS鎖定頻率的實現方式②采用STL是實現調頻同步的方式③采用DDS結合延時自動同步數字激勵器以及數字傳輸技術的調頻同步方式④采用射頻分發技術的調頻同步廣播方式這四種。在方式①中，調頻同步廣播系統所需要的基本的音頻以及準頻率的時延信息都是由GPS接收系統來提供，因此其作為最關鍵部件。GPS接收提供10MHz的頻率來實現發射機的發射頻率和導頻頻率的鎖定和校準使得系統頻率的一致性。GPS同時輸出時延新消息在演播室將音頻和時間信息合成之后共同傳送，然后在發射端將接收到的音頻信號的時間信息和GPS的實時時間相比較之后獲得時延值，通過系統進行校正確保時延的一致性。對個電臺的調制度進行校準確保調制度的一致性。但事實上該種方式是很難使得調制度相一致的，發射機的調制度和調制特性以及音頻信號的大小之間有著直接的關系，因此即使保證將調制線性校準了，也無法確保所有的音頻信號的大小，很難確保進入到發射機音頻信號的一致性，也就是說調制度一致性是很難保證的；在方式②中，經過不同的延時器將演播室內的音頻信號送往不同的發射站點，在確保想干區域延時一致的前提下，采用GPS信號實現頻率的校準。該種同步方式和①中的實現方式基本上一樣的，也存在①中的問題，但是時延控制起來比較容易，但是需要較高的成本而且對覆蓋范圍造成了一定的限制；在③中，數字技術的不斷發展使得DDS技術在調頻激勵器中得到了廣泛應用在很大程度上提高了其指標。DDS技術在調頻同步廣播中的應用使其輸入可以通過數字音頻信號來實現，這樣數字調頻激勵器調制度的穩定性和一致性就得到了有效的保證，下圖圖1為系統的構成圖。構建大規模的網絡比較方便作為此系統最突出的優點，而相干區域食射頻時延的穩定性難以保證，容易出現隨機時延漂移作為該系統的不足；在④中，系統首先在一個較低的頻率上將音頻編碼調制好之后通過光纜或者是微波將其傳給各個站點，用GPS的標間頻率在發射站點進行射頻變換，進而使得調制度和頻率保持一致。傳輸路徑不同已調波信號的射頻延時是不同的，這時射頻延時器會根據實際情況進行適當的調整以確保想干區域音頻相位相同，下圖圖2為系統的基本構成圖。
圖1 數字激勵器構成的調頻同步廣播系統
圖2 射頻發射技術構成的調頻同步廣播系統
縱觀以上四種系統，①和②基本不使用了，后兩種各自都有自己的優勢。由于數字系統很容易出現時延漂移，因此我市采用射頻分發技術構成的調頻同步廣播系統。
2、城域調頻同步廣播網的技術方案的特點
城域調頻同步廣播網具有的技術特點有：第一，采用了有線HFC網絡對已調射頻信號進行模擬傳輸，傳輸費用降低，同時傳輸的網絡結構也簡化了，系統的構建就比較方便，也就是說系統建設的成本得到有效降低；第二，數字調頻激勵器的使用提高了覆蓋的質量和范圍，同時降低了成本；第三，系統采用了射頻發射方式傳輸調頻同步信號源，這樣保證了調制度的一致性，使得系統結構得到簡化，質量得到提高；第四，使用了GPS基準源，保證了系統處于可靠的運行狀態中，同時使得干擾問題得到了解決；第五，系統主要采用了中等發射功率，這樣就同時解決了小功率多布點的管理安全問題以及單一大功率發生不足的問題。
3、調頻同步廣播網的應用實例以及方案設計
在某地級市有兩個發射臺，一個位于城區中心地區，另外一個位于郊區的山上，它們之間的距離為十二千米，它們的天線高度分別為120米、320米；增益分別為3dB、10dB；功率分別為1kW。在廣播電臺中心完成音頻信號向射頻信號的調制，將射頻信號通過有線網絡向這兩個發射臺傳送并進行發射，這樣一個完整的城域調頻同步廣播系統就行成了。該系統的等場強區距離山上發射臺三千米的位置場強值為加權值80dB，而覆蓋方式為城市同步補點覆蓋。所獲得的實際收聽效果為：第一，移動接收，以30千米為標準進行測試的主觀評價基本上高于三分，相干去的寬度大約為五百米；第二，固定接收，主觀評價大約為四分，相關區域的寬度大約為二百米。下面主要是對相干區域的收聽效果進行分析。首先分析相干區的大小，由于固定和移動接收方式的相干區域與很大的差別，因此應分別進行評價。在進行移動測試時，如果有相對連續的干擾出現，就可以將其確定為相干區。固定接收的相干區比較固定，接收的過程中不斷減少或者是消除干擾，還應將存在嚴重干擾強差為3dB區域認為是相干區域；對收聽效果的分析是分固定接收和移動接受來進行測試分析。對于固定接收主要是測試收聽音質最差的范圍和效果然后進行綜合評價，移動收聽通常分別取10、30、60、90、120千米每小時進行等速測試以平常的接收習慣進行收聽最后進行綜合評價得到分值。
結束語
文中對常用的調頻廣播技術的應用情況進行了分析，并結合實例進行城域調頻同步廣播系統進行了設計，對所設計的系統的特點進行了分析，文中所設計的方案是可行的，因此是可以借鑒推廣的。
參考文獻：
[1]應毓海，韓大國，徐立信，馬飛，袁長斌.城域調頻同步廣播的應用研究[J].廣播與電視技術.2010（11）.
[2]溫振超， 楊， 胡昭培. 同步廣播中的音頻同步解決方案[J].廣播與電視技術.2004（4）.
[3]洪雷， 應毓海.安徽交通調頻同步廣播網的研究與實施[J].安徽廣播影視職業技術學院學報.2010（2）.
視頻全程監控點到點距離間隔500m、1 km、1.5km的監控是今后高速公路視頻監控的幾個選擇點,且相鄰選擇點方案的投資基本上是成倍增加,因此選擇好監控點距是整個系統投資的關鍵。從現有攝像機鏡頭成像來看,基本上500m左右是它的最佳成像范圍,大于這個距離成像效果下降,因此500米單方向的監控肯定是最佳的方案。但這個方案卻是投資最大的方案,因此建議1km的雙向監控,采用15m左右的立桿,雙向拍攝兩個方向的情況。這樣兩個監控點相對的攝像頭的交點正好是在監控點距的中間,能實現比較好的成像效果。如果由于成本控制方面考慮,采用1.5km的方式通過變焦鏡頭、云臺控制等也可以實現視頻全程監控,但是監控力度相較1km的方式有所下降。為了兼顧投資成本和效益,可以采取在安全隱患區域的重點路段考慮1km的方式,在其他非重點路段考慮采用1.5km的方式,特殊重要路段采用攝像機點位加密布控方式。因此在進行全程視頻監控方案設計時,監控力度與系統投資是成正比的,合理選擇監控點距及監控攝像機類型是平衡監控與投資的重要條件。
攝像機的選型也是對投資的成本影響的關鍵因素,在"安全隱患"的重點區域攝像機可以選擇高清紅外夜視攝像機和變焦紅外雙波段熱成像攝像機,以起到視頻改善的作用,在其他非重點路段采用標清紅外夜視攝像機,以減輕投資成本。高清紅外夜視攝像機可以加強對道路監控的視頻效果,變焦紅外雙波段熱成像攝像機可以彌補其他攝像機在雨天、霧天以及夜晚受到汽車大燈強光照射后引起監控視頻畫面效果的不足。
二、外場供電系統
外場供電主要方式有:專用電纜供電、獨立電源供電(包括太陽能或風能供電、風光互補供電)、公路沿線就近供電。
外場設備供電各有優缺點,但對于監控外場分布密度高(如大范圍霧區),供電可靠性要求較高,且有大負荷的外場設備建議采用專用電纜供電方案;對于太陽能資源或風力資源豐富的地區可以考慮太陽能或風能供電;對于太陽能和風能都處于可利用區可考慮風光互補供電供電方式,對于太陽能處于可利用區而風能難以利用的地區可以考慮太陽能供電或太陽能+附近取電的方式供電,同樣對于風能處于可利用區而太陽能難以利用的地區可以考慮風力供電或風力+附近取電的方式供電;對于某些發達地區沿線工業供電點分布密度較高的地區可以采用沿線就近取電的方式供電。
三、圖像傳輸系統
高速公路現有視頻監控圖像傳輸從應用方案上主要分為:
方案一:采用數字非壓縮節點式視頻光端機傳輸方案。
監控外場圖像,采用跳接級連的方式進行組網傳輸。在每處監控點根據需要設置l臺單路或雙路視頻+反向數據節點式遠端機,在監控分中心設置多路視頻+反向數據節點式局端機,所傳圖像均為數字非壓縮格式。
方案二:全光數字視頻系統方案。
所有外場監控圖像在攝像機端即進行數字化編碼,圖像壓縮后(H·264標準)采用光纖組網方式,接入收費站(或服務區)的通信系統,利用接入網提供的通道傳至監控分中心。
將遠端接入點圖像與收費站本地接入點圖像串接起來組成光纖鏈網或環網。監控圖像在接入設備端以H.264標準采用高、低速雙碼流進行壓縮后傳至收費站本地節點設備,高碼流格式壓縮的圖像用于監視,低碼流格式壓縮的圖像用于存儲。
方案三:模擬+數字綜合視頻系統方案。
所有監控外場圖像通過數字非壓縮節點式視頻光端機,采用跳接級連的方式進行組網傳輸至收費站(或服務區),進站后再經數字化編碼,圖像壓縮后(H·264標準)接入收費站(或服務區)通信系統,利用接入網提供的通道傳至監控分中心。
外場監控圖像經模擬(節點)視頻光端機傳輸至收費站編解碼設備后,以H.264標準采用高、低速雙碼流進行壓縮后經站通信系統傳至監控分中心編解碼設備,高碼流格式壓縮的圖像用于監視,低碼流格式壓縮的圖像用于存儲。
? 綜合高速公路圖像傳輸技術發展趨勢、圖像傳輸設備現有形態和兼顧投資合理的條件下,高速公路的圖像傳輸模式建議采用方案三的模式或者采用方案一和方案三的混合傳輸模式。
四、事件檢測系統
基于高速公路全程監控的智能化事件檢測系統利用遙控攝像機預置位圖像,將所有圖像均接入設置在各收費站的道路狀況視頻分析系統的處理單元進行處理,可得到異常事件報警信息和交通參數,道路狀況視頻分析系統與監控分中心的以太網交換機相連,將所有檢測信息上傳至路段監控中心。在各監控分中心設置管理工作站和服務器,對交通事件和交通參數進行管理和存儲。
交通狀況視頻分析系統通過接入的交通視頻圖像所確定的目標物體經數字化處理,對其運動軌跡進行跟蹤,結合視頻畫面背景自動分離、更新技術,利用畫面序列的變化,選取目標信息,在檢測視域覆蓋范圍內實現多目標、多種類、多軌跡、全屏動態跟蹤,綜合分析和快速處理;同時,對交通運營中的交通數據參數和影響正常交通秩序的事件進行實時檢測、快速報警、準確記錄、透明傳輸、統合統計,從而輔助管理人員完成對交通運營的監控管理。
五、信息和視頻系統
信息子系統用于主線道路區段正常交通、交通事故、施工等特殊情況時的交通控制。主要包括門架式可變信息標志、懸臂式可變信息標志以及服務區可變信息顯示屏。
視頻子系統用于經授權的合法用戶本路段的道路視頻監控視頻信息。視頻子系統一般為省交通運輸廳視頻系統的子站,接受省廳視頻系統的管理和控制,一般軟件由省交通運輸廳統一采購、安裝和調試。
六、全程網絡廣播系統
全程廣播系統是在發生突發事件的緊急情況下,工作人員信息組織救援、疏導車輛、人員緊急調度的有力手段,是減少人身傷亡和財產損失的應急措施之一,平時也可利用此系統靈活地傳遞公路養護施工狀況或交通信息等。網絡廣播系統應具備定時播放、直播、采播、遠程監控及權限設置功能。
七、指揮調度系統
指揮調度系統主要包含由遙感道/橋面狀態及溫、濕度傳感器、能見度檢測儀以及視頻系統采集來的交通參數和交通事件的管理。在交通參數、溫濕度、能見度參數一旦超越閥值,系統則發生報警,并通過情報板和廣播系統進行。
指揮調度系統可集成車輛管理系統,宜開發帶有GIS及調度、管理、報警、監控、決策軟件的指揮調度管理系統,實現能與機電維護車輛、養護巡查車輛、運營管理車輛隨時信息共享、協調聯動,及時處
理突發問題。 指揮調度系統與視頻監控系統、全程廣播系統、各收費站廣播系統等聯動,并可做出各種緊急預案,根據預案的設定進行有效的聯合工作。
關鍵詞: 通信系統保障系統整合
Abstract: this paper mainly through to the domestic urban rail traffic communication system scheme were reviewed in this paper, based on the tianjin urban rail development condition, the author puts forward the tianjin urban rail traffic communication system solutions Suggestions in order to better service the tianjin urban rail traffic development.
Keywords: communication system security system integration
中圖分類號：U491.2文獻標識碼：A 文章編號：
1、國內軌道交通通信系統現狀概述
目前我國城市軌道交通建設已進入一個時期，包括天津在內的北京、上海、廣州、深圳、西安等城市已建成一條或多條地鐵線路。沈陽、青島、武漢等也即將邁入地鐵時代。在城市軌道交通系統中，通信系統承擔著地鐵工作管理人員間、各系統之間信息及時溝通的重要使命，為列車之間安全、可靠運營提供通信保障。
完善的通中國因地鐵修建時間不同，技術更新比較快，其通信系統發展也不盡相同，目前國內城市軌道交通，信系統主要由傳輸系統、公務電話系統、專用電話系統、無線通信系統、廣播系統、電視監視系統、旅客信息系統、時鐘系統、辦公自動化系統系統等子系統組成。
2、天津城市地鐵發展現狀
天津從1970年開始興建地鐵，2010年天津地鐵客運量已經達到4181.15萬人次。天津軌道交通規劃總體分為四部分，分別為M、B、Z、C線。M是指中心城區軌道交通，包含目前已開通的地鐵1號線、正在施工的2號線、3號線，B是指濱海新區軌道交通線路，Z是指市域軌道交通線路，溝通中心城區、濱海新區和天津市內各個區縣，C是指海河中游軌道線路。無疑，未來在天津城市軌道快速安全發展過程中，科學有效的通信系統將會扮演越來越重要的作用。
3、天津地鐵通信系統設計方案建議
以下主要對天津地鐵通信系統主要子系統提出建議方案，以期更好的服務天津地鐵建設發展。
3.1通信系統主要設備構成
天津地鐵通信系統主要設備應包括傳輸節點設備、無線集群中心設備、集群基站、光纖直放站、調度臺、車載臺、固定臺、手持臺、中心程控交換機、車站程控交換機、模擬電話、數字電話、傳真機、調度電話、調度分機、廣播控制盒、廣播控制系統、廣播終端一級母鐘、二級母鐘、子鐘、攝像機、隔離變壓器、視頻矩陣、編碼器、解碼器、交換機、服務器、磁盤陣列、控制終端、錄像回放終端、不間斷電源、配電柜等。
3.2通信系統主要功能
天津地鐵通信系統將主要為車輛段、客運調度、行車、災害預防等提供保障和服務，為通信系統及其其他子系統提供信息聯絡途徑
3.3通訊系統主要內容
3.3.1 電話子系統
系統可采用控制中心與專用電話系統合設交換機的方式，在控制中心設置數字程控交換機，在各站、車輛段、停車場設置帶交換功能的遠端模塊。設置合一型集中網管設備，控制中心設一臺中心維護管理臺用于對全網設備進行維護管理，控制中心公務專用綜合電話交換機配置維護管理臺、PC話務臺、測量臺、語音臺。站、段、場遠端模塊配置網絡型集中網管接口。
3.3.2 無線通信子系統
系統應分配每個用戶有相應的身份識別碼。車載電臺的身份號與功能號的應該建立起對應關系，應可根據信號專業自動列車控制調度臺可將相應組內用戶的識別號和組的識別號顯示在調度臺的顯示屏上。各用戶對調度臺可采用一般呼叫，緊急呼叫等功能，組呼可采用選擇組呼叫，一般呼叫則可以采用撥號呼叫，同組內用戶選呼的撥號號碼應該盡量減少。
3.3.3 閉路電視監視子系統
閉路電視監測系統是保證地鐵安全運營的重要支撐系統。視頻信號可以通過視頻電纜進行傳輸，電纜傳輸則可以運用到車站內部的控制信號。系統由控制中心調度員行車監視、車站值班員客運管理監視，列車司機發車監視三部分構成。
控制信號可通過傳輸系統提供的從控制中心至各車站的共線低速數據通道進行傳輸，視頻信號可通過數字圖象傳輸方式進行傳輸，將每個車站的多路視頻信號分別經數字壓縮編碼處理，通過傳輸系統送至控制中心，控制中心數字交換控制模塊篩選出多路壓縮編碼數字視頻信號后進行視頻解碼，還原后的視頻信號送至相關調度臺的各監視器上，完成視頻監視過程。
3.3.4 廣播子系統
地鐵廣播系統是地鐵通信系統中重要的子系統，在行車組織、客運服務、防災救災方面有著重要作用。廣播系統可為地鐵不同區域的售票、檢票、乘車、出站等播報不同的服務用語和注意事項，同時也可提供其他作業廣播。更為重要的是在應對突發事件時，廣播系統可作為客運組織疏散的重要手段。廣播系統由中心設備、車站及區域設備、便攜式維護終端、車輛段設備以及各種接口組成。中心設備應包括網管終端和中心廣播控制，車輛段設備包括控制模塊、廣播控制盒、功率放大器以及多路揚聲器網組成。廣播系統按照重要程度可以劃分為防災、中心行車、車站行車、站臺移動、列車到發等播放權。使用地鐵廣播系統可以有效的預防各種安全隱患，為有效的組織地鐵正常運營保駕護航。
3.3.5 旅客信息系統
旅客信息系統是以計算機系統為核心，通過車站和車載顯示終端為媒介向旅客提供信息服務的系統。旅客信息系統在正常情況下，提供乘車須知、服務時間、列車到發時間、列車時刻表、管理者公告、政府公告、股票信息、媒體新聞、廣告等實時動態的多媒體信息。旅客信息應包括控制中心、顯示終端、車載系統、車站系統等。旅客信息系統中車載設備通過接收無線傳輸的信息經處理后實時在列車車廂LCD顯示屏進行音視頻播放。使旅客通過正確的服務信息引導，安全、便捷地乘坐軌道交通。為構建安全的天津地鐵乘車環境保駕護航。
4． 結束語
天津地鐵已經進入大發展時期，未來天津多條城市軌道通車后，將會使天津進入名副其實的地鐵時代，地鐵通信系統是保證地鐵安全有效運營的先決條件。地鐵通信系統作為一個專用網，今后的發展趨勢是在系統更加安全、可靠的前提下，滿足多種類型數據的傳輸，實現系統功能的高度集成化。目前通信技術正在以前所未有的速度發展，我們也必然要密切跟蹤這些技術發展，以期更好的實現服務我國地鐵事業發展的目標。
參考文獻：
[1]周順華.金鋒.城市軌道交通設備系統. [M].北京：人民交通出版社出版社,2009.
[2]李偉章.現代通信網概論. [M].第二版.北京：電子工業出版社,2008
一、應急廣播系統介紹
1.1 背景介紹
近年來，在我國多地發生的多次自然災害等重大突發公共事件的應急處置中，災害預警信息、應急處置方案信息和事件進展信息的及時有效顯得尤為突出。在這些事件的處置過程中，國家應急管理系統中的應急廣播系統及時傳達政令、權威信息、引導社會輿論、積極協助救災，發揮了不可替代的獨特作用。作為國家應急管理的重要手段和應急體系的重要組成部分，應急廣播的建設對于我國這樣一個自然災害多發的國家，不僅十分必要，而且十分迫切。
1.2 功能介紹
應急廣播系統中的調頻副信道應急廣播主要是基于RDS（Radio Data System）副信道編解碼控制技術，通過調頻廣播發射頻率的副信道傳輸控制信號。其具體功能有：
1.可管可控終端發射設備
2.邊遠山區覆蓋效果好
3.多級分控、多級接入
4.區域分組控制
5.上級控制優先，應急優先
6.一級直達，無需通過市縣鄉等環節直接進行應急信息
7.無線傳輸，既經濟又穩定。
通過以上幾種功能特點可以實現對應急廣播信息定時定向的有效精準。在兼顧本地通知、氣象災害預警廣播、山洪災害預警廣播的同時，還可以豐富廣大人民群眾的精神文化生活，提供農業科技。
1.3 RDS技術介紹
RDS副信道應急廣播系統采用大規模集成電路、單片機、p相頻移鍵控調制（ DPSK） 等技術將應急廣播控制信號進行編碼，在調頻廣播的基帶頻譜上邊界外的 57kHz 上增加一個副載波信道，傳送數字信息，如節目識別、尋址編碼設置、接收終端開關機控制等信息，隨同廣播信號一同發送出去。其中副載波傳送的數據與音頻信號是分開的，不會干擾收音，也不會影響收音機音質。以此實現控制各終端調頻接收音柱的無線喚醒功能。其主要功能還表現在應急廣播系統的應急插播和控制功能，該系統可以通過預先設置好的三個高低比較級別進行插播演示，在級別較低的縣鄉進行廣播的同時，如果其級別較高級（省或者市）此時進行應急廣播插播，各接收終端自動切換至較高級別的廣播節目進行廣播。
二、307發射臺調頻副信道應急廣播試驗
根據國家新聞出版廣電總局項目《多級聯動應急廣播系統總體解決方案及應用示范研究》的統一要求，為配合我省制定的多級聯動應急廣播示范系統建設方案，我臺組織于2014年10月在307發射臺調頻機房進行了調頻副信道應急廣播系統試驗。
2.1 試驗目標
在307發射臺的試驗設計中主要通過河北農村廣播（98.1MHz）和一臺30W的小功率調頻廣播（93.0MHz）發射機進行模擬演示。設計河北農村廣播（98.1MHz）為縣級應急廣播指揮平臺，30W小功率調頻廣播（93.0MHz）為省級應急指揮平臺。試驗目標：
1.縣級應急廣播平臺將控制信號進行RDS編碼后，對接收終端的尋址分組分區域控制，各接收終端根據接收到的RDS信息進行自動開關機。
2.省級應急廣播平臺將控制信號進行RDS編碼后，對縣級應急廣播平臺系統所控制的接收終端進行尋址分組分區域控制，各接收終端根據接收到的RDS控制信息進行自動開關機。
3.當縣級應急廣播平臺正在播出時，省級應急廣播平臺對正在播出縣級應急平臺進行插播。此時，各接收終端自動判斷接收到控制級別更高的省級應急平臺信息并自動切換接收省級應急平臺控制，播放省級應急平臺的信息。
2.2 系統組成
在此次試驗中，為了能更好的方便演示應急廣播系統中的各單元的遠程控制和尋址插播功能，就要將兩個控制平臺集中到一個工作臺。結合307發射臺環境，將省級應急控制平臺和縣級應急控制平臺都設在辦公區內二樓會議室，省級應急平臺的RDS編碼器、調頻發射機（30W小功率發射機）、音頻信源都設在二樓會議室，縣級應急平臺的RDS編碼器和調頻發射機（98.1MHz、河北農村廣播）設在播出樓的調頻機房。因此，為了實現縣級應急控制平臺與縣級平臺RDS編碼器之間的通信，增加使用了一對無線網橋和RJ45轉RS232的串口服務器進行信號傳輸。所以，試驗系統共由以下幾個部分組成：
1.應急控制平臺：應急廣播測試工具軟件。負責應急控制平臺各控制信號指令的發出，通過RDS編碼器進去調頻副信道載波到達終端設備進行開關機。該軟件在運行過程中首先調用預先設置的各串口控件，通過串口控件發送ID及對各ID編號設備的操作指令，ID信息即區分各不同終端設備的ID編號。
2.RDS編碼器2臺：HX-2600 RDS副信道數字編碼器利用差分相移鍵控（DPSK）方式將數字量的控制信號改變為模擬載波，混入調頻廣播的副信道傳輸。其控制信號不單獨占用頻點，節約頻率資源。支持RS-232接口的輸入，控制平臺測試工具軟件發生的控制信號可以直接通過自身運行電腦的COM口進入RDS編碼器進行工作。
3.音頻信源：省級應急廣播系統音頻信源由省級平臺控制電腦直接提供。
縣級應急廣播系統音頻信源由98.1MH z調頻發射機直接提供，為河北農村廣播的正常播音節目。
4.調頻發射機：省級應急廣播系統的試驗用發射機選用了一臺30W的小功率調頻廣播發射機，完全有能力覆蓋測試區域內的所有測試終端。
5.終端：終端是由五個無線調頻廣播接收音柱和一個LED顯示屏（測試應急文本信息的接收顯示），在終端內預設省級應急廣播發射頻點比較級高于縣級應急廣播發射頻點。
6.無線網橋：選用Ubiquiti無線網橋進行連接由會議室二樓至調頻機房的信號通路，縣級應急廣播控制平臺的控制信息通過應急廣播測試工具軟件發出后經無線網橋接入點由會議室二樓傳送至調頻機房的無線網橋工作站。
7.RJ45轉RS32串口服務器：縣級應急廣播平臺的控制信號進去無線網橋工作站后，工作站將接收到的控制信號通過RJ45數據接頭送至該串口服務器，經該串口服務器啊轉接后，輸出RS232信號進入縣級應急廣播平臺測試系統的RDS編碼器，進而通過副信道載波控制各接收終端。
此次試驗實際連接圖如圖2：
2.3 系統調試與連接
2.3.1 串口服務器網絡參數設置：
1.電腦主機網絡連接參數設置
IP地址：192.168.192.10
子網掩碼：255.255.255.0
2.設備網絡參數
IP地址/子網掩碼：參考設備的配置標簽
3.默認的端口映射
通用配置
設備IP：23，用于 Telnet 管理。
Server模式設備：
發起連接方向： 遠程主機->設備
2 端口設備監聽：設備IP：6020-6021，對應RS232-A、B。
4 端口設備監：設備IP：6020-6023，對應RS232-A至D。
8 端口設備監：設備IP：6020-6027，對應RS232-A至H。
16 端口設備監：設備IP：6020-6035，對應RS232-A至P。
Client模式設備：
發起連接方向：設備->遠程IP：端口
遠程 IP 默認設置：192.168.192.100
2 端口設備：連接遠程 IP：6020-6021，對應 RS232-A、B。
4 端口設備：連接遠程 IP：6020-6023，對應 RS232-A 至 D。
8 端口設備：連接遠程 IP：6020-6027，對應 RS232-A 至 H。
16 端口設備：連接遠程 IP：6020-6028，對應 RS232-A 至 P。
2.3.2 串口服務器接線圖（圖3）：
2.3.3 串口服務器配置方式：
1.通過設備探測器進行Telnet管理
選擇“掃描添加設備”，選中一個掃描到的設備，然后進入“管理”“使用Telnet管理此設備”菜單，進而登錄到設備上進行配置（圖4）。
2.通過虛擬串口管理。
選擇虛擬串口Com7，然后選擇虛擬串口管理管理此設備（圖5）。
3.Telnet登錄。
連接成功后，將出現登錄提示，請輸入進行登錄，登錄成功后，顯示下面的菜單界面（圖6）。
2.3.4 應急廣播系統連接的建立
1. 打開串口服務器（圖7）
2.選擇正確的工作模式（如圖8）
3.使用設備探測器建立虛擬串口（圖9）
4.點擊確定（圖10）
5. 選擇Com7口進行數據通信（圖11）
6.打_應急廣播控制測試軟件（圖12）
2.4 試驗內容與效果
1.打開縣級平臺應急廣播控制系統軟件，點擊“串口號”下拉菜單鍵選擇打開COM7口（波特率57600）“打開串口”。在“終端控制”欄選擇所要打開的ID終端編號（1，2，3，4，5，），也可選擇全部打開，監聽各ID終端是否符合控制軟件的指令要求。
2.關閉縣級平臺，打開省級平臺應急廣播控制系統軟件，點擊打開串口號COM1口（波特率57600）“打開串口”。在“終端控制”欄選擇所要打開的ID終端編號（1，2，3，4，5，），也可選擇全部打開，監聽各ID終端是否符合控制軟件的指令要求。
3.打開縣級應急廣播平臺，在縣級平臺正在播音的時候，不關閉縣級平臺直接打開省級平臺應急廣播控制系統軟件，點擊打開串口號COM1口（波特率57600）“打開串口”。在“終端控制”欄選擇所要打開的ID終端編號（1，2，3，4，5，），也可選擇全部打開，監聽各ID終端是否符合控制軟件的指令要求，如此時各終端開始播放省級平臺的音頻內容，則插播成功，省級應急廣播控制平臺優先級高于縣級平臺。
通過以上操作，此次試驗達到了預期設定的各項試驗目標，順利完成了省級應急廣播平臺和縣級應急廣播平臺的各種切換和插播的測試。
關鍵詞：多航站樓；一個指揮中心；系統集成；登機橋監控系統；離港控制系統
中圖分類號：TU855
文獻標識碼：A
文章編號：1009-2374（2012）18
1 概述
隨著我國經濟的高速發展，帶動了大量旅客選擇航空這一快捷高效的交通工具，使得很多干線機場現有航站樓及其基礎設施已經不能支撐迅速增長的旅客流量，為此很多干線機場進行了或正在進行改擴建。正在擴建的航站樓必將建設新的信息系統，如計算機信息及集成系統、語音自助查詢系統、離港控制系統、登機橋監控系統、安防系統、門禁系統、樓宇自控系統、安檢信息管理系統、時鐘系統、有線電視系統、航班信息顯示系統、廣播系統等。依據機場業務特點，必須保障機場不停航運行，在進行擴建航站樓內的信息系統建設時，不能對已運營航站樓內的信息系統進行較大的調整，同時在擴建航站樓進入正式運營的初期，要求原有航站樓內的信息系統必須正常運行。
擴建航站樓信息系統與已有信息系統同時運行期，機場運營管理部門（如機場運行指揮中心、航站樓運行管理中心等）將遷移至擴建后的新的航站樓內的機場運行指揮中心、航站樓運行管理中心內處理日常業務，這就要求多個航站樓的信息系統必須進行系統集成，保障一個指揮中心多個航站樓的運營模式。
2 需求分析
在已運營航站樓和擴建航站樓內分別建有計算機信息及集成系統、語音自助查詢系統、離港控制系統、登機橋監控系統、安防系統、門禁系統、樓宇自控系統、安檢信息管理系統、時鐘系統、有線電視系統、航班信息顯示系統、廣播系統等。
2.1 語音自助查詢系統
在擴建航站樓信息系統建設時，一般會新建一套語音自助查詢系統，語音自助查詢系統通常只接收信息系統的航班計劃信息和航班動態信息；新建航站樓內信息系統的航班計劃信息和航班動態信息將作為語音自助查詢系統的信息源，根據該系統的特點，新的系統啟用后完全可以停用原航站樓內的語音自助查詢系統，由新建語音查詢系統接管整個機場的此項業務，不影響整個機場的運營。
2.2 登機橋監控系統
在擴建航站樓信息系統建設時，一般將建設新的登機橋監控系統，根據登機橋監控系統的技術特點，可將原有登機橋監控系統集成到新建航站樓登機橋監控系統中，再由新建計算機信息及集成系統提供相應接口實現登機橋監控系統與計算機信息及集成系統的信息交換實現相應的業務功能。
2.3 閉路電視監控系統、門禁系統、樓宇自制系統
在擴建航站樓信息系統建設時，在擴建航站樓內必將建設新的閉路電視監控系統、門禁系統、樓宇自控系統，根據這三個系統的業務、技術特點，為了保證原航站樓內的信息系統到擴建航站樓內新信息系統的平穩過渡，避免對機場正常運營造成沖擊，原航站樓內的閉路電視監控系統、門禁系統、樓宇自控系統與擴建航站樓內新建安防系統、門禁系統、樓宇自控系統并行運行，可暫時不與現有系統進行集成，不影響機場的正常運營。
2.4 離港控制系統
離港控制系統是機場信息系統中的核心系統之一，根據目前我國干線機場離港控制系統建設的現狀，基本都是同一品牌的離港控制系統平臺，擴建航站樓內新建信息系統中的離港控制系統無論是完全新建或對原有離港控制系統進行擴容，都將把新舊離港控制系統整合集成為統一的離港控制系統，再與擴建航樓內新建計算機信息及集成系統的實現集成，以滿足機場運營要求。
2.5 安檢信息管理系統
安檢信息管理系統與離港控制系統類似，我國干線機場的安檢信息管理系統基本是同一品牌的安檢信息管理系統平臺，擴建時將會把新舊安檢信息管理系統整合為統一的安檢信息管理系統平臺，再實現與新建計算機信息及集成系統的集成以滿足機場運營要求。
2.6 時鐘系統
新舊航站樓內的時鐘系統建設，在具體實施中可能會有多種情況，但無論是何種情況，新舊航站樓的時鐘系統可通過光纖連接使用同一個時鐘源即可滿足機場需求。
2.7 有線電視系統
根據有線電視系統的特點，可通過相應線纜將新舊系統互連，使用同一個信息源即可滿足機場需求。
2.8 航班信息顯示系統
由于航班信息顯示系統與相關機場業務流程密切相關，因此原航站樓內信息系統中的航班信息顯示系統必須與擴建航站樓新建信息系統進行整合集成，在本文的后述中將重點說明。
2.9 公共廣播系統
公共廣播系統與航班信息顯示系統類似，與相關機場業務流程密切相關，因此原航站樓內信息系統中的公共廣播系統必須與新擴建航樓新建信息系統進行整合，在本文的后述中將重點說明。
總結以上的需求分析，在啟用新的航站樓時，機場信息系統中的新舊登機橋監控系統、離港控制系統、安檢信息管理系統、時鐘系統、有線電視系統將分別整合為一個完整的系統再與新建信息系統中的計算機信息及集成系統進行集成，這些子系統能夠適應一個指揮中心多個航站樓的運營模式；由于航班信息顯示系統、公共廣播系統的設備多而分散，且這兩個系統的技術特點較為特殊，在航站樓擴建時期，如果更新這兩個系統的設備，很難達到機場不停航業務要求，所以本文重點研究原航站樓中的航班信息顯示系統、公共廣播系統與擴建航站樓新建信息系統的整合集成。
關鍵詞 單片機 繼電器 時間 開關機 網絡
中圖分類號：TN934 文獻標識碼：A
0引言
KG-2型公共廣播系統廣泛應用在大中型船舶、海洋石油平臺等場所，具有遙控盒控制、通用緊急報警接口和遙控喊話接口等功能。系統最多可帶4個遙控盒，根據工作需要安裝于不同位置，確保緊急情況下在最短的時間內發號施令。除上述功能外，KG-2廣播還配套安裝車載CD，用于日常船內廣播、集合號令、音樂播放等功能。為了保證船員的正常生活和工作，廣播系統需要定期進行開關機操作。目前，大多數的KG-2型公共廣播系統是由值班人員在規定時間通過廣播室遙控盒對廣播主機進行開關機操作，保障日常廣播的正常使用，由于值班人員疏漏造成廣播延遲開關機的現象時有發生。如果能夠采用計算機遠程控制電路實現廣播自動開關機功能，在規定時間準確的控制廣播開關機，并通過網絡協議對廣播狀態進行網絡化監視和控制，則可以大大減輕值班人員的工作壓力，提高廣播系統工作的可靠性。
1系統總體設計
本系統針對某遠洋船舶廣播系統進行設計，該廣播系統主要通過遙控盒面板按鍵進行各類操作。遙控盒面板設有電源開關、喊話、船員、艙面、崗位、旅客、艙內、對講1、對講2、對講3、對講4等功能按鍵，用于操作廣播主機開機并選擇輸出區域。在廣播主機關機狀態下，按下遙控盒開關按鍵，等待約1秒鐘，在聽到提示音后按下相應區域，實現該區域單路輸出，或者按下艙內按鍵，系統自動打開船員、艙面、崗位、旅客區域按鍵實現多路輸出，遙控盒面板如圖1所示。
遙控盒按鍵采用按鈕方式，連接在遙控盒核心控制板，S1為開/關按鍵，在廣播關機狀態下，按下該按鍵打開主機電源，S2-S7為區域選擇按鍵，按下相應按鍵接通相應的輸出區域。遙控盒按鍵原理如圖2所示。
系統系統主要完成在設定時刻對廣播主機電源開關和輸出區域選擇開關的控制，由于目前該船舶廣播系統主要使用艙內區域廣播，因此，本系統僅對電源開關S1和艙內區域選擇按鍵S7進行自動化控制，其主要功能有以下幾點：
（1）自動按鍵控制。根據預先設定的廣播開、關機時間，自動對電源開關S1和艙內區域選擇按鍵S7進行控制，實現廣播主機自動開關機和區域選擇功能。
（2）遠程即時控制。崗位人員可以根據需要，實時向廣播主機發送控制命令，實現人員對廣播系統的遠程即時控制功能。
（3）遠程狀態監視。崗位人員可以根據需要，實時獲取廣播系統開關機和區域選擇狀態。
根據上述功能需求，設計系統結構如圖3所示。系統主要由核心控制板、監控微機、管理微機組成，監控微機通過網絡向管理微機發送各類控制和狀態監視命令，管理微機通過串口控制核心板進行各類命令執行和狀態信息搜集。正常情況下，核心控制板自動走時并實時與系統設定的開關機時間進行比對，比對一致則進行相應動作，完成廣播開關機操作。
從圖3中可以看出，系統設計中主要包括硬件設計和軟件設計，其中，硬件設計主要是指核心控制板的設計，軟件設計主要是指遠程監控程序的設計。
2系統實現
2.1系統硬件實現
系統硬件主要由C51單片機、DS12C887時鐘芯片、MAX232串型接口芯片、數碼管、繼電器等模塊構成。其基本原理如圖4所示。
圖4中，時鐘模塊為單片機提供時間信息，S1、S2、S3為時間調整按鍵，其中，S1是功能選擇鍵，在按下后可以通過S2和S3分別對時、分進行加減調整，以確保核心控制板走時與船時同步；信號轉換芯片實現單片機和管理微機間的數據通信功能；單片機控制繼電器完成各類控制功能，其中，K1繼電器作為遙控盒開關機使用，常開觸點并聯在遙控盒“開/關”按鍵， K2繼電器作為輸出區域選擇使用，常開觸點并接在遙控盒“艙內”按鍵，單片機在指定時間分別輸出高電平或低電平控制繼電器動作，實現對廣播開關機和區域選擇的控制，單片機實現對繼電器控制的原理如圖5所示。
圖5中，假定單片機內設定廣播開機時間和關機時間分別為06：25和22：05，當時間模塊走時到06：25，單片機端口輸出高電平“1”，三極管Q1導通，繼電器K1動作，常開觸點閉合，接通遙控盒開/關按鍵，廣播主機開機，延時1s后，發送低電平“0”，三極管Q1截止，繼電器線圈失電，常開觸點恢復初始狀態，為下次動作做準備，同時在另一輸出端口發出高電平“1”，三極管Q2導通，接通繼電器K2，常開觸點閉合，選擇艙內區域輸出，延時1s后再次發送低電平“0”，三極管Q2截止，斷開K2線圈電路，常開觸點恢復初始狀態，完成廣播開機和區域選擇。當時間模塊走時到22：05時，單片機端口輸出高電平“1”，三極管Q1導通，繼電器1線圈得電，常開變常閉，導通遙控盒按鍵，廣播主機關閉，延時1s后，發出低電平“0”三極管Q1截止，繼電器K1線圈失電，常開觸點恢復初始狀態，為下次動作做準備。
為避免因串入電壓引起設備故障，本電路只使用繼電器的常開、常閉觸點，導通電路中沒有增加任何額外電源，和遙控盒手動按鍵操作保持相同的方法。為解決在船岸電轉換時時間需重新設置的問題，在電路設計中使用了時鐘芯片，在電路斷電后時間芯片繼續走時。經過長時間加電測試和實際使用，該電路具有高可靠性和穩定性。為安全起見，電路中所采用的元器件均為低壓器件，供電電壓采用直流12V供電。有效提高了電路的安全性。
2.2系統軟件實現
系統利用LabWindows/CVI豐富的界面設計資源完成主界面的設計，利用豐富的函數庫完成各類控制、顯示以及數據存儲等功能。
圖6中，軟件運行界面包括時間顯示區、狀態顯示區、功能操作區。其中，時間顯示區用于顯示核心控制板時間；狀態顯示區可以根據接收的串口命令，實時顯示廣播主機的開關機狀態和廣播開關機記錄，配有指示燈顯示和文字顯示；功能操作區用于對核心控制板進行遠程操作，遠程命令通過網絡傳送到監控微機，監控微機通過串口將命令發送至單片機，單片機根據接收到的命令進行相應的功能操作，包括時間調整，開關機操作等。
關鍵詞：高速公路 全程監控 外場供電 事件檢測 全程網絡廣播 指揮調度
Abstract: through the analysis of the existing monitoring equipment configuration and technical situation, put forward the detailed construction method of expressway monitoring system
中圖分類號：U412.36+6文獻標識碼：A
全程監控是高速公路一種重要的監管手段，全程監控系統的實施，能夠實現對全路段的有效監控，及時發現交通事故、交通擁堵等交通事件，交通控制措施能夠得到及時，減輕路政、監控人員工作壓力，保障高速公路的安全運營和暢通。
一、監控布點及攝像機選型
視頻全程監控點到點距離間隔500m、1 km、1.5km的監控是今后高速公路視頻監控的幾個選擇點,且相鄰選擇點方案的投資基本上是成倍增加,因此選擇好監控點距是整個系統投資的關鍵。從現有攝像機鏡頭成像來看，基本上500m左右是它的最佳成像范圍，大于這個距離成像效果下降,因此500米單方向的監控肯定是最佳的方案。但這個方案卻是投資最大的方案，因此建議1km的雙向監控，采用15m左右的立桿，雙向拍攝兩個方向的情況。這樣兩個監控點相對的攝像頭的交點正好是在監控點距的中間，能實現比較好的成像效果。如果由于成本控制方面考慮，采用1.5km的方式通過變焦鏡頭、云臺控制等也可以實現視頻全程監控，但是監控力度相較1km的方式有所下降。為了兼顧投資成本和效益，可以采取在安全隱患區域的重點路段考慮1km的方式，在其他非重點路段考慮采用1.5km的方式，特殊重要路段采用攝像機點位加密布控方式。因此在進行全程視頻監控方案設計時，監控力度與系統投資是成正比的，合理選擇監控點距及監控攝像機類型是平衡監控與投資的重要條件。
攝像機的選型也是對投資的成本影響的關鍵因素，在“安全隱患”的重點區域攝像機可以選擇高清紅外夜視攝像機和變焦紅外雙波段熱成像攝像機，以起到視頻改善的作用，在其他非重點路段采用標清紅外夜視攝像機，以減輕投資成本。高清紅外夜視攝像機可以加強對道路監控的視頻效果，變焦紅外雙波段熱成像攝像機可以彌補其他攝像機在雨天、霧天以及夜晚受到汽車大燈強光照射后引起監控視頻畫面效果的不足。
二、外場供電系統
外場供電主要方式有:專用電纜供電、獨立電源供電（包括太陽能或風能供電、風光互補供電）、公路沿線就近供電。
外場設備供電各有優缺點,但對于監控外場分布密度高(如大范圍霧區)，供電可靠性要求較高,且有大負荷的外場設備建議采用專用電纜供電方案；對于太陽能資源或風力資源豐富的地區可以考慮太陽能或風能供電；對于太陽能和風能都處于可利用區可考慮風光互補供電供電方式，對于太陽能處于可利用區而風能難以利用的地區可以考慮太陽能供電或太陽能+附近取電的方式供電，同樣對于風能處于可利用區而太陽能難以利用的地區可以考慮風力供電或風力+附近取電的方式供電；對于某些發達地區沿線工業供電點分布密度較高的地區可以采用沿線就近取電的方式供電。
三、圖像傳輸系統
高速公路現有視頻監控圖像傳輸從應用方案上主要分為:
方案一：采用數字非壓縮節點式視頻光端機傳輸方案。
監控外場圖像，采用跳接級連的方式進行組網傳輸。在每處監控點根據需要設置l臺單路或雙路視頻+反向數據節點式遠端機，在監控分中心設置多路視頻+反向數據節點式局端機，所傳圖像均為數字非壓縮格式。
方案二：全光數字視頻系統方案。
所有外場監控圖像在攝像機端即進行數字化編碼，圖像壓縮后(H·264標準)采用光纖組網方式，接入收費站(或服務區)的通信系統，利用接入網提供的通道傳至監控分中心。
將遠端接入點圖像與收費站本地接入點圖像串接起來組成光纖鏈網或環網。監控圖像在接入設備端以H．264標準采用高、低速雙碼流進行壓縮后傳至收費站本地節點設備，高碼流格式壓縮的圖像用于監視，低碼流格式壓縮的圖像用于存儲。
方案三:模擬+數字綜合視頻系統方案。
所有監控外場圖像通過數字非壓縮節點式視頻光端機,采用跳接級連的方式進行組網傳輸至收費站(或服務區),進站后再經數字化編碼，圖像壓縮后(H·264標準)接入收費站(或服務區)通信系統,利用接入網提供的通道傳至監控分中心。
外場監控圖像經模擬(節點)視頻光端機傳輸至收費站編解碼設備后,以H.264標準采用高、低速雙碼流進行壓縮后經站通信系統傳至監控分中心編解碼設備，高碼流格式壓縮的圖像用于監視，低碼流格式壓縮的圖像用于存儲。
綜合高速公路圖像傳輸技術發展趨勢、圖像傳輸設備現有形態和兼顧投資合理的條件下，高速公路的圖像傳輸模式建議采用方案三的模式或者采用方案一和方案三的混合傳輸模式。
四、事件檢測系統
基于高速公路全程監控的智能化事件檢測系統利用遙控攝像機預置位圖像，將所有圖像均接入設置在各收費站的道路狀況視頻分析系統的處理單元進行處理，可得到異常事件報警信息和交通參數，道路狀況視頻分析系統與監控分中心的以太網交換機相連，將所有檢測信息上傳至路段監控中心。在各監控分中心設置管理工作站和服務器，對交通事件和交通參數進行管理和存儲。
交通狀況視頻分析系統通過接入的交通視頻圖像所確定的目標物體經數字化處理，對其運動軌跡進行跟蹤，結合視頻畫面背景自動分離、更新技術，利用畫面序列的變化，選取目標信息，在檢測視域覆蓋范圍內實現多目標、多種類、多軌跡、全屏動態跟蹤，綜合分析和快速處理；同時，對交通運營中的交通數據參數和影響正常交通秩序的事件進行實時檢測、快速報警、準確記錄、透明傳輸、統合統計，從而輔助管理人員完成對交通運營的監控管理。
五、信息和視頻系統
信息子系統用于主線道路區段正常交通、交通事故、施工等特殊情況時的交通控制。主要包括門架式可變信息標志、懸臂式可變信息標志以及服務區可變信息顯示屏。
視頻子系統用于經授權的合法用戶本路段的道路視頻監控視頻信息。視頻子系統一般為省交通運輸廳視頻系統的子站，接受省廳視頻系統的管理和控制，一般軟件由省交通運輸廳統一采購、安裝和調試。
六、全程網絡廣播系統
全程廣播系統是在發生突發事件的緊急情況下，工作人員信息組織救援、疏導車輛、人員緊急調度的有力手段，是減少人身傷亡和財產損失的應急措施之一，平時也可利用此系統靈活地傳遞公路養護施工狀況或交通信息等。網絡廣播系統應具備定時播放、直播、采播、遠程監控及權限設置功能。
七、指揮調度系統
指揮調度系統主要包含由遙感道/橋面狀態及溫、濕度傳感器、能見度檢測儀以及視頻系統采集來的交通參數和交通事件的管理。在交通參數、溫濕度、能見度參數一旦超越閥值，系統則發生報警，并通過情報板和廣播系統進行。
指揮調度系統可集成車輛管理系統，宜開發帶有GIS及調度、管理、報警、監控、決策軟件的指揮調度管理系統，實現能與機電維護車輛、養護巡查車輛、運營管理車輛隨時信息共享、協調聯動，及時處理突發問題。
指揮調度系統與視頻監控系統、全程廣播系統、各收費站廣播系統等聯動，并可做出各種緊急預案，根據預案的設定進行有效的聯合工作。
八、結語
高速公路全程監控系統是一種提高路網交通安全水平、改善通行能力和提升交通服務品質的有效技術手段。如何建立起智能化程度較高、資源配置合理、監控效果明顯、管理方便的全程監控系統，是使用者和監控系統設計者共同需要持續深入研究和解決的問題。
關鍵詞： FM?CDR； 航空無線電； 兼容性測試； 地面數字廣播
中圖分類號： TN966+.3?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2017）10?0005?05
Abstract： It is very important for promotion of the large?scale popularization of digital terrestrial broadcasting in China to research the compatibility between the FM?CDR and aeronautical radio navigation services. The interference possibly generated by digital audio broadcasting at different frequencies on aeronautical radio navigation signal is analyzed. On the basis of the relevant compatibility research subjects of FM， DRM， HDRadio and other audio broadcasting technologies， a compatibility test scheme is presented， which can be applied to the actual mission. The rationality of the test scheme was verified by means of device selection， platform construction， preliminary test， data collection and statistical analysis. The compatibility between the FM?CDR and aeronautical radio navigation systems （ILS and VOR） at a same frequency of the receiving signal and interference signal was obtained.
Keywords： FM?CDR； aeronautical radio； compatibility test； digital terrestrial broadcasting
0 引 言
S著科學技術的不斷發展，人類已經進入了突飛猛進的信息時代，傳統的廣播技術正面臨著互聯網傳媒、移動互聯網廣播等多種信息渠道的挑戰，模擬調頻、調幅廣播技術已經難以滿足廣大用戶日益增加的使用需求，廣播數字化是音頻廣播發展的必由之路。數字音頻廣播技術是廣播數字化的技術基礎。通過引入先進的數字編碼、調制、傳輸等技術，數字音頻廣播技術可以在音頻質量、頻譜利用率以及覆蓋范圍等方面全面優化現有音頻廣播技術的使用性能[1]。
從20世紀80年代開始，國際上陸續出現了Eureka?147 DAB，DRM以及HDRadio等多種標準或技術方案。但是經過研究與小規模的先導網試驗后發現，國際上的數字廣播標準在國內應用存在頻譜資源緊缺、接收機價格昂貴、專利授權等諸多問題。因此，在國家廣電總局的統一指導下，我國開始了具有我國自主知識產權的數字音頻廣播技術FM?CDR的體系研究[2]。目前調頻頻段數字音頻廣播FM?CDR信道和復用標準已經，并且由國家廣電總局發起，于2014年12月啟動了中央廣播電視節目無線數字化覆蓋工程[3]，相關技術得到了初步的應用，FM?CDR在我國的大規模推廣指日可待。
調頻頻段數字音頻廣播的工作頻段在87～108 MHz，根據我國無線電頻段分配標準，與航空無線電導航業務相鄰。在108～118 MHz頻段的航空無線電導航業務有2個不同的系統：儀表著陸系統（Instrument Landing System，ILS）和全向信標系統（Very High Frequency Omni?directional Range，VOR）。其中，ILS信號的航向信標部分工作頻率范圍為108～111.975 MHz，VOR工作頻率范圍為108～117.950 MHz。ILS與VOR航空導航業務的準確性影響著飛機的導航、降落、定位以及正常航行，更關系到飛行員飛行的安全，因此，保障航空無線電導航信號不被相鄰頻帶的廣播信號干擾至關重要。為了確保兩種業務在大規模應用時能夠互不干擾，分析相鄰頻帶上的數字音頻廣播與航空無線電導航業務的兼容性是非常必要的。本文通過分析數字音頻廣播對航空無線電導航業務可能產生的干擾情況，并綜合了國內外對音頻廣播DRM，HDRadio等與航空無線電導航業務兼容性相關的研究基礎，制定了對應的FM?CDR兼容性測試方案，并開展了初步的研究與測試。
1 音頻廣播對航空無線電導航業務的干擾
考慮到頻譜的分布特點以及接收機的射頻特性，通過對數字音頻廣播系統與航空無線電導航業務系統的分析，音頻廣播與航空無線電導航的干擾主要包括A1，A2，B1，B2四種類型[4]。A類干擾是由一個或多個廣播發射機在航空頻段的無用發射引起的，單個發射機產生的雜散發射或者幾個廣播發射機互調而在航空頻段上產生的頻率分量，稱之為A1型干擾；一個廣播信號可能包括落在航空頻段內的不可忽略的頻率分量，稱之為A2型干擾。B類干擾是指工作在航空頻段外的廣播發射在航空接收機上產生的干擾，航空頻帶以外的廣播信號使得接收機進入非線性，可能會在航空接收機內產生交互調制，稱之為B1型干擾；航空接收機的射頻部分被一個或多個廣播發射變為過載狀態時，可能產生靈敏度降低的情況，稱之為B2型干擾。這四種類型的干擾可以反映不同頻率組合下的業務之間兼容情況，不同類型干擾的機理不同，因此其對應的干擾特性也有差異。為了對四種類型的干擾進行研究，在實驗測試中需要全面模擬四種干擾類型的情況，并在之后的總結與分析中對比四種類型干擾的特點。
2 國內外研究綜述
在建立調頻廣播FM的技術標準之時，國內外就曾對相鄰頻帶上的音頻廣播業務與航空業務的兼容性進行了深入的研究，國際電信聯盟第1小組在1995年了有關FM與航空無線電導航業務的兼容性的相關建議書SM1009，具體闡釋了FM對航空無線電業務產生干擾的原理與可能產生的干擾類型，并根據測試與分析提出了相關的兼容性分析標準[4]。據此，國際電信聯盟第1小組在1995年還了用于判定87～107 MHz頻帶廣播業務與108～118 MHz頻帶航空業務的兼容性以及測定航空接收機特征的測試規程的建議書SM1140，對研究FM與ILS/VOR業務的兼容性提供了標準的測試方案[4]。
自國外相繼出現Eureka?147 DAB，DRM，HDRadio等數字音頻廣播技術之后，國外研發機構曾對這些系統與航空無線電導航業務之間的兼容性進行了測試與分析，比較典型與完整的是慕尼黑無線電監測站于2007年9月進行的DRM120，DRM+和HDRadio對FM廣播、窄帶FM（BOS）及航空無線電導航的干擾測試，慕尼黑無線電監測站分別對比了DRM，HDRadio等數字音頻廣播系統以及FM調頻廣播系統對相鄰頻帶業務的干擾，并對業務之間的兼容性給出了定量以及定性的結論，對于指導建立DRM，HDRadio等數字音頻廣播技術的標準提供了重要建議與參考[5]。
為了研究調頻頻段數字音頻廣播FM?CDR與航空無線電導航業務的兼容性，本文主要借鑒了國際電聯建議書SM1140中的航空接收機的相關測試規程，并以慕尼黑無線電監測站所得到的測試為參考，制定了用于測定FM?CDR與航空無線電ILS，VOR業務兼容性的測試方案。
3 兼容性測試方案
為了研究在87～108 MHz頻率范圍內的數字音頻廣播系統FM?CDR與108～118 MHz相鄰高頻段的航空無線電導航業務ILS，VOR的兼容性問題，在本測試中，干擾信號是FM?CDR音頻廣播信號，欲收信號是航空無線電導航ILS與VOR信號。為了達到預定的測試目標，本文設計了兼容性測試系統框圖如圖1所示。
3.1 干擾信號發生與參數設置
FM?CDR系統提供了靈活的頻譜模式，不同地區可以根據所在地區的頻譜資源、臺站設備等情況選擇相應的頻譜模式，其中最常見的頻譜模式是模式9數/模同播廣播和模式1全數字廣播。
頻譜模式9為數/模同播模式，數字信號的帶寬不連續，數字音頻廣播信號的總帶寬為100 kHz，由兩個帶寬各為50 kHz的數字信號組成，在數字音頻廣播信號頻段中間是立體聲調頻廣播。
頻譜模式1為全數字模式，數字信號的帶寬連續，適用于在調頻廣播全部數字化以后或者頻譜資源不緊張的地區采用。如圖3所示。
在本y試方案中，為了對FM?CDR與航空無線電導航業務的兼容性進行全面的分析與測試，FM?CDR選擇最具代表性的模式1與模式9進行方案設計并開展測試。其中，在模式9狀態下，模擬音頻源采用立體聲信號發生器產生的粉色噪聲，立體聲調制信號左右信道相位相同，且信道之間存在6 dB的電平差異，信號的頻偏選用±32 kHz和±75 kHz準峰值頻偏，數字信號由FM?CDR激勵器產生[4]。FM?CDR激勵器如圖4所示。
3.2 欲收信號發生與參數設置
本測試方案主要針對ILS與VOR這兩項航空無線電業務，欲收信號分別是ILS信號與VOR信號。
測試擬采用的欲收信號發生器為IFR?2030航空標準信號源。如圖5所示。該信號源可以支持AM，FM以及脈沖調制，并且可以產生ILS與VOR航空標準信號，該信號源的載波頻率分辨率為0.1 Hz，RF輸出為0.1 dB。在此利用IFR?2030航空標準信號源產生相應的欲收信號，同時為欲收信號設置相應的參數：
（1） ILS信號標稱調制參數為：20%調制度，理想下滑道標稱配置為0.093；
（2） VOR信號標稱調制參數為：30%調制度，相位偏移[4]設為0。
在本方案中，當進行ILS業務兼容性測試時，設置ILS信號發射頻率為108.1 MHz，接收機輸入功率為-86 dBm；當進行VOR業務兼容性測試時，設置VOR信號發射頻率為108.2 MHz，接收機輸入功率為-79 dBm。
3.3 測試接收系統
測試接收系統由測試接收機和數據分析系統組成，數據分析系統可以對接收機接收到的信號進行數據采集、處理與評估，得到干擾程度的判定結果。
由于音頻廣播的頻段可以延伸至108 MHz左右，選用的航空接收機必須滿足國際民用航空組織（International Civil Aviation Organization，ICAO）規定的抗FM干擾相關特殊要求。對于當前兼容性測試，擬選用RNA?34BF VOR/ILS飛行校檢接收機，該接收機是Honeywell公司生產的，用于精確測量VOR以及ILS空間信號而設計的全數字通信導航設備。RNA?34BF內部設置了相應的ILS與VOR模塊，可以提供完整的航向信標與精確飛行方位信息。
數據分析系統主要由數據采集單元和數據處理單元組成。航空接收機的輸出可通過ARINC 429總線連接到數據采集單元。數據采集單元可通過ARINC 429板卡利用LabViewRT實時操作系統對接收機的輸出進行采集并利用GPS的PPS秒脈沖進行高精度的數據同步，最后對采集到的數據進行組幀并通過網絡通信發送至數據處理單元。數據處理單元通過解析網絡幀數據對接收到的采樣數據進行統計分析，繪制數據曲線，評估測量結果并保存文件。數據采集處理系統如圖6所示。
根據航空無線電導航業務的失效判定標準，中心誤差為標準偏差的5%，為數據處理單元制訂了相應的測量結果評估方法。在接入干擾信號前，首先對航空無線電系統本身的穩定性進行評估，接收機采樣1 000個樣本數據，計算其標準差σ。接入干擾信號后，接收機采樣1 000個樣本數據，不斷調整可調衰減器的衰減量，如果多于50個樣本數據超過相應的判決門限，則判定已經達到了超限干擾。據此，設計與開發了相應的評估軟件，可用于實際測試中的數據處理與分析。數據評估軟件如圖7所示。
4 測試方案的驗證
根據測試方案，對同頻情況下的調頻頻段數字音頻廣播FM?CDR與ILS，VOR業務的兼容性進行測試與分析，以驗證本文所提出的兼容性測試方案的合理性。
本文選取了A1類干擾情況下與航空無線電導航業務同頻的音頻廣播進行相應的兼容性測試。
選取發射頻率為108.1 MHz，接收機輸入功率為-86 dBm的ILS信號作為欲收信號，分別選取頻率為108.1 MHz的±32 kHz，±75 kHz頻偏的調頻廣播、模式1數字音頻廣播、±32 kHz，±75 kHz頻偏的模式9數字音頻廣播作為干擾信號，記錄每一組實驗條件下的接收臨界功率，并計算得到相應條件下ILS業務所需要的保護比（保護比=航空無線電導航業務功率/音頻廣播接收臨界功率），得到如表1所示的測試試驗結果。
通過分析圖像可以得到如下結論：
（1） 在音頻廣播與航空無線電導航業務同頻情況下，±32 kHz頻偏的音頻廣播的保護比高于±75 kHz頻偏的音頻廣播，頻偏越小、干擾越強；調頻廣播與數/模同播音頻廣播的干擾強度基本一致，頻譜模式1數字音頻廣播的干擾最小，這是因為頻偏越小的音頻廣播，能量更加集中，對同頻的航空無線電導航業務干擾更強。
（2） 在音頻廣播與航空無線電導航業務同頻情況下，同樣的測試條件下，VOR業務所需的保護比更高。因此VOR業務抗音頻廣播干擾的能力弱于ILS業務，在臺站設置時，應優先考慮與VOR業務之間的兼容情況。
以上測試驗證了本文設計的兼容性測試方案的合理性與可行性，但是在之后的研究中，仍需進一步研究各種頻率關系下的干擾情況，從而形成完整的FM?CDR與航空無線電導航ILS與VOR業務的兼容性結論。
5 結 語
音頻廣播數字化是音頻廣播發展的必然趨勢，FM?CDR作為中國發展中的具有自主知識產權的數字音頻廣播標準，在大規模應用之前，對FM?CDR與相鄰頻帶上的航空無線電導航業務的兼容性研究是非常重要的，在未來的時間內，有必要為這一兼容性提供更加全面的定量數據與定性的結論，并將這一成果充分的體現在FM?CDR的相關標準中，保障航空無線電業務不受干擾。
參考文獻
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關鍵詞：CAN總線；OggVorbis；廣播系統；音頻壓縮編碼
中圖分類號：TD655/679 文獻標識碼：B DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2012.01.033
引言
礦用通信設備實現形式多種多樣，其中，傳統定壓廣播系統技術落后、音質差、無法分組且擴容性差；礦用局部通信電話只能完成下行語音通信而沒有調度通信功能，以及小靈通聲音小，無法完成范圍擴音通信成為了這些技術在井下應用發展的瓶頸。本文提供一種基于CAN總線的廣播系統，所有語音分站皆通過一根串行總線連接，網絡拓撲簡單，通過適量增加CAN中繼設備容易實現井下全網覆蓋。
1系統介紹
廣播系統主要用于安全生產知識宣傳、領導講話、音樂播放以及引導科學避險等工作。井上廣播主站的通信方式有下行全網廣播、礦區組播及站點單播三種通信方式，而井下語音分站則可以礦區組播和上行調度通信。
CAN總線廣播系統主要由PC、廣播主站、語音分站和中繼器組成，采用礦用18V本安電源供電，其組成框圖如圖l所示。
井上部分由PC控制主機和廣播主站組成，主要完成的功能有通過串口接收并解析運行在控制主機上的主控軟件命令，如語音通話命令、故障在線檢測命令等；對模擬音頻采樣量化編碼壓縮；封裝CAN數據包；語音分站呼叫“來電顯示”功能等。井下部分則主要由分組中繼器和語音分站組成。其中分組中繼器主要為了從CAN主網絡上創建一個CAN子網絡，并對CAN主網絡上的報文進行過濾，以實現不同子網間多路組內通話的并行進行，而無須增加額外的冗余CAN總線。而語音分站則只負責接收屬于自己的CAN幀，并從CAN數據幀中取出有效的語音負載進行音頻解碼還原工作，語音分站除了接收語音外還可以實現井下組內通話和上行調度通話功能。
廣播系統除了完成語音通信外還需要完成音樂播放等功能，因此對音頻還原音質有一定的要求，在中低編碼速率下，0gg Vorbis編碼方式有很好的變現力，支持流式播放，并且是完全免費的，因此系統采用的音頻編碼方式為0gg編碼。
2系統硬件設計
系統主要由三個部分組成，但由于廣播主站和語音分站區別甚少，因此僅以框圖的形式將兩者合并介紹，并稱之為語音節點。語音節點主要由MCU、語音自動增益控制模塊(AGC)、音頻編解碼模塊、CAN通信接口模塊組成，如圖2所示。
其中實線描繪的是廣播主站組成，而虛線則是語音分站需要增加的額外電路。
分組中繼器由MCU和兩個CAN通信接口組成，其通信接口電路和廣播主站一致。由于使用的MCU僅內嵌了一個CAN控制器，因此需要使用一個獨立的CAN控制器，如圖3所示。
由于硬件電路設計上廣播主站、語音分站、分組中繼器有共同之處，此處僅介紹共同的核心硬件電路設計。
2.1MCU模塊
本系統所有組成部分MCU皆采用意法半導體公司生產的STM32F10312j，其采用高性能ARM Cortex-M3 32位RISC內核，工作時鐘為72M且集成了一路CAN控制器，高達128KB程序存儲空間以及20KB的RAM為硬件上實現0gg編碼提供了可行性且價格上相對其他同等性能MCU有絕對的優勢。
2.2總線接口設計
CAN總線接口采用飛利浦的TJAl040TM，其獨特的分離終端電阻設計使得其抗電磁干擾能力比C250/251的提高了近20dB。為了進一步改善CAN總線網絡的健壯性，CAN通信接口使用6N137和ZY0505BS-1W完成信號的光電隔離。
2.3音頻編解碼模塊
該模塊采用的是多格式、高效能音頻編譯碼器VSl053b。VSl053是VLSI產品系列中最先進的從屬式音頻編譯碼器，包含一個優質的可變采樣率立體聲ADC和DAC，除了可播放MPl、MP2、MP3、 WMA、WAV、IMAADPCM、General Midi 1、0ggVorbis、LC-AAC and HE-AAC等格式音頻，同時還可以錄制IMA ADPCM及0gg Vorbis格式的音頻文件。
3系統軟件設計
3.1廣播主站節點軟件設計
系統軟件采用模塊化的軟件設計方法，廣播主站的工作流程為：上電后，廣播主站首先對系統進行初始化，包括時鐘配置、GPIO分配、外設初始化，然后等待系統中斷，以接收控制軟件的命令，若為音頻編碼命令則初始化VSl053 bI，上載Ogg編碼插件，進入Ogg音頻編碼工作模式，此時便可從編碼緩沖區獲取壓縮音頻數據并在MCU控制下封裝為CAN數據報，發送至總線。如圖4所示。
3.3分組中繼器軟件設計
分組中繼器有兩種工作模式，即透明轉發和分組中繼。工作原理是通過設置CAN接口的接收過濾器以實現不同的總線報文過濾機制，從而使不同CAN子網的組內語音數據不會因轉發至主網絡而造成數據幀之間的相互干擾，致使通信失敗。通過CAN分組中繼器的正確設置，不僅可以實現全網數據共享，還可以實現局部數據的并發通信，提高了總線利用率。
其軟件工作流程為：上電首先進行系統初始化工作，并獲取工作模式位，若為透明轉發則將CAN設置為全通型，否則根據子網號設置CAN過濾器。如圖5所示。
4系統測試
測試平臺搭建由廣播主站經分組中繼器和一個語音分站通過CAN總線連接，廣播主站與PC機通過串口和音頻對錄線相連以接收命令和模擬音頻，而語音分站的音頻輸出端通過對錄線與PC音頻輸入口相連，并利用測試軟件Cool EditPro 2.1獲取解碼還原音頻信號。Ogg編碼選用的是單聲道低速率的編碼插件，編碼速率為23kbps，當主站獲得對分站音樂點播命令時，輸入和輸出語譜圖如圖6所示。
分析輸入輸出語譜圖的包絡和稠密程度可以看出該廣播系統具有較好的音頻還原能力，其差異來源主要是由兩個方面原因造成。第一，Ogg編碼為有損編碼，且由于CAN總線速率與通信距離成反比，因此為了保障一定的通信距離選擇了編碼速率較低的編碼插件。第二，解碼時對音量進行重新調節，引入固有差異。
5結論
本設計提出了一種CAN總線廣播系統設計方案，音頻編碼采用Ogg Vorbis，且在CAN網絡上實現了低速率遠程相對較高音質的語音和音樂播放，并已經得到工程實現，喇叭聲強90dB，具有一定的實用價值。
參考文獻
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公共廣播音響系統涉及面很廣，從商場、學校、賓館、車站、碼頭、廣場到會場、影劇院、體育館等無不與之有密切關系。
1、在民用建筑工程設計中，廣播系統可分為以下幾類：
(1)面向公眾區(商場、車站、碼頭、商場、餐廳、走廊、教室等)和停車場等的公共廣播系統；這種系統主要用于語音廣播，因此清晰度是首要的。而且，這種系統往往平時進行背景音樂廣播，在出現災害或緊急情況時，又可轉換為緊急廣播。
(2)面向賓館客房的廣播音響系統；這種系統包括客房音響廣播和緊急廣播，常由設在客房中的床頭柜放送，客房廣播含有多個可供自由選擇的波段，在緊急廣播時，客房廣播即自動中斷，自動切換為緊急廣播。
(3)以禮堂、劇場、體育館為代表的廳堂擴聲系統；這是專業性較強的擴聲系統，它不僅要考慮電聲技術問題，還要涉及建筑聲學問題。兩者都要統籌兼顧，不可偏廢，這類廣播系統往往有綜合性多用途的要求，不僅可供會場語言擴聲使用，還常常用于文藝演出等，對于大型現場演出的音響系統，電功率少則幾萬，多的達數十萬瓦。故要用大功率的揚聲器和功率放大器，在系統的配置和器材選用方面有一定的要求，同時應注意電力線路的負荷問題。
(4)面向會議室、報告廳等的廣播音響系統；這類系統一般也是設置成公共廣播提供的背景音樂和緊急廣播兩用的系統，但因其特殊性故也常在會議室和報告廳單獨設置會議廣播系統。對要求較高或國際會議廳，還需另行設計諸如同聲傳譯系統，會議表決系統以及大屏幕投影電視等的專用視聽系統。
從上面介紹可知，對于各種大樓、賓館及其他民用建筑物的廣播音響系統基本上可以歸納為三種類型：一是公共廣播系統(Public Address system簡稱PA)，這種是有線廣播系統，它包括背景音樂和緊急廣播功能，通常結合在一起，平時播放背景音樂或其他節目，出現火災等緊急事故時，轉換為報警廣播。這種系統中的廣播用的話筒與向公眾廣播的揚聲器一般不處同一房間內，故無聲反饋的問題，并以定壓式傳輸方式其典型系統；二是廳堂擴聲系統，這種系統使用專業音響設備，并要求有大功率的揚聲器系統和功放，由于傳聲器與擴聲用的揚聲器同處于一個廳堂內，故存在聲反饋乃至嘯叫的問題，且因其距離較短，所以系統一般采用低阻直接傳輸方式；三是專賣店用的會議系統，它雖也屬擴聲系統，但有其特殊要求，如同聲傳譯系統等。
2、公共廣播音響系統的組成
不管哪一種廣播音響系統，都可以基本分為四個部分：節目源設備、信號的放大和處理設備、傳輸線路和揚聲器系統。
節目源設備：節目源通常為無線電廣播，激光唱機和錄音卡座等設備提供，此外還有傳聲器、電子樂器等。
信號放大和處理設備：包括調音臺、前置放大器、功率放大器和各種控制器及音響加工設備等。這部分設備的首要任務是信號放大，其次是信號的選擇。調音臺和前置放大器作用和地位相似(當然調音臺的功能和性能指標更高)，它們的基本功能是完成信號的選擇和前置放大，此外還擔負音量和音響效果進行各種調整和控制。有時為了更好地進行頻率均衡和音色美化，還另外單獨投入均衡器。這部分是整個廣播音響系統的“控制中心”。功率放大器則將前置放大器或調音臺送來的信號進行功率放大，再通過傳輸線去推動揚聲器放聲。
傳輸線路雖然簡單，但隨著系統和傳輸方式的不同而有不同的要求。對禮堂、劇場等，由于功率放大器與揚聲器的距離不遠，一般采用低阻大電流的直接饋送方式，傳輸線要求用專用喇叭線，而對公共廣播系統，由于服務區域廣，距離長，為了減少傳輸線路引起的損耗，往往采用高壓傳輸方式，由于傳輸電流小，故對傳輸線要求不高。
揚聲器系統：揚聲器系統要求整個系統要匹配，同時其位置的選擇也要切合實際。禮堂、劇場、歌舞廳音色、音質要求高，而揚聲器一般用大功率音箱；而公共廣播系統，由于它對音色要求不是那么高，一般用3W-6W天花喇叭即好。
3、公共廣播系統的特點
公共廣播系統，它的主要作用是掩蓋噪聲并創造一種輕松和諧的氣氛，聽的人若不專心聽，就不能辨別其聲源位置，音量較小，是一種能創造輕松愉快環境氣氛的音樂。
因此，公共廣播的效果有兩個，一是心理上掩蓋環境噪聲，二是創造與室內環境相適應的氣氛，它在賓館、酒店、餐廳、商場、醫院、辦公樓等廣泛的應用。樂曲應是抒情風格的或是輕松的，強烈激性的樂曲是不適宜。
公共廣播不是立體聲，而是單聲道音樂，這是因為立體聲要求能分辨出聲源方位，并且有縱深感，而背景音樂則是不專心聽就意識不到聲音從何處來，并不希望為人感覺出聲源的位置，以至要求把聲源隱蔽起來，而音量要較輕，以不影響兩人對面講話為原則。
4、消防廣播功能的特點
消防廣播是在有事故發生時啟用(所以它跟人身的安全有密切關系)因而消防廣播有以下特點：
消防報警信號應在系統中具有最高優先權，可對背景音樂和呼叫找人等狀態具有切斷功能；
應便于消防報警值班人員操作；
傳輸電纜和揚聲器應具有防火特性；
在交流電斷電的情況下也要保證報警廣播實施。
公共廣播工程設計的一般順序
這里所說的公共廣播是指有線傳輸的聲音廣播，通常用于商場、公共場館、大廈、小區內部，供背景音樂廣播、尋呼廣播以及強行插入的災害性廣播使用。這一類公共廣播工程的設計，通常按下列順序進行：
1、首先應考慮廣播揚聲器的選用、配置
2、廣播功放的選用
3、廣播分區
廣播揚聲器的選用和配置
1、廣播揚聲器的選用
原則上應視環境選用不同品種規格的廣播揚聲器。例如，在有天花板吊頂的室內，宜用嵌入式的、無后罩的天花揚聲器。這類揚聲器結構簡單，價格相對便宜，又便于施工。主要缺點是沒有后罩，易被昆蟲、鼠類嚙咬。在僅有框架吊頂而無天花板的室內(如開架式商場)，宜用吊裝式筒型音箱或有后罩的天花揚聲器。由于天花板相當于一塊無限大的障板，所以在有天花板的條件下使用無后罩的揚聲器也不會引起聲短路。而沒有天花板時情況就大不相同，如果仍用無后罩的天花揚聲器，效果會很差。這時原則上應使用吊裝音箱。但若嫌投資大，也可用有后罩的天花揚聲器。有后罩天花揚聲器的后罩不僅有一般的機械防護作用，而且在一定程度上起到防止聲短路的作用。
在無吊頂的室內(例如地下停車場)，則宜選用壁掛式揚聲器或室內音柱。
在室外，宜選用室外音柱或號角。這類音柱和號角不僅有防雨功能，而且音量較大。由于室外環境空曠，沒有混響效應，選擇音量較大的品種是必須的。在園林、草地，宜選用草地音箱。這類音箱防雨、造型優美，且音量和音質都比較講究。
在裝修講究、頂棚高闊的廳堂，宜選用造型優雅、色調和諧的吊裝式揚聲器。在防火要求較高的場合，宜選用防火型的揚聲器。這類揚聲器是全密封型的，其出線口能夠與阻燃套管配接。
2、廣播揚聲器的配置
廣播揚聲器原則上以均勻、分散的原則配置于廣播服務區。其分散的程度應保證服務區內的信噪比不小于15dB。
通常，高級寫字樓走廊的本底噪聲約為48～52dB。超級商場的本底噪聲約58～63dB，繁華路段的本底噪聲約70～75dB。考慮到發生事故時，現場可能十分混亂，因此為了緊急廣播的需要，即使廣播服務區是寫字樓，也不應把本底噪聲估計得太低。據此，作為一般考慮，除了繁華熱鬧的場所，不妨大致把本底噪聲視為65～70dB(特殊情況除外)。照此推算，廣播覆蓋區的聲壓級宜在80～85dB以上。
鑒于廣播揚聲器通常是分散配置的，所以廣播覆蓋區的聲壓級可以近似地認為是單個廣播揚聲器的貢獻。根據有關的電聲學理論，揚聲器覆蓋區的聲壓級SPL同揚聲器的靈敏度級LM、饋給揚聲器的電功率P、聽音點與揚聲器的距離r等有如下關系：
SPL=LM+10IgP-20IgrdB①
天花揚聲器的靈敏度級在88～93dB之間；額定功率為3～10W。以90dB/8W匡算，在離揚聲器8m處的聲壓級約為81dB。以上匡算未考慮早期反射聲群的貢獻。在室內，早期反射聲群和鄰近揚聲器的貢獻可使聲壓級增加2～3dB左右。
根據以上近似計算，在天花板不高于3m的場館內，天花揚聲器大體可以互相距離5～8m均勻配置。如果僅考慮背景音樂而不考慮緊急廣播，則該距離可以增大至8～12m。另外，適用于中國大陸的火災事故廣播設計安裝規范(以下簡稱“規范”)有以下一些硬性規定：“走道、大廳、餐廳等公眾場所，揚聲器的配置數量，應能保證從本層任何部位到最近一個揚聲器的步行距離不超過15m。在走道交叉處、拐彎處均應設揚聲器。走道末端最后一個揚聲器距墻不大于8m”。
室外場所基本上沒有早期反射聲群，單個廣播揚聲器的有效覆蓋范圍只能取上文匡算的下限。由于該下限所對應的距離很短，所以原則上應使用由多個揚聲器組成的音柱。饋給揚聲器群組(例如音柱)的信號電功率每增加一倍(前提是該群組能夠接受)，聲壓級可提升3dB。請注意“一倍”的含義。由1增至2是一倍；而由2須增至4才是一倍。另外，距離每增加1倍，聲壓級將下降6dB。根據上述規則不難推算室外音柱的配置距離。例如，以CS-540室外音柱為例，其額定功率為40W，是單個天花揚聲器的4倍以上。因此，其有效的覆蓋距離大于單個天花揚聲器的2倍。事實上，這個距離還可以大一些。因為音柱的靈敏度比單個天花揚聲器要高(約高3～6dB)，而每增加6dB，距離就可再加倍。也就是說540音柱的覆蓋距離可以達20m以上。但音柱的輻射角比較窄，僅在其正前方約60～90度(水平角)左右內有效，具體計算仍可用式①。
廣播功放的選用
廣播功放不同于HI-FI功放。其最主要的特征是具有70V和100V桓壓輸出端子。這是由于廣播線路通常都相當長，須用高壓傳輸才能減小線路損耗。
廣播功放的最重要指標是額定輸出功率。應選用多大的額定輸出功率，須視廣播揚聲器的總功率而定。對于廣播系統來說，只要廣播揚聲器的總功率小于或等于功放的額定功率，而且電壓參數相同，即可隨意配接，但考慮到線路損耗、老化等因素，應適當留有功率余量。按照“規范”的要求，功放設備的容量(相當于額定輸出功率)一般應按下式計算：P=K1?K2?∑P0②
P－功放設備輸出總電功率(W)
P0－每一分路(相當于分區)同時廣播時最大電功率
P0=Ki?PiPi－第i分區揚聲器額定容量
Ki－第1分區同時需要系數：服務性廣播客房節目，取0.2～0.4；背景音樂系統，取0，5～0.6；業務性廣播，取0.7～0.8；火災事故廣播，取1.0；K1；線路衰耗補償系數：1.26～1.58；K2－老化系數：1.2～1.4。
椐此，如果是背景音樂系統，廣播功放的額定輸出功率應是廠播揚聲器總功率的1.3倍左右。
但是，所有公共廣播系統原則上應能進行災害事故緊急廣播。因此，系統須設置緊急廣播功放。根據“規范”要求，緊急廣播功放的額定輸出功率應是廣播揚聲器容量最大的三個分區中揚聲器容量總和的1.5倍。
廣播分區
一個公共廣播系統通常劃分成若干個區域，由管理人員(或預編程序)決定那些區域須廣播、那些區域須暫停廣播、那些區域須插入緊急廣播等等。
分區方案原則上取決于客戶的需要。通常可參考下列規則：
1、大廈通常以樓層分區，商場、游樂場通常以部門分區，運動場館通常以看臺分區、住宅小區、度假村通常按物業管理分區等等；
2、管理部門與公眾場所宜分別設區；
