时间：2023-06-07 09:09:39
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇广播系统方案，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词： 酒店；公共广播系统；扬声器选择；消防联动系统
中图分类号：TP39文献标识码：A文章编号：1006-4311（2012）16-0197-02
0引言
随着社会的进步发展，近几年大型酒店宾馆的建设越来越多，本文主要是对酒店宾馆的公共广播系统功能进行方案设计说明。
1系统的功能设计说明
按照国际流行趋势，酒店、宾馆的公共广播系统将背景音乐广播系统和消防紧急广播系统合二为一。正常情况下，公共广播系统除了具有播放背景音乐、广播通知等背景音乐广播系统功能以外，在遇到消防报警时，能对出事区域实现自动选区或手动选区进行紧急广播。按照我国消防系统规范要求，多层、高层楼宇的消防广播系统必须一层或一个防火分区为一个广播区域。为此，在设计酒店、宾馆的公共广播系统时，也必须遵照有关规定按楼层进行广播分区。
考虑到部分楼层或区域有必要设置自备声源（比如酒店健身房、咖啡厅、高级会所等），为此特别配备紧急广播切换器或者带有紧急广播切换功能的区域音量控制器。正常情况下，这些区域自行广播，消防紧急状态时，自动强行切入到大厦公共广播系统，优先进行消防紧急广播。
考虑到酒店、宾馆的每一个楼层、区域的使用功能和要求不尽相同，因此，公共广播系统应对所有楼层、区域和办公用房设置具有独立音量调节功能的音量控制器。为满足消防广播要求，所有音量控制器应具有紧急切换（强切）功能，确保在消防紧急广播状态时能够实现最大音量广播。
按照我国消防系统规范要求，酒店、宾馆均为消防重要防范场所，因此，公共广播系统内部有必要设置紧急状态联动控制器，从而实现在广播系统处于关闭状态时，遇到紧急情况，整个系统能够自动开机，并自动进入紧急广播状态。
酒店、宾馆的公共广播系统还应包含客房广播系统，一般星级酒店、宾馆的客房广播系统通常设置4套节目，供住客选择收听。
客房广播系统除了全天候播放优美动听的音乐以外，还应具有消防紧急广播功能，当楼内发生意外事故时，客房广播系统自动接入酒店、宾馆公共广播系统，对出事区域进行消防紧急广播。
每一间客房内的扬声器通过床头柜控制面板调节音量大小，床头柜控制面板应配备紧急广播切换器，保证在紧急广播状态时，跳接音量控制器，实现最大音量广播。
2系统的设备配置
2.1 节目源客房广播系统节目源通常设置四个：2台数码调谐器、2台CD唱机。AM/FM调谐器通常选用石英锁相环数码调谐器，接收稳定，可储存多个AM/FM电台节目。CD机选用多碟CD唱机，预先放入多张CD片，所有曲目可预先编程循环播放。
此外，广播话筒通常选用台式鹅颈钟声话筒，操作方便，内置钟声发生器，说话前可发出清脆的钟声，以提醒听众注意，主要供广播通知时使用；酒店、宾馆背景音乐系统与客房广播系统共用节目源。
2.2 前置放大器按照常规客房广播系统的设计方案，设置4套节目源，需配备4台前置放大器或2台双通道前置放大器。为提高系统的经济性，选用四通道前置放大器。为此，整个系统只需配置1台四通道前置放大器即可满足要求。
2.3 紧急广播呼叫器为满足公共广播系统兼顾消防紧急事故广播的特殊要求，配备五通道紧急呼叫器，可实现背景音乐广播系统与消防紧急广播系统合二为一。五通道紧急呼叫器，多功能、简洁化设计，操作方便，适用于各类公共广播系统。
2.4 节目信号分配器为保证节目信号在最佳状态下传输，以求前级信号与后级设备之间获得最佳信号匹配，前级信号驱动多台功率放大器时应配备节目信号分配器。节目信号分配器，具有一路节目信号输入，八路信号分配输出功能，输入输出信号电平独立调节，LED 信号电平指示；输入、输出信号采用国际通用XLR（卡农）平衡式插座，系统设备之间连接方便。
2.5 功率放大器的选型通常情况下，酒店、宾馆的面积都较大，扬声器的数量也比较多，而且广播系统均为长时间工作，考虑到功率放大器散热问题和系统的运行稳定性，在功率放大器的选型上，通常采用结构上为风扇前后通风降温方式的功放，而不选用自然降温方式的功放。
目前用于广播系统的功率放大器有二种，一种是定阻式输出，比如输出端电阻为250Ω，要求连接多个负载扬声器时，必须通过阻抗变换器计算、搭配，来保证多个负载扬声器并联以后阻抗等于或接近250Ω，以达到最佳匹配。另一种是定压式输出，国际通用标准为输出100V或70V，国内某些产品输出为120V。由于每只广播用扬声器都已配备了根据自身功率大小而确定的变压器，因此使用定压式输出功率放大器连接多个负载扬声器，只需像安装照明灯泡那样，一一并联，连接方便，故而已成为广播系统设备配置的定式。
为方便日常维护和提高设备的互换性，广播系统通常不宜选用超大输出功率的放大器（例如500W、800W），而统一使用150W、240W、360W输出功率的功率放大器。
2.6 广播分区控制系统的配备根据已确定的广播区域，配备广播区域选择器、广播区域切换器和紧急广播控制器即组成广播分区控制系统。广播分区控制系统中，广播区域负载切换单元以控制功放与扬声器负载之间的通断，广播区域切换器具有8路区域切换功能，每路负载功率为200W；每路区域切换，均有LED指示工作状态。广播区域切换器与广播区域选择器相连，接受广播区域选择器输出的区域选择信号，实现广播区域的手动选区、自动负载切换；广播区域切换器与紧急广播控制器相连，接受紧急广播控制器输出的区域选择信号，实现广播区域的自动选区、自动负载切换。整个系统简洁可靠、稳定。
【关键词】智能公共广播系统；必要性；改造升级；方案
一、校园智能公共广播系统的功能及构成
校园公共广播系统是各级各类学校广泛配备且居于较重要位置的一种教育电声系统。随着计算机技术和自动化控制技术的发展与广泛应用，目前应用较普遍的校园公共广播系统一般都具有下列功能：
1.系统自动控制——校园广播系统开机后按计算机程序实现自动分区和自动广播，实现不同程度的自动控制和无人值守。
2.分区域广播——实现在不同区域广播不同节目信号。根据分区广播的需要，在主控机上可以将各个终端根据需要设置不同的区域，从而实现独立控制广播和任意组合的分区域广播。
3.定压传输功率信号——采用定压功率输出，既降低了传输信号在线路上的损耗，又降低了对导线的要求。
4.节目源多样化——为了适应不同广播分区对节目的不同要求，采用了多种不同的节目源进行节目播放。
5.突发事件紧急广播——平时，日常广播和紧急广播共用一套广播系统，当火警或其他突发紧急事件发生时，自动切断日常广播信号，优先插入报警信号，能及时、准确、可靠地播放报警信号。[1]
由计算机（一般是微机）来控制、管理、播放的校园公共广播系统，通常称之为“校园智能公共广播系统”，其组成结构如图一所示意。
校园智能公共广播系统中的系统主机，是以CPU为核心设备的微型计算机系统，其运行由广播软件系统控制。系统运行时，主机在广播软件系统的驱动下执行指令。该主机涵盖了分区、定时、寻呼、遥控、强插电话和警报管理等功能，可以提供全天候的24小时不间断的声音广播及预置固化录音、实时广播。[2]
二、原智能广播系统改造升级的必要性
校园智能公共广播系统的先进性，与计算机技术和自动化控制技术的先进性具有高度的一致性。不难判断，在计算机技术和自动化控制技术日新月异、飞速发展的今天，那些投入运行了五至六年乃至十余年的校园智能公共广播系统，或多或少地存在改造升级的必要性。因为，在用超过五年的校园智能公共广播系统，要么设备陈旧或部分设备损坏，要么功能落后不能满足现阶段应用的需求，要么存在系统需要频繁维修、部分设备需要升级的问题。
常州工程职业技术学院智能公共广播系统是需要改造升级的典型代表。该系统建设于2003年，在当时，这一智能公共广播系统的建设理念比较先进，设备选型及配置水平相对较高。但该系统运行近十年下来，陆续出现了一些软、硬件方面的问题，如主要控制设备老化，关键部件损坏，维护成本较高等。同时，受制于当时技术条件的限制，该系统的控制核心主机还存在CPU配置参数过低、主控程序固化无法注入新程序、不能同时对不同分区进行广播控制、不能通过网络进行控制和广播、所有功放及伺服设备24小时待机、主机设备板卡较多发热高等诸多缺点。
另一方面，由于常州工程职业技术学院智能公共广播系统的主控软件和主要设备都为厂家为该校特别定制，厂家出于产品版权和技术保护等考虑，设置了一些技术壁垒，也没向该校技术人员交底核心技术，致使该系统后期维护本高，维修周期长，到2008年后，该智能公共广播系统陆续出现了硬盘损坏、控制屏无法操作、功放经常出现报警、耗电量大、播出效果差等问题，对日常教学及管理工作的正常开展产生了较大的影响。
从日常教学和管理需要考虑，决定以该广播系统原有设备和线路为基础，对其实施改造升级，以增加智能广播功能、降低系统维护成本。
三、对智能广播系统的改造升级
在常州工程职业技术学院智能广播系统原有设备和广播线路的基础上，笔者实施了如下改造升级方案：
1.原有控制主机硬件配置太低，用较高配置的微机替代；主控计算机接入互联网，通过网络可实现远程监控远程诊断和远程软件升级。
2.原有的控制系统结构复杂不能加入新功能，用SMAPS2000B智能广播系统替代。
SMAPS2000B具有8路分区5路智能电源，在微型计算机中安装smaps 5.10版公共广播控制软件，通过计算机串口，对SMAPS2000B进行控制下，实现电源和分区的自动管理，自动调整音乐文件音量，按预置作息表进行自动播放等；必要时也可进行手动操作。另外，系统的远距离遥控功能、呼叫站功能和广播分站功能，更拓展了系统的适用范围。
3.远程呼叫站，使学生校园广播电台远离广播控制中心，方便使用；通过485通讯接口与Smaps2000B主机相连，可远程打开或关闭广播室设备的电源与分区；Smaps2002具有话筒和线路输入接口各一个，线路输出口一个，音量旋钮一个，信号传输距离大于1KM。
4.原系统功率放大器不带前置，新增调音台和音频分配器；选用8路调音台进行音频调节，音频分配器选用19英寸机架式。
5.改造升级后的智能公共广播系统结构图如图二。
6.改造升级过程中增加的设备：内表1
7.改造升级后的智能公共广播系统实现了以下功能：
（1）全自动运行。早上第一个作息项播放前，自动打开电脑主机，晚上最后一个作息项播放完后，自动退出软件并关闭电脑。
（2）智能控制。在每一个作息项播放前，软件根据设置自动打开设备电源和播放区域，作息项播放完后，自动关闭设备电源和分区，保证系统安全可靠的运行。
（3）多套作息表的编辑与保存。可以保持春季作息表、秋季作息表等不同的时间调用表，根据调用命令只执行一个为当前执行作息表；具有多种播放模式满足各种播放控制降低的需要。
（4）系统配套的智能广播控制器具有8路分区、5路智能电源。在软件的统一管理下，实现电源和分区的自动管理，必要时也可进行手动操作。
（5）节约电源，延长设备使用寿命。由于设备在播放期间才工作，平时电源关闭，不仅降低了设备的功耗，而且使设备的故障率大大减少。
（6）管理方便，操作人员只要在校园网上的任意一台计算机就可实现对主机的全部管理与操作功能，也可在校园内任意一台计算机上实现节目的制作与传输。
四、结束语
经过改造升级后的常州工程职业技术学院智能公共广播系统使用至今，效果良好，硬件设备和软件未发生任何事故，在广播功能、播音自动化、远程控制、节能和运行可靠性等方面都比原系统更合理、先进和实用。
参考文献
[关键词]：调频；同步广播；城域调频同步
当前我国调频广播传输覆盖是以高楼、高山以及高塔作为依托，通过单点大功率来实现的。随着我国经济的发展，对于各类调频广播电台来说，提高调频广播的覆盖质量以及范围都作为非常艰巨的任务，我们所采用提覆盖范围和质量的传统方法就是提高天线的高度和增益，以实现发射功率等级的提高的方式，但该种方式所获得的效果并不理想，同时增加了很多的干扰。而调频广播同步技术可以有效解决为了改善该种方式的不足。
1、调频同步广播的技术方案应用
当前我国主要的调频广播同步技术方案包括：①采用GPS锁定频率的实现方式②采用STL是实现调频同步的方式③采用DDS结合延时自动同步数字激励器以及数字传输技术的调频同步方式④采用射频分发技术的调频同步广播方式这四种。在方式①中，调频同步广播系统所需要的基本的音频以及准频率的时延信息都是由GPS接收系统来提供，因此其作为最关键部件。GPS接收提供10MHz的频率来实现发射机的发射频率和导频频率的锁定和校准使得系统频率的一致性。GPS同时输出时延新消息在演播室将音频和时间信息合成之后共同传送，然后在发射端将接收到的音频信号的时间信息和GPS的实时时间相比较之后获得时延值，通过系统进行校正确保时延的一致性。对个电台的调制度进行校准确保调制度的一致性。但事实上该种方式是很难使得调制度相一致的，发射机的调制度和调制特性以及音频信号的大小之间有着直接的关系，因此即使保证将调制线性校准了，也无法确保所有的音频信号的大小，很难确保进入到发射机音频信号的一致性，也就是说调制度一致性是很难保证的；在方式②中，经过不同的延时器将演播室内的音频信号送往不同的发射站点，在确保想干区域延时一致的前提下，采用GPS信号实现频率的校准。该种同步方式和①中的实现方式基本上一样的，也存在①中的问题，但是时延控制起来比较容易，但是需要较高的成本而且对覆盖范围造成了一定的限制；在③中，数字技术的不断发展使得DDS技术在调频激励器中得到了广泛应用在很大程度上提高了其指标。DDS技术在调频同步广播中的应用使其输入可以通过数字音频信号来实现，这样数字调频激励器调制度的稳定性和一致性就得到了有效的保证，下图图1为系统的构成图。构建大规模的网络比较方便作为此系统最突出的优点，而相干区域食射频时延的稳定性难以保证，容易出现随机时延漂移作为该系统的不足；在④中，系统首先在一个较低的频率上将音频编码调制好之后通过光缆或者是微波将其传给各个站点，用GPS的标间频率在发射站点进行射频变换，进而使得调制度和频率保持一致。传输路径不同已调波信号的射频延时是不同的，这时射频延时器会根据实际情况进行适当的调整以确保想干区域音频相位相同，下图图2为系统的基本构成图。
图1 数字激励器构成的调频同步广播系统
图2 射频发射技术构成的调频同步广播系统
纵观以上四种系统，①和②基本不使用了，后两种各自都有自己的优势。由于数字系统很容易出现时延漂移，因此我市采用射频分发技术构成的调频同步广播系统。
2、城域调频同步广播网的技术方案的特点
城域调频同步广播网具有的技术特点有：第一，采用了有线HFC网络对已调射频信号进行模拟传输，传输费用降低，同时传输的网络结构也简化了，系统的构建就比较方便，也就是说系统建设的成本得到有效降低；第二，数字调频激励器的使用提高了覆盖的质量和范围，同时降低了成本；第三，系统采用了射频发射方式传输调频同步信号源，这样保证了调制度的一致性，使得系统结构得到简化，质量得到提高；第四，使用了GPS基准源，保证了系统处于可靠的运行状态中，同时使得干扰问题得到了解决；第五，系统主要采用了中等发射功率，这样就同时解决了小功率多布点的管理安全问题以及单一大功率发生不足的问题。
3、调频同步广播网的应用实例以及方案设计
在某地级市有两个发射台，一个位于城区中心地区，另外一个位于郊区的山上，它们之间的距离为十二千米，它们的天线高度分别为120米、320米；增益分别为3dB、10dB；功率分别为1kW。在广播电台中心完成音频信号向射频信号的调制，将射频信号通过有线网络向这两个发射台传送并进行发射，这样一个完整的城域调频同步广播系统就行成了。该系统的等场强区距离山上发射台三千米的位置场强值为加权值80dB，而覆盖方式为城市同步补点覆盖。所获得的实际收听效果为：第一，移动接收，以30千米为标准进行测试的主观评价基本上高于三分，相干去的宽度大约为五百米；第二，固定接收，主观评价大约为四分，相关区域的宽度大约为二百米。下面主要是对相干区域的收听效果进行分析。首先分析相干区的大小，由于固定和移动接收方式的相干区域与很大的差别，因此应分别进行评价。在进行移动测试时，如果有相对连续的干扰出现，就可以将其确定为相干区。固定接收的相干区比较固定，接收的过程中不断减少或者是消除干扰，还应将存在严重干扰强差为3dB区域认为是相干区域；对收听效果的分析是分固定接收和移动接受来进行测试分析。对于固定接收主要是测试收听音质最差的范围和效果然后进行综合评价，移动收听通常分别取10、30、60、90、120千米每小时进行等速测试以平常的接收习惯进行收听最后进行综合评价得到分值。
结束语
文中对常用的调频广播技术的应用情况进行了分析，并结合实例进行城域调频同步广播系统进行了设计，对所设计的系统的特点进行了分析，文中所设计的方案是可行的，因此是可以借鉴推广的。
参考文献：
[1]应毓海，韩大国，徐立信，马飞，袁长斌.城域调频同步广播的应用研究[J].广播与电视技术.2010（11）.
[2]温振超， 杨， 胡昭培. 同步广播中的音频同步解决方案[J].广播与电视技术.2004（4）.
[3]洪雷， 应毓海.安徽交通调频同步广播网的研究与实施[J].安徽广播影视职业技术学院学报.2010（2）.
视频全程监控点到点距离间隔500m、1 km、1.5km的监控是今后高速公路视频监控的几个选择点,且相邻选择点方案的投资基本上是成倍增加,因此选择好监控点距是整个系统投资的关键。从现有摄像机镜头成像来看,基本上500m左右是它的最佳成像范围,大于这个距离成像效果下降,因此500米单方向的监控肯定是最佳的方案。但这个方案却是投资最大的方案,因此建议1km的双向监控,采用15m左右的立杆,双向拍摄两个方向的情况。这样两个监控点相对的摄像头的交点正好是在监控点距的中间,能实现比较好的成像效果。如果由于成本控制方面考虑,采用1.5km的方式通过变焦镜头、云台控制等也可以实现视频全程监控,但是监控力度相较1km的方式有所下降。为了兼顾投资成本和效益,可以采取在安全隐患区域的重点路段考虑1km的方式,在其他非重点路段考虑采用1.5km的方式,特殊重要路段采用摄像机点位加密布控方式。因此在进行全程视频监控方案设计时,监控力度与系统投资是成正比的,合理选择监控点距及监控摄像机类型是平衡监控与投资的重要条件。
摄像机的选型也是对投资的成本影响的关键因素,在"安全隐患"的重点区域摄像机可以选择高清红外夜视摄像机和变焦红外双波段热成像摄像机,以起到视频改善的作用,在其他非重点路段采用标清红外夜视摄像机,以减轻投资成本。高清红外夜视摄像机可以加强对道路监控的视频效果,变焦红外双波段热成像摄像机可以弥补其他摄像机在雨天、雾天以及夜晚受到汽车大灯强光照射后引起监控视频画面效果的不足。
二、外场供电系统
外场供电主要方式有:专用电缆供电、独立电源供电(包括太阳能或风能供电、风光互补供电)、公路沿线就近供电。
外场设备供电各有优缺点,但对于监控外场分布密度高(如大范围雾区),供电可靠性要求较高,且有大负荷的外场设备建议采用专用电缆供电方案;对于太阳能资源或风力资源丰富的地区可以考虑太阳能或风能供电;对于太阳能和风能都处于可利用区可考虑风光互补供电供电方式,对于太阳能处于可利用区而风能难以利用的地区可以考虑太阳能供电或太阳能+附近取电的方式供电,同样对于风能处于可利用区而太阳能难以利用的地区可以考虑风力供电或风力+附近取电的方式供电;对于某些发达地区沿线工业供电点分布密度较高的地区可以采用沿线就近取电的方式供电。
三、图像传输系统
高速公路现有视频监控图像传输从应用方案上主要分为:
方案一:采用数字非压缩节点式视频光端机传输方案。
监控外场图像,采用跳接级连的方式进行组网传输。在每处监控点根据需要设置l台单路或双路视频+反向数据节点式远端机,在监控分中心设置多路视频+反向数据节点式局端机,所传图像均为数字非压缩格式。
方案二:全光数字视频系统方案。
所有外场监控图像在摄像机端即进行数字化编码,图像压缩后(H·264标准)采用光纤组网方式,接入收费站(或服务区)的通信系统,利用接入网提供的通道传至监控分中心。
将远端接入点图像与收费站本地接入点图像串接起来组成光纤链网或环网。监控图像在接入设备端以H.264标准采用高、低速双码流进行压缩后传至收费站本地节点设备,高码流格式压缩的图像用于监视,低码流格式压缩的图像用于存储。
方案三:模拟+数字综合视频系统方案。
所有监控外场图像通过数字非压缩节点式视频光端机,采用跳接级连的方式进行组网传输至收费站(或服务区),进站后再经数字化编码,图像压缩后(H·264标准)接入收费站(或服务区)通信系统,利用接入网提供的通道传至监控分中心。
外场监控图像经模拟(节点)视频光端机传输至收费站编解码设备后,以H.264标准采用高、低速双码流进行压缩后经站通信系统传至监控分中心编解码设备,高码流格式压缩的图像用于监视,低码流格式压缩的图像用于存储。
综合高速公路图像传输技术发展趋势、图像传输设备现有形态和兼顾投资合理的条件下,高速公路的图像传输模式建议采用方案三的模式或者采用方案一和方案三的混合传输模式。
四、事件检测系统
基于高速公路全程监控的智能化事件检测系统利用遥控摄像机预置位图像,将所有图像均接入设置在各收费站的道路状况视频分析系统的处理单元进行处理,可得到异常事件报警信息和交通参数,道路状况视频分析系统与监控分中心的以太网交换机相连,将所有检测信息上传至路段监控中心。在各监控分中心设置管理工作站和服务器,对交通事件和交通参数进行管理和存储。
交通状况视频分析系统通过接入的交通视频图像所确定的目标物体经数字化处理,对其运动轨迹进行跟踪,结合视频画面背景自动分离、更新技术,利用画面序列的变化,选取目标信息,在检测视域覆盖范围内实现多目标、多种类、多轨迹、全屏动态跟踪,综合分析和快速处理;同时,对交通运营中的交通数据参数和影响正常交通秩序的事件进行实时检测、快速报警、准确记录、透明传输、统合统计,从而辅助管理人员完成对交通运营的监控管理。
五、信息和视频系统
信息子系统用于主线道路区段正常交通、交通事故、施工等特殊情况时的交通控制。主要包括门架式可变信息标志、悬臂式可变信息标志以及服务区可变信息显示屏。
视频子系统用于经授权的合法用户本路段的道路视频监控视频信息。视频子系统一般为省交通运输厅视频系统的子站,接受省厅视频系统的管理和控制,一般软件由省交通运输厅统一采购、安装和调试。
六、全程网络广播系统
全程广播系统是在发生突发事件的紧急情况下,工作人员信息组织救援、疏导车辆、人员紧急调度的有力手段,是减少人身伤亡和财产损失的应急措施之一,平时也可利用此系统灵活地传递公路养护施工状况或交通信息等。网络广播系统应具备定时播放、直播、采播、远程监控及权限设置功能。
七、指挥调度系统
指挥调度系统主要包含由遥感道/桥面状态及温、湿度传感器、能见度检测仪以及视频系统采集来的交通参数和交通事件的管理。在交通参数、温湿度、能见度参数一旦超越阀值,系统则发生报警,并通过情报板和广播系统进行。
指挥调度系统可集成车辆管理系统,宜开发带有GIS及调度、管理、报警、监控、决策软件的指挥调度管理系统,实现能与机电维护车辆、养护巡查车辆、运营管理车辆随时信息共享、协调联动,及时处
理突发问题。 指挥调度系统与视频监控系统、全程广播系统、各收费站广播系统等联动,并可做出各种紧急预案,根据预案的设定进行有效的联合工作。
论文摘要:本文主要通过对国内城市轨道交通通信系统方案进行概述,依据天津城市轨道发展情况,提出天津城市轨道交通通信系统的方案建议,以期更好的服务于天津城市轨道交通事业的发展。
1、国内轨道交通通信系统现状概述
目前我国城市轨道交通建设已进入一个时期,包括天津在内的北京、上海、广州、深圳、西安等城市已建成一条或多条地铁线路。沈阳、青岛、武汉等也即将迈入地铁时代。在城市轨道交通系统中,通信系统承担着地铁工作管理人员间、各系统之间信息及时沟通的重要使命,为列车之间安全、可靠运营提供通信保障。
完善的通中国因地铁修建时间不同,技术更新比较快,其通信系统发展也不尽相同,目前国内城市轨道交通,信系统主要由传输系统、公务电话系统、专用电话系统、无线通信系统、广播系统、电视监视系统、旅客信息系统、时钟系统、办公自动化系统系统等子系统组成。
2、天津城市地铁发展现状
天津从1970年开始兴建地铁,2010年天津地铁客运量已经达到4181.15万人次。天津轨道交通规划总体分为四部分,分别为M、B、Z、C线。M是指中心城区轨道交通,包含目前已开通的地铁1号线、正在施工的2号线、3号线,B是指滨海新区轨道交通线路,Z是指市域轨道交通线路,沟通中心城区、滨海新区和天津市内各个区县,C是指海河中游轨道线路。无疑,未来在天津城市轨道快速安全发展过程中,科学有效的通信系统将会扮演越来越重要的作用。
3、天津地铁通信系统设计方案建议
以下主要对天津地铁通信系统主要子系统提出建议方案,以期更好的服务天津地铁建设发展。
3.1通信系统主要设备构成
天津地铁通信系统主要设备应包括传输节点设备、无线集群中心设备、集群基站、光纤直放站、调度台、车载台、固定台、手持台、中心程控交换机、车站程控交换机、模拟电话、数字电话、传真机、调度电话、调度分机、广播控制盒、广播控制系统、广播终端一级母钟、二级母钟、子钟、摄像机、隔离变压器、视频矩阵、编码器、解码器、交换机、服务器、磁盘阵列、控制终端、录像回放终端、不间断电源、配电柜等。
3.2通信系统主要功能
天津地铁通信系统将主要为车辆段、客运调度、行车、灾害预防等提供保障和服务,为通信系统及其其他子系统提供信息联络途径 3.3通讯系统主要内容
3.3.1 电话子系统
系统可采用控制中心与专用电话系统合设交换机的方式,在控制中心设置数字程控交换机,在各站、车辆段、停车场设置带交换功能的远端模块。设置合一型集中网管设备,控制中心设一台中心维护管理台用于对全网设备进行维护管理,控制中心公务专用综合电话交换机配置维护管理台、PC话务台、测量台、语音台。站、段、场远端模块配置网络型集中网管接口。
3.3.2 无线通信子系统
系统应分配每个用户有相应的身份识别码。车载电台的身份号与功能号的应该建立起对应关系,应可根据信号专业自动列车控制调度台可将相应组内用户的识别号和组的识别号显示在调度台的显示屏上。各用户对调度台可采用一般呼叫,紧急呼叫等功能,组呼可采用选择组呼叫,一般呼叫则可以采用拨号呼叫,同组内用户选呼的拨号号码应该尽量减少。
3.3.3 闭路电视监视子系统
闭路电视监测系统是保证地铁安全运营的重要支撑系统。视频信号可以通过视频电缆进行传输,电缆传输则可以运用到车站内部的控制信号。系统由控制中心调度员行车监视、车站值班员客运管理监视,列车司机发车监视三部分构成。
控制信号可通过传输系统提供的从控制中心至各车站的共线低速数据通道进行传输,视频信号可通过数字图象传输方式进行传输,将每个车站的多路视频信号分别经数字压缩编码处理,通过传输系统送至控制中心,控制中心数字交换控制模块筛选出多路压缩编码数字视频信号后进行视频解码,还原后的视频信号送至相关调度台的各监视器上,完成视频监视过程。
3.3.4 广播子系统
地铁广播系统是地铁通信系统中重要的子系统,在行车组织、客运服务、防灾救灾方面有着重要作用。广播系统可为地铁不同区域的售票、检票、乘车、出站等播报不同的服务用语和注意事项,同时也可提供其他作业广播。更为重要的是在应对突发事件时,广播系统可作为客运组织疏散的重要手段。广播系统由中心设备、车站及区域设备、便携式维护终端、车辆段设备以及各种接口组成。中心设备应包括网管终端和中心广播控制,车辆段设备包括控制模块、广播控制盒、功率放大器以及多路扬声器网组成。广播系统按照重要程度可以划分为防灾、中心行车、车站行车、站台移动、列车到发等播放权。使用地铁广播系统可以有效的预防各种安全隐患,为有效的组织地铁正常运营保驾护航。
3.3.5 旅客信息系统
旅客信息系统是以计算机系统为核心,通过车站和车载显示终端为媒介向旅客提供信息服务的系统。旅客信息系统在正常情况下,提供乘车须知、服务时间、列车到发时间、列车时刻表、管理者公告、政府公告、股票信息、媒体新闻、广告等实时动态的多媒体信息。旅客信息应包括控制中心、显示终端、车载系统、车站系统等。旅客信息系统中车载设备通过接收无线传输的信息经处理后实时在列车车厢LCD显示屏进行音视频播放。使旅客通过正确的服务信息引导,安全、便捷地乘坐轨道交通。为构建安全的天津地铁乘车环境保驾护航。
4. 结束语
天津地铁已经进入大发展时期,未来天津多条城市轨道通车后,将会使天津进入名副其实的地铁时代,地铁通信系统是保证地铁安全有效运营的先决条件。地铁通信系统作为一个专用网,今后的发展趋势是在系统更加安全、可靠的前提下,满足多种类型数据的传输,实现系统功能的高度集成化。目前通信技术正在以前所未有的速度发展,我们也必然要密切跟踪这些技术发展,以期更好的实现服务我国地铁事业发展的目标。
参考文献:
[1]周顺华.金锋.城市轨道交通设备系统. [M].北京:人民交通出版社出版社,2009.
[2]李伟章.现代通信网概论. [M].第二版.北京:电子工业出版社,2008
一、应急广播系统介绍
1.1 背景介绍
近年来，在我国多地发生的多次自然灾害等重大突发公共事件的应急处置中，灾害预警信息、应急处置方案信息和事件进展信息的及时有效显得尤为突出。在这些事件的处置过程中，国家应急管理系统中的应急广播系统及时传达政令、权威信息、引导社会舆论、积极协助救灾，发挥了不可替代的独特作用。作为国家应急管理的重要手段和应急体系的重要组成部分，应急广播的建设对于我国这样一个自然灾害多发的国家，不仅十分必要，而且十分迫切。
1.2 功能介绍
应急广播系统中的调频副信道应急广播主要是基于RDS（Radio Data System）副信道编解码控制技术，通过调频广播发射频率的副信道传输控制信号。其具体功能有：
1.可管可控终端发射设备
2.边远山区覆盖效果好
3.多级分控、多级接入
4.区域分组控制
5.上级控制优先，应急优先
6.一级直达，无需通过市县乡等环节直接进行应急信息
7.无线传输，既经济又稳定。
通过以上几种功能特点可以实现对应急广播信息定时定向的有效精准。在兼顾本地通知、气象灾害预警广播、山洪灾害预警广播的同时，还可以丰富广大人民群众的精神文化生活，提供农业科技。
1.3 RDS技术介绍
RDS副信道应急广播系统采用大规模集成电路、单片机、p相频移键控调制（ DPSK） 等技术将应急广播控制信号进行编码，在调频广播的基带频谱上边界外的 57kHz 上增加一个副载波信道，传送数字信息，如节目识别、寻址编码设置、接收终端开关机控制等信息，随同广播信号一同发送出去。其中副载波传送的数据与音频信号是分开的，不会干扰收音，也不会影响收音机音质。以此实现控制各终端调频接收音柱的无线唤醒功能。其主要功能还表现在应急广播系统的应急插播和控制功能，该系统可以通过预先设置好的三个高低比较级别进行插播演示，在级别较低的县乡进行广播的同时，如果其级别较高级（省或者市）此时进行应急广播插播，各接收终端自动切换至较高级别的广播节目进行广播。
二、307发射台调频副信道应急广播试验
根据国家新闻出版广电总局项目《多级联动应急广播系统总体解决方案及应用示范研究》的统一要求，为配合我省制定的多级联动应急广播示范系统建设方案，我台组织于2014年10月在307发射台调频机房进行了调频副信道应急广播系统试验。
2.1 试验目标
在307发射台的试验设计中主要通过河北农村广播（98.1MHz）和一台30W的小功率调频广播（93.0MHz）发射机进行模拟演示。设计河北农村广播（98.1MHz）为县级应急广播指挥平台，30W小功率调频广播（93.0MHz）为省级应急指挥平台。试验目标：
1.县级应急广播平台将控制信号进行RDS编码后，对接收终端的寻址分组分区域控制，各接收终端根据接收到的RDS信息进行自动开关机。
2.省级应急广播平台将控制信号进行RDS编码后，对县级应急广播平台系统所控制的接收终端进行寻址分组分区域控制，各接收终端根据接收到的RDS控制信息进行自动开关机。
3.当县级应急广播平台正在播出时，省级应急广播平台对正在播出县级应急平台进行插播。此时，各接收终端自动判断接收到控制级别更高的省级应急平台信息并自动切换接收省级应急平台控制，播放省级应急平台的信息。
2.2 系统组成
在此次试验中，为了能更好的方便演示应急广播系统中的各单元的远程控制和寻址插播功能，就要将两个控制平台集中到一个工作台。结合307发射台环境，将省级应急控制平台和县级应急控制平台都设在办公区内二楼会议室，省级应急平台的RDS编码器、调频发射机（30W小功率发射机）、音频信源都设在二楼会议室，县级应急平台的RDS编码器和调频发射机（98.1MHz、河北农村广播）设在播出楼的调频机房。因此，为了实现县级应急控制平台与县级平台RDS编码器之间的通信，增加使用了一对无线网桥和RJ45转RS232的串口服务器进行信号传输。所以，试验系统共由以下几个部分组成：
1.应急控制平台：应急广播测试工具软件。负责应急控制平台各控制信号指令的发出，通过RDS编码器进去调频副信道载波到达终端设备进行开关机。该软件在运行过程中首先调用预先设置的各串口控件，通过串口控件发送ID及对各ID编号设备的操作指令，ID信息即区分各不同终端设备的ID编号。
2.RDS编码器2台：HX-2600 RDS副信道数字编码器利用差分相移键控（DPSK）方式将数字量的控制信号改变为模拟载波，混入调频广播的副信道传输。其控制信号不单独占用频点，节约频率资源。支持RS-232接口的输入，控制平台测试工具软件发生的控制信号可以直接通过自身运行电脑的COM口进入RDS编码器进行工作。
3.音频信源：省级应急广播系统音频信源由省级平台控制电脑直接提供。
县级应急广播系统音频信源由98.1MH z调频发射机直接提供，为河北农村广播的正常播音节目。
4.调频发射机：省级应急广播系统的试验用发射机选用了一台30W的小功率调频广播发射机，完全有能力覆盖测试区域内的所有测试终端。
5.终端：终端是由五个无线调频广播接收音柱和一个LED显示屏（测试应急文本信息的接收显示），在终端内预设省级应急广播发射频点比较级高于县级应急广播发射频点。
6.无线网桥：选用Ubiquiti无线网桥进行连接由会议室二楼至调频机房的信号通路，县级应急广播控制平台的控制信息通过应急广播测试工具软件发出后经无线网桥接入点由会议室二楼传送至调频机房的无线网桥工作站。
7.RJ45转RS32串口服务器：县级应急广播平台的控制信号进去无线网桥工作站后，工作站将接收到的控制信号通过RJ45数据接头送至该串口服务器，经该串口服务器啊转接后，输出RS232信号进入县级应急广播平台测试系统的RDS编码器，进而通过副信道载波控制各接收终端。
此次试验实际连接图如图2：
2.3 系统调试与连接
2.3.1 串口服务器网络参数设置：
1.电脑主机网络连接参数设置
IP地址：192.168.192.10
子网掩码：255.255.255.0
2.设备网络参数
IP地址/子网掩码：参考设备的配置标签
3.默认的端口映射
通用配置
设备IP：23，用于 Telnet 管理。
Server模式设备：
发起连接方向： 远程主机->设备
2 端口设备监听：设备IP：6020-6021，对应RS232-A、B。
4 端口设备监：设备IP：6020-6023，对应RS232-A至D。
8 端口设备监：设备IP：6020-6027，对应RS232-A至H。
16 端口设备监：设备IP：6020-6035，对应RS232-A至P。
Client模式设备：
发起连接方向：设备->远程IP：端口
远程 IP 默认设置：192.168.192.100
2 端口设备：连接远程 IP：6020-6021，对应 RS232-A、B。
4 端口设备：连接远程 IP：6020-6023，对应 RS232-A 至 D。
8 端口设备：连接远程 IP：6020-6027，对应 RS232-A 至 H。
16 端口设备：连接远程 IP：6020-6028，对应 RS232-A 至 P。
2.3.2 串口服务器接线图（图3）：
2.3.3 串口服务器配置方式：
1.通过设备探测器进行Telnet管理
选择“扫描添加设备”，选中一个扫描到的设备，然后进入“管理”“使用Telnet管理此设备”菜单，进而登录到设备上进行配置（图4）。
2.通过虚拟串口管理。
选择虚拟串口Com7，然后选择虚拟串口管理管理此设备（图5）。
3.Telnet登录。
连接成功后，将出现登录提示，请输入进行登录，登录成功后，显示下面的菜单界面（图6）。
2.3.4 应急广播系统连接的建立
1. 打开串口服务器（图7）
2.选择正确的工作模式（如图8）
3.使用设备探测器建立虚拟串口（图9）
4.点击确定（图10）
5. 选择Com7口进行数据通信（图11）
6.打_应急广播控制测试软件（图12）
2.4 试验内容与效果
1.打开县级平台应急广播控制系统软件，点击“串口号”下拉菜单键选择打开COM7口（波特率57600）“打开串口”。在“终端控制”栏选择所要打开的ID终端编号（1，2，3，4，5，），也可选择全部打开，监听各ID终端是否符合控制软件的指令要求。
2.关闭县级平台，打开省级平台应急广播控制系统软件，点击打开串口号COM1口（波特率57600）“打开串口”。在“终端控制”栏选择所要打开的ID终端编号（1，2，3，4，5，），也可选择全部打开，监听各ID终端是否符合控制软件的指令要求。
3.打开县级应急广播平台，在县级平台正在播音的时候，不关闭县级平台直接打开省级平台应急广播控制系统软件，点击打开串口号COM1口（波特率57600）“打开串口”。在“终端控制”栏选择所要打开的ID终端编号（1，2，3，4，5，），也可选择全部打开，监听各ID终端是否符合控制软件的指令要求，如此时各终端开始播放省级平台的音频内容，则插播成功，省级应急广播控制平台优先级高于县级平台。
通过以上操作，此次试验达到了预期设定的各项试验目标，顺利完成了省级应急广播平台和县级应急广播平台的各种切换和插播的测试。
关键词：多航站楼；一个指挥中心；系统集成；登机桥监控系统；离港控制系统
中图分类号：TU855
文献标识码：A
文章编号：1009-2374（2012）18
1 概述
随着我国经济的高速发展，带动了大量旅客选择航空这一快捷高效的交通工具，使得很多干线机场现有航站楼及其基础设施已经不能支撑迅速增长的旅客流量，为此很多干线机场进行了或正在进行改扩建。正在扩建的航站楼必将建设新的信息系统，如计算机信息及集成系统、语音自助查询系统、离港控制系统、登机桥监控系统、安防系统、门禁系统、楼宇自控系统、安检信息管理系统、时钟系统、有线电视系统、航班信息显示系统、广播系统等。依据机场业务特点，必须保障机场不停航运行，在进行扩建航站楼内的信息系统建设时，不能对已运营航站楼内的信息系统进行较大的调整，同时在扩建航站楼进入正式运营的初期，要求原有航站楼内的信息系统必须正常运行。
扩建航站楼信息系统与已有信息系统同时运行期，机场运营管理部门（如机场运行指挥中心、航站楼运行管理中心等）将迁移至扩建后的新的航站楼内的机场运行指挥中心、航站楼运行管理中心内处理日常业务，这就要求多个航站楼的信息系统必须进行系统集成，保障一个指挥中心多个航站楼的运营模式。
2 需求分析
在已运营航站楼和扩建航站楼内分别建有计算机信息及集成系统、语音自助查询系统、离港控制系统、登机桥监控系统、安防系统、门禁系统、楼宇自控系统、安检信息管理系统、时钟系统、有线电视系统、航班信息显示系统、广播系统等。
2.1 语音自助查询系统
在扩建航站楼信息系统建设时，一般会新建一套语音自助查询系统，语音自助查询系统通常只接收信息系统的航班计划信息和航班动态信息；新建航站楼内信息系统的航班计划信息和航班动态信息将作为语音自助查询系统的信息源，根据该系统的特点，新的系统启用后完全可以停用原航站楼内的语音自助查询系统，由新建语音查询系统接管整个机场的此项业务，不影响整个机场的运营。
2.2 登机桥监控系统
在扩建航站楼信息系统建设时，一般将建设新的登机桥监控系统，根据登机桥监控系统的技术特点，可将原有登机桥监控系统集成到新建航站楼登机桥监控系统中，再由新建计算机信息及集成系统提供相应接口实现登机桥监控系统与计算机信息及集成系统的信息交换实现相应的业务功能。
2.3 闭路电视监控系统、门禁系统、楼宇自制系统
在扩建航站楼信息系统建设时，在扩建航站楼内必将建设新的闭路电视监控系统、门禁系统、楼宇自控系统，根据这三个系统的业务、技术特点，为了保证原航站楼内的信息系统到扩建航站楼内新信息系统的平稳过渡，避免对机场正常运营造成冲击，原航站楼内的闭路电视监控系统、门禁系统、楼宇自控系统与扩建航站楼内新建安防系统、门禁系统、楼宇自控系统并行运行，可暂时不与现有系统进行集成，不影响机场的正常运营。
2.4 离港控制系统
离港控制系统是机场信息系统中的核心系统之一，根据目前我国干线机场离港控制系统建设的现状，基本都是同一品牌的离港控制系统平台，扩建航站楼内新建信息系统中的离港控制系统无论是完全新建或对原有离港控制系统进行扩容，都将把新旧离港控制系统整合集成为统一的离港控制系统，再与扩建航楼内新建计算机信息及集成系统的实现集成，以满足机场运营要求。
2.5 安检信息管理系统
安检信息管理系统与离港控制系统类似，我国干线机场的安检信息管理系统基本是同一品牌的安检信息管理系统平台，扩建时将会把新旧安检信息管理系统整合为统一的安检信息管理系统平台，再实现与新建计算机信息及集成系统的集成以满足机场运营要求。
2.6 时钟系统
新旧航站楼内的时钟系统建设，在具体实施中可能会有多种情况，但无论是何种情况，新旧航站楼的时钟系统可通过光纤连接使用同一个时钟源即可满足机场需求。
2.7 有线电视系统
根据有线电视系统的特点，可通过相应线缆将新旧系统互连，使用同一个信息源即可满足机场需求。
2.8 航班信息显示系统
由于航班信息显示系统与相关机场业务流程密切相关，因此原航站楼内信息系统中的航班信息显示系统必须与扩建航站楼新建信息系统进行整合集成，在本文的后述中将重点说明。
2.9 公共广播系统
公共广播系统与航班信息显示系统类似，与相关机场业务流程密切相关，因此原航站楼内信息系统中的公共广播系统必须与新扩建航楼新建信息系统进行整合，在本文的后述中将重点说明。
总结以上的需求分析，在启用新的航站楼时，机场信息系统中的新旧登机桥监控系统、离港控制系统、安检信息管理系统、时钟系统、有线电视系统将分别整合为一个完整的系统再与新建信息系统中的计算机信息及集成系统进行集成，这些子系统能够适应一个指挥中心多个航站楼的运营模式；由于航班信息显示系统、公共广播系统的设备多而分散，且这两个系统的技术特点较为特殊，在航站楼扩建时期，如果更新这两个系统的设备，很难达到机场不停航业务要求，所以本文重点研究原航站楼中的航班信息显示系统、公共广播系统与扩建航站楼新建信息系统的整合集成。
关键词 单片机 继电器 时间 开关机 网络
中图分类号：TN934 文献标识码：A
0引言
KG-2型公共广播系统广泛应用在大中型船舶、海洋石油平台等场所，具有遥控盒控制、通用紧急报警接口和遥控喊话接口等功能。系统最多可带4个遥控盒，根据工作需要安装于不同位置，确保紧急情况下在最短的时间内发号施令。除上述功能外，KG-2广播还配套安装车载CD，用于日常船内广播、集合号令、音乐播放等功能。为了保证船员的正常生活和工作，广播系统需要定期进行开关机操作。目前，大多数的KG-2型公共广播系统是由值班人员在规定时间通过广播室遥控盒对广播主机进行开关机操作，保障日常广播的正常使用，由于值班人员疏漏造成广播延迟开关机的现象时有发生。如果能够采用计算机远程控制电路实现广播自动开关机功能，在规定时间准确的控制广播开关机，并通过网络协议对广播状态进行网络化监视和控制，则可以大大减轻值班人员的工作压力，提高广播系统工作的可靠性。
1系统总体设计
本系统针对某远洋船舶广播系统进行设计，该广播系统主要通过遥控盒面板按键进行各类操作。遥控盒面板设有电源开关、喊话、船员、舱面、岗位、旅客、舱内、对讲1、对讲2、对讲3、对讲4等功能按键，用于操作广播主机开机并选择输出区域。在广播主机关机状态下，按下遥控盒开关按键，等待约1秒钟，在听到提示音后按下相应区域，实现该区域单路输出，或者按下舱内按键，系统自动打开船员、舱面、岗位、旅客区域按键实现多路输出，遥控盒面板如图1所示。
遥控盒按键采用按钮方式，连接在遥控盒核心控制板，S1为开/关按键，在广播关机状态下，按下该按键打开主机电源，S2-S7为区域选择按键，按下相应按键接通相应的输出区域。遥控盒按键原理如图2所示。
系统系统主要完成在设定时刻对广播主机电源开关和输出区域选择开关的控制，由于目前该船舶广播系统主要使用舱内区域广播，因此，本系统仅对电源开关S1和舱内区域选择按键S7进行自动化控制，其主要功能有以下几点：
（1）自动按键控制。根据预先设定的广播开、关机时间，自动对电源开关S1和舱内区域选择按键S7进行控制，实现广播主机自动开关机和区域选择功能。
（2）远程即时控制。岗位人员可以根据需要，实时向广播主机发送控制命令，实现人员对广播系统的远程即时控制功能。
（3）远程状态监视。岗位人员可以根据需要，实时获取广播系统开关机和区域选择状态。
根据上述功能需求，设计系统结构如图3所示。系统主要由核心控制板、监控微机、管理微机组成，监控微机通过网络向管理微机发送各类控制和状态监视命令，管理微机通过串口控制核心板进行各类命令执行和状态信息搜集。正常情况下，核心控制板自动走时并实时与系统设定的开关机时间进行比对，比对一致则进行相应动作，完成广播开关机操作。
从图3中可以看出，系统设计中主要包括硬件设计和软件设计，其中，硬件设计主要是指核心控制板的设计，软件设计主要是指远程监控程序的设计。
2系统实现
2.1系统硬件实现
系统硬件主要由C51单片机、DS12C887时钟芯片、MAX232串型接口芯片、数码管、继电器等模块构成。其基本原理如图4所示。
图4中，时钟模块为单片机提供时间信息，S1、S2、S3为时间调整按键，其中，S1是功能选择键，在按下后可以通过S2和S3分别对时、分进行加减调整，以确保核心控制板走时与船时同步；信号转换芯片实现单片机和管理微机间的数据通信功能；单片机控制继电器完成各类控制功能，其中，K1继电器作为遥控盒开关机使用，常开触点并联在遥控盒“开/关”按键， K2继电器作为输出区域选择使用，常开触点并接在遥控盒“舱内”按键，单片机在指定时间分别输出高电平或低电平控制继电器动作，实现对广播开关机和区域选择的控制，单片机实现对继电器控制的原理如图5所示。
图5中，假定单片机内设定广播开机时间和关机时间分别为06：25和22：05，当时间模块走时到06：25，单片机端口输出高电平“1”，三极管Q1导通，继电器K1动作，常开触点闭合，接通遥控盒开/关按键，广播主机开机，延时1s后，发送低电平“0”，三极管Q1截止，继电器线圈失电，常开触点恢复初始状态，为下次动作做准备，同时在另一输出端口发出高电平“1”，三极管Q2导通，接通继电器K2，常开触点闭合，选择舱内区域输出，延时1s后再次发送低电平“0”，三极管Q2截止，断开K2线圈电路，常开触点恢复初始状态，完成广播开机和区域选择。当时间模块走时到22：05时，单片机端口输出高电平“1”，三极管Q1导通，继电器1线圈得电，常开变常闭，导通遥控盒按键，广播主机关闭，延时1s后，发出低电平“0”三极管Q1截止，继电器K1线圈失电，常开触点恢复初始状态，为下次动作做准备。
为避免因串入电压引起设备故障，本电路只使用继电器的常开、常闭触点，导通电路中没有增加任何额外电源，和遥控盒手动按键操作保持相同的方法。为解决在船岸电转换时时间需重新设置的问题，在电路设计中使用了时钟芯片，在电路断电后时间芯片继续走时。经过长时间加电测试和实际使用，该电路具有高可靠性和稳定性。为安全起见，电路中所采用的元器件均为低压器件，供电电压采用直流12V供电。有效提高了电路的安全性。
2.2系统软件实现
系统利用LabWindows/CVI丰富的界面设计资源完成主界面的设计，利用丰富的函数库完成各类控制、显示以及数据存储等功能。
图6中，软件运行界面包括时间显示区、状态显示区、功能操作区。其中，时间显示区用于显示核心控制板时间；状态显示区可以根据接收的串口命令，实时显示广播主机的开关机状态和广播开关机记录，配有指示灯显示和文字显示；功能操作区用于对核心控制板进行远程操作，远程命令通过网络传送到监控微机，监控微机通过串口将命令发送至单片机，单片机根据接收到的命令进行相应的功能操作，包括时间调整，开关机操作等。
关键词：高速公路 全程监控 外场供电 事件检测 全程网络广播 指挥调度
Abstract: through the analysis of the existing monitoring equipment configuration and technical situation, put forward the detailed construction method of expressway monitoring system
中图分类号：U412.36+6文献标识码：A
全程监控是高速公路一种重要的监管手段，全程监控系统的实施，能够实现对全路段的有效监控，及时发现交通事故、交通拥堵等交通事件，交通控制措施能够得到及时，减轻路政、监控人员工作压力，保障高速公路的安全运营和畅通。
一、监控布点及摄像机选型
视频全程监控点到点距离间隔500m、1 km、1.5km的监控是今后高速公路视频监控的几个选择点,且相邻选择点方案的投资基本上是成倍增加,因此选择好监控点距是整个系统投资的关键。从现有摄像机镜头成像来看，基本上500m左右是它的最佳成像范围，大于这个距离成像效果下降,因此500米单方向的监控肯定是最佳的方案。但这个方案却是投资最大的方案，因此建议1km的双向监控，采用15m左右的立杆，双向拍摄两个方向的情况。这样两个监控点相对的摄像头的交点正好是在监控点距的中间，能实现比较好的成像效果。如果由于成本控制方面考虑，采用1.5km的方式通过变焦镜头、云台控制等也可以实现视频全程监控，但是监控力度相较1km的方式有所下降。为了兼顾投资成本和效益，可以采取在安全隐患区域的重点路段考虑1km的方式，在其他非重点路段考虑采用1.5km的方式，特殊重要路段采用摄像机点位加密布控方式。因此在进行全程视频监控方案设计时，监控力度与系统投资是成正比的，合理选择监控点距及监控摄像机类型是平衡监控与投资的重要条件。
摄像机的选型也是对投资的成本影响的关键因素，在“安全隐患”的重点区域摄像机可以选择高清红外夜视摄像机和变焦红外双波段热成像摄像机，以起到视频改善的作用，在其他非重点路段采用标清红外夜视摄像机，以减轻投资成本。高清红外夜视摄像机可以加强对道路监控的视频效果，变焦红外双波段热成像摄像机可以弥补其他摄像机在雨天、雾天以及夜晚受到汽车大灯强光照射后引起监控视频画面效果的不足。
二、外场供电系统
外场供电主要方式有:专用电缆供电、独立电源供电（包括太阳能或风能供电、风光互补供电）、公路沿线就近供电。
外场设备供电各有优缺点,但对于监控外场分布密度高(如大范围雾区)，供电可靠性要求较高,且有大负荷的外场设备建议采用专用电缆供电方案；对于太阳能资源或风力资源丰富的地区可以考虑太阳能或风能供电；对于太阳能和风能都处于可利用区可考虑风光互补供电供电方式，对于太阳能处于可利用区而风能难以利用的地区可以考虑太阳能供电或太阳能+附近取电的方式供电，同样对于风能处于可利用区而太阳能难以利用的地区可以考虑风力供电或风力+附近取电的方式供电；对于某些发达地区沿线工业供电点分布密度较高的地区可以采用沿线就近取电的方式供电。
三、图像传输系统
高速公路现有视频监控图像传输从应用方案上主要分为:
方案一：采用数字非压缩节点式视频光端机传输方案。
监控外场图像，采用跳接级连的方式进行组网传输。在每处监控点根据需要设置l台单路或双路视频+反向数据节点式远端机，在监控分中心设置多路视频+反向数据节点式局端机，所传图像均为数字非压缩格式。
方案二：全光数字视频系统方案。
所有外场监控图像在摄像机端即进行数字化编码，图像压缩后(H·264标准)采用光纤组网方式，接入收费站(或服务区)的通信系统，利用接入网提供的通道传至监控分中心。
将远端接入点图像与收费站本地接入点图像串接起来组成光纤链网或环网。监控图像在接入设备端以H．264标准采用高、低速双码流进行压缩后传至收费站本地节点设备，高码流格式压缩的图像用于监视，低码流格式压缩的图像用于存储。
方案三:模拟+数字综合视频系统方案。
所有监控外场图像通过数字非压缩节点式视频光端机,采用跳接级连的方式进行组网传输至收费站(或服务区),进站后再经数字化编码，图像压缩后(H·264标准)接入收费站(或服务区)通信系统,利用接入网提供的通道传至监控分中心。
外场监控图像经模拟(节点)视频光端机传输至收费站编解码设备后,以H.264标准采用高、低速双码流进行压缩后经站通信系统传至监控分中心编解码设备，高码流格式压缩的图像用于监视，低码流格式压缩的图像用于存储。
综合高速公路图像传输技术发展趋势、图像传输设备现有形态和兼顾投资合理的条件下，高速公路的图像传输模式建议采用方案三的模式或者采用方案一和方案三的混合传输模式。
四、事件检测系统
基于高速公路全程监控的智能化事件检测系统利用遥控摄像机预置位图像，将所有图像均接入设置在各收费站的道路状况视频分析系统的处理单元进行处理，可得到异常事件报警信息和交通参数，道路状况视频分析系统与监控分中心的以太网交换机相连，将所有检测信息上传至路段监控中心。在各监控分中心设置管理工作站和服务器，对交通事件和交通参数进行管理和存储。
交通状况视频分析系统通过接入的交通视频图像所确定的目标物体经数字化处理，对其运动轨迹进行跟踪，结合视频画面背景自动分离、更新技术，利用画面序列的变化，选取目标信息，在检测视域覆盖范围内实现多目标、多种类、多轨迹、全屏动态跟踪，综合分析和快速处理；同时，对交通运营中的交通数据参数和影响正常交通秩序的事件进行实时检测、快速报警、准确记录、透明传输、统合统计，从而辅助管理人员完成对交通运营的监控管理。
五、信息和视频系统
信息子系统用于主线道路区段正常交通、交通事故、施工等特殊情况时的交通控制。主要包括门架式可变信息标志、悬臂式可变信息标志以及服务区可变信息显示屏。
视频子系统用于经授权的合法用户本路段的道路视频监控视频信息。视频子系统一般为省交通运输厅视频系统的子站，接受省厅视频系统的管理和控制，一般软件由省交通运输厅统一采购、安装和调试。
六、全程网络广播系统
全程广播系统是在发生突发事件的紧急情况下，工作人员信息组织救援、疏导车辆、人员紧急调度的有力手段，是减少人身伤亡和财产损失的应急措施之一，平时也可利用此系统灵活地传递公路养护施工状况或交通信息等。网络广播系统应具备定时播放、直播、采播、远程监控及权限设置功能。
七、指挥调度系统
指挥调度系统主要包含由遥感道/桥面状态及温、湿度传感器、能见度检测仪以及视频系统采集来的交通参数和交通事件的管理。在交通参数、温湿度、能见度参数一旦超越阀值，系统则发生报警，并通过情报板和广播系统进行。
指挥调度系统可集成车辆管理系统，宜开发带有GIS及调度、管理、报警、监控、决策软件的指挥调度管理系统，实现能与机电维护车辆、养护巡查车辆、运营管理车辆随时信息共享、协调联动，及时处理突发问题。
指挥调度系统与视频监控系统、全程广播系统、各收费站广播系统等联动，并可做出各种紧急预案，根据预案的设定进行有效的联合工作。
八、结语
高速公路全程监控系统是一种提高路网交通安全水平、改善通行能力和提升交通服务品质的有效技术手段。如何建立起智能化程度较高、资源配置合理、监控效果明显、管理方便的全程监控系统，是使用者和监控系统设计者共同需要持续深入研究和解决的问题。
关键词： FM?CDR； 航空无线电； 兼容性测试； 地面数字广播
中图分类号： TN966+.3?34 文献标识码： A 文章编号： 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着科学技术的不断发展，人类已经进入了突飞猛进的信息时代，传统的广播技术正面临着互联网传媒、移动互联网广播等多种信息渠道的挑战，模拟调频、调幅广播技术已经难以满足广大用户日益增加的使用需求，广播数字化是音频广播发展的必由之路。数字音频广播技术是广播数字化的技术基础。通过引入先进的数字编码、调制、传输等技术，数字音频广播技术可以在音频质量、频谱利用率以及覆盖范围等方面全面优化现有音频广播技术的使用性能[1]。
从20世纪80年代开始，国际上陆续出现了Eureka?147 DAB，DRM以及HDRadio等多种标准或技术方案。但是经过研究与小规模的先导网试验后发现，国际上的数字广播标准在国内应用存在频谱资源紧缺、接收机价格昂贵、专利授权等诸多问题。因此，在国家广电总局的统一指导下，我国开始了具有我国自主知识产权的数字音频广播技术FM?CDR的体系研究[2]。目前调频频段数字音频广播FM?CDR信道和复用标准已经，并且由国家广电总局发起，于2014年12月启动了中央广播电视节目无线数字化覆盖工程[3]，相关技术得到了初步的应用，FM?CDR在我国的大规模推广指日可待。
调频频段数字音频广播的工作频段在87～108 MHz，根据我国无线电频段分配标准，与航空无线电导航业务相邻。在108～118 MHz频段的航空无线电导航业务有2个不同的系统：仪表着陆系统（Instrument Landing System，ILS）和全向信标系统（Very High Frequency Omni?directional Range，VOR）。其中，ILS信号的航向信标部分工作频率范围为108～111.975 MHz，VOR工作频率范围为108～117.950 MHz。ILS与VOR航空导航业务的准确性影响着飞机的导航、降落、定位以及正常航行，更关系到飞行员飞行的安全，因此，保障航空无线电导航信号不被相邻频带的广播信号干扰至关重要。为了确保两种业务在大规模应用时能够互不干扰，分析相邻频带上的数字音频广播与航空无线电导航业务的兼容性是非常必要的。本文通过分析数字音频广播对航空无线电导航业务可能产生的干扰情况，并综合了国内外对音频广播DRM，HDRadio等与航空无线电导航业务兼容性相关的研究基础，制定了对应的FM?CDR兼容性测试方案，并开展了初步的研究与测试。
1 音频广播对航空无线电导航业务的干扰
考虑到频谱的分布特点以及接收机的射频特性，通过对数字音频广播系统与航空无线电导航业务系统的分析，音频广播与航空无线电导航的干扰主要包括A1，A2，B1，B2四种类型[4]。A类干扰是由一个或多个广播发射机在航空频段的无用发射引起的，单个发射机产生的杂散发射或者几个广播发射机互调而在航空频段上产生的频率分量，称之为A1型干扰；一个广播信号可能包括落在航空频段内的不可忽略的频率分量，称之为A2型干扰。B类干扰是指工作在航空频段外的广播发射在航空接收机上产生的干扰，航空频带以外的广播信号使得接收机进入非线性，可能会在航空接收机内产生交互调制，称之为B1型干扰；航空接收机的射频部分被一个或多个广播发射变为过载状态时，可能产生灵敏度降低的情况，称之为B2型干扰。这四种类型的干扰可以反映不同频率组合下的业务之间兼容情况，不同类型干扰的机理不同，因此其对应的干扰特性也有差异。为了对四种类型的干扰进行研究，在实验测试中需要全面模拟四种干扰类型的情况，并在之后的总结与分析中对比四种类型干扰的特点。
2 国内外研究综述
在建立调频广播FM的技术标准之时，国内外就曾对相邻频带上的音频广播业务与航空业务的兼容性进行了深入的研究，国际电信联盟第1小组在1995年了有关FM与航空无线电导航业务的兼容性的相关建议书SM1009，具体阐释了FM对航空无线电业务产生干扰的原理与可能产生的干扰类型，并根据测试与分析提出了相关的兼容性分析标准[4]。据此，国际电信联盟第1小组在1995年还了用于判定87～107 MHz频带广播业务与108～118 MHz频带航空业务的兼容性以及测定航空接收机特征的测试规程的建议书SM1140，对研究FM与ILS/VOR业务的兼容性提供了标准的测试方案[4]。
自国外相继出现Eureka?147 DAB，DRM，HDRadio等数字音频广播技术之后，国外研发机构曾对这些系统与航空无线电导航业务之间的兼容性进行了测试与分析，比较典型与完整的是慕尼黑无线电监测站于2007年9月进行的DRM120，DRM+和HDRadio对FM广播、窄带FM（BOS）及航空无线电导航的干扰测试，慕尼黑无线电监测站分别对比了DRM，HDRadio等数字音频广播系统以及FM调频广播系统对相邻频带业务的干扰，并对业务之间的兼容性给出了定量以及定性的结论，对于指导建立DRM，HDRadio等数字音频广播技术的标准提供了重要建议与参考[5]。
为了研究调频频段数字音频广播FM?CDR与航空无线电导航业务的兼容性，本文主要借鉴了国际电联建议书SM1140中的航空接收机的相关测试规程，并以慕尼黑无线电监测站所得到的测试为参考，制定了用于测定FM?CDR与航空无线电ILS，VOR业务兼容性的测试方案。
3 兼容性测试方案
为了研究在87～108 MHz频率范围内的数字音频广播系统FM?CDR与108～118 MHz相邻高频段的航空无线电导航业务ILS，VOR的兼容性问题，在本测试中，干扰信号是FM?CDR音频广播信号，欲收信号是航空无线电导航ILS与VOR信号。为了达到预定的测试目标，本文设计了兼容性测试系统框图如图1所示。
3.1 干扰信号发生与参数设置
FM?CDR系统提供了灵活的频谱模式，不同地区可以根据所在地区的频谱资源、台站设备等情况选择相应的频谱模式，其中最常见的频谱模式是模式9数/模同播广播和模式1全数字广播。
频谱模式9为数/模同播模式，数字信号的带宽不连续，数字音频广播信号的总带宽为100 kHz，由两个带宽各为50 kHz的数字信号组成，在数字音频广播信号频段中间是立体声调频广播。
频谱模式1为全数字模式，数字信号的带宽连续，适用于在调频广播全部数字化以后或者频谱资源不紧张的地区采用。如图3所示。
在本y试方案中，为了对FM?CDR与航空无线电导航业务的兼容性进行全面的分析与测试，FM?CDR选择最具代表性的模式1与模式9进行方案设计并开展测试。其中，在模式9状态下，模拟音频源采用立体声信号发生器产生的粉色噪声，立体声调制信号左右信道相位相同，且信道之间存在6 dB的电平差异，信号的频偏选用±32 kHz和±75 kHz准峰值频偏，数字信号由FM?CDR激励器产生[4]。FM?CDR激励器如图4所示。
3.2 欲收信号发生与参数设置
本测试方案主要针对ILS与VOR这两项航空无线电业务，欲收信号分别是ILS信号与VOR信号。
测试拟采用的欲收信号发生器为IFR?2030航空标准信号源。如图5所示。该信号源可以支持AM，FM以及脉冲调制，并且可以产生ILS与VOR航空标准信号，该信号源的载波频率分辨率为0.1 Hz，RF输出为0.1 dB。在此利用IFR?2030航空标准信号源产生相应的欲收信号，同时为欲收信号设置相应的参数：
（1） ILS信号标称调制参数为：20%调制度，理想下滑道标称配置为0.093；
（2） VOR信号标称调制参数为：30%调制度，相位偏移[4]设为0。
在本方案中，当进行ILS业务兼容性测试时，设置ILS信号发射频率为108.1 MHz，接收机输入功率为-86 dBm；当进行VOR业务兼容性测试时，设置VOR信号发射频率为108.2 MHz，接收机输入功率为-79 dBm。
3.3 测试接收系统
测试接收系统由测试接收机和数据分析系统组成，数据分析系统可以对接收机接收到的信号进行数据采集、处理与评估，得到干扰程度的判定结果。
由于音频广播的频段可以延伸至108 MHz左右，选用的航空接收机必须满足国际民用航空组织（International Civil Aviation Organization，ICAO）规定的抗FM干扰相关特殊要求。对于当前兼容性测试，拟选用RNA?34BF VOR/ILS飞行校检接收机，该接收机是Honeywell公司生产的，用于精确测量VOR以及ILS空间信号而设计的全数字通信导航设备。RNA?34BF内部设置了相应的ILS与VOR模块，可以提供完整的航向信标与精确飞行方位信息。
数据分析系统主要由数据采集单元和数据处理单元组成。航空接收机的输出可通过ARINC 429总线连接到数据采集单元。数据采集单元可通过ARINC 429板卡利用LabViewRT实时操作系统对接收机的输出进行采集并利用GPS的PPS秒脉冲进行高精度的数据同步，最后对采集到的数据进行组帧并通过网络通信发送至数据处理单元。数据处理单元通过解析网络帧数据对接收到的采样数据进行统计分析，绘制数据曲线，评估测量结果并保存文件。数据采集处理系统如图6所示。
根据航空无线电导航业务的失效判定标准，中心误差为标准偏差的5%，为数据处理单元制订了相应的测量结果评估方法。在接入干扰信号前，首先对航空无线电系统本身的稳定性进行评估，接收机采样1 000个样本数据，计算其标准差σ。接入干扰信号后，接收机采样1 000个样本数据，不断调整可调衰减器的衰减量，如果多于50个样本数据超过相应的判决门限，则判定已经达到了超限干扰。据此，设计与开发了相应的评估软件，可用于实际测试中的数据处理与分析。数据评估软件如图7所示。
4 测试方案的验证
根据测试方案，对同频情况下的调频频段数字音频广播FM?CDR与ILS，VOR业务的兼容性进行测试与分析，以验证本文所提出的兼容性测试方案的合理性。
本文选取了A1类干扰情况下与航空无线电导航业务同频的音频广播进行相应的兼容性测试。
选取发射频率为108.1 MHz，接收机输入功率为-86 dBm的ILS信号作为欲收信号，分别选取频率为108.1 MHz的±32 kHz，±75 kHz频偏的调频广播、模式1数字音频广播、±32 kHz，±75 kHz频偏的模式9数字音频广播作为干扰信号，记录每一组实验条件下的接收临界功率，并计算得到相应条件下ILS业务所需要的保护比（保护比=航空无线电导航业务功率/音频广播接收临界功率），得到如表1所示的测试试验结果。
通过分析图像可以得到如下结论：
（1） 在音频广播与航空无线电导航业务同频情况下，±32 kHz频偏的音频广播的保护比高于±75 kHz频偏的音频广播，频偏越小、干扰越强；调频广播与数/模同播音频广播的干扰强度基本一致，频谱模式1数字音频广播的干扰最小，这是因为频偏越小的音频广播，能量更加集中，对同频的航空无线电导航业务干扰更强。
（2） 在音频广播与航空无线电导航业务同频情况下，同样的测试条件下，VOR业务所需的保护比更高。因此VOR业务抗音频广播干扰的能力弱于ILS业务，在台站设置时，应优先考虑与VOR业务之间的兼容情况。
以上测试验证了本文设计的兼容性测试方案的合理性与可行性，但是在之后的研究中，仍需进一步研究各种频率关系下的干扰情况，从而形成完整的FM?CDR与航空无线电导航ILS与VOR业务的兼容性结论。
5 结 语
音频广播数字化是音频广播发展的必然趋势，FM?CDR作为中国发展中的具有自主知识产权的数字音频广播标准，在大规模应用之前，对FM?CDR与相邻频带上的航空无线电导航业务的兼容性研究是非常重要的，在未来的时间内，有必要为这一兼容性提供更加全面的定量数据与定性的结论，并将这一成果充分的体现在FM?CDR的相关标准中，保障航空无线电业务不受干扰。
参考文献
[1] 高鹏，盛国芳，吴智勇，等.调频频段数字音频广播系统研究[J].广播电视信息，2014（1）：27?30.
[2] 高鹏，邹峰.广播数字化的探索与思考[J].广播电视信息，2014（1）：23?26.
[3] 盛国芳，高鹏，吴智勇.中央V播节目无线数字化覆盖试点工程技术方案[J].广播与电视技术，2015，42（5）：18?21.
[4] ITU Radio Communication Study Group. Recommendation ITU?R SM1140： test procedures for measuring aeronautical receiver characteristics used for determining compatibility between the sound?broadcasting service in the band of about 87?108 MHz and the aeronautical service in the band 108?118 MHz [R]. US： ITU Radio Communication Study Group， 1995.
关键词：CAN总线；OggVorbis；广播系统；音频压缩编码
中图分类号：TD655/679 文献标识码：B DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2012.01.033
引言
矿用通信设备实现形式多种多样，其中，传统定压广播系统技术落后、音质差、无法分组且扩容性差；矿用局部通信电话只能完成下行语音通信而没有调度通信功能，以及小灵通声音小，无法完成范围扩音通信成为了这些技术在井下应用发展的瓶颈。本文提供一种基于CAN总线的广播系统，所有语音分站皆通过一根串行总线连接，网络拓扑简单，通过适量增加CAN中继设备容易实现井下全网覆盖。
1系统介绍
广播系统主要用于安全生产知识宣传、领导讲话、音乐播放以及引导科学避险等工作。井上广播主站的通信方式有下行全网广播、矿区组播及站点单播三种通信方式，而井下语音分站则可以矿区组播和上行调度通信。
CAN总线广播系统主要由PC、广播主站、语音分站和中继器组成，采用矿用18V本安电源供电，其组成框图如图l所示。
井上部分由PC控制主机和广播主站组成，主要完成的功能有通过串口接收并解析运行在控制主机上的主控软件命令，如语音通话命令、故障在线检测命令等；对模拟音频采样量化编码压缩；封装CAN数据包；语音分站呼叫“来电显示”功能等。井下部分则主要由分组中继器和语音分站组成。其中分组中继器主要为了从CAN主网络上创建一个CAN子网络，并对CAN主网络上的报文进行过滤，以实现不同子网间多路组内通话的并行进行，而无须增加额外的冗余CAN总线。而语音分站则只负责接收属于自己的CAN帧，并从CAN数据帧中取出有效的语音负载进行音频解码还原工作，语音分站除了接收语音外还可以实现井下组内通话和上行调度通话功能。
广播系统除了完成语音通信外还需要完成音乐播放等功能，因此对音频还原音质有一定的要求，在中低编码速率下，0gg Vorbis编码方式有很好的变现力，支持流式播放，并且是完全免费的，因此系统采用的音频编码方式为0gg编码。
2系统硬件设计
系统主要由三个部分组成，但由于广播主站和语音分站区别甚少，因此仅以框图的形式将两者合并介绍，并称之为语音节点。语音节点主要由MCU、语音自动增益控制模块(AGC)、音频编解码模块、CAN通信接口模块组成，如图2所示。
其中实线描绘的是广播主站组成，而虚线则是语音分站需要增加的额外电路。
分组中继器由MCU和两个CAN通信接口组成，其通信接口电路和广播主站一致。由于使用的MCU仅内嵌了一个CAN控制器，因此需要使用一个独立的CAN控制器，如图3所示。
由于硬件电路设计上广播主站、语音分站、分组中继器有共同之处，此处仅介绍共同的核心硬件电路设计。
2.1MCU模块
本系统所有组成部分MCU皆采用意法半导体公司生产的STM32F10312j，其采用高性能ARM Cortex-M3 32位RISC内核，工作时钟为72M且集成了一路CAN控制器，高达128KB程序存储空间以及20KB的RAM为硬件上实现0gg编码提供了可行性且价格上相对其他同等性能MCU有绝对的优势。
2.2总线接口设计
CAN总线接口采用飞利浦的TJAl040TM，其独特的分离终端电阻设计使得其抗电磁干扰能力比C250/251的提高了近20dB。为了进一步改善CAN总线网络的健壮性，CAN通信接口使用6N137和ZY0505BS-1W完成信号的光电隔离。
2.3音频编解码模块
该模块采用的是多格式、高效能音频编译码器VSl053b。VSl053是VLSI产品系列中最先进的从属式音频编译码器，包含一个优质的可变采样率立体声ADC和DAC，除了可播放MPl、MP2、MP3、 WMA、WAV、IMAADPCM、General Midi 1、0ggVorbis、LC-AAC and HE-AAC等格式音频，同时还可以录制IMA ADPCM及0gg Vorbis格式的音频文件。
3系统软件设计
3.1广播主站节点软件设计
系统软件采用模块化的软件设计方法，广播主站的工作流程为：上电后，广播主站首先对系统进行初始化，包括时钟配置、GPIO分配、外设初始化，然后等待系统中断，以接收控制软件的命令，若为音频编码命令则初始化VSl053 bI，上载Ogg编码插件，进入Ogg音频编码工作模式，此时便可从编码缓冲区获取压缩音频数据并在MCU控制下封装为CAN数据报，发送至总线。如图4所示。
3.3分组中继器软件设计
分组中继器有两种工作模式，即透明转发和分组中继。工作原理是通过设置CAN接口的接收过滤器以实现不同的总线报文过滤机制，从而使不同CAN子网的组内语音数据不会因转发至主网络而造成数据帧之间的相互干扰，致使通信失败。通过CAN分组中继器的正确设置，不仅可以实现全网数据共享，还可以实现局部数据的并发通信，提高了总线利用率。
其软件工作流程为：上电首先进行系统初始化工作，并获取工作模式位，若为透明转发则将CAN设置为全通型，否则根据子网号设置CAN过滤器。如图5所示。
4系统测试
测试平台搭建由广播主站经分组中继器和一个语音分站通过CAN总线连接，广播主站与PC机通过串口和音频对录线相连以接收命令和模拟音频，而语音分站的音频输出端通过对录线与PC音频输入口相连，并利用测试软件Cool EditPro 2.1获取解码还原音频信号。Ogg编码选用的是单声道低速率的编码插件，编码速率为23kbps，当主站获得对分站音乐点播命令时，输入和输出语谱图如图6所示。
分析输入输出语谱图的包络和稠密程度可以看出该广播系统具有较好的音频还原能力，其差异来源主要是由两个方面原因造成。第一，Ogg编码为有损编码，且由于CAN总线速率与通信距离成反比，因此为了保障一定的通信距离选择了编码速率较低的编码插件。第二，解码时对音量进行重新调节，引入固有差异。
5结论
本设计提出了一种CAN总线广播系统设计方案，音频编码采用Ogg Vorbis，且在CAN网络上实现了低速率远程相对较高音质的语音和音乐播放，并已经得到工程实现，喇叭声强90dB，具有一定的实用价值。
参考文献
[1]丁恩杰，马方清.监控系统与现场总线[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.
[2]STM32 Reference Manual(RM0008)[z].STMicroelectronicsNV and itS subsidiaries(”ST”)，2009.
[3]TJAl040 data sheet[z].Philips Semiconductors，2003.
公共广播音响系统涉及面很广，从商场、学校、宾馆、车站、码头、广场到会场、影剧院、体育馆等无不与之有密切关系。
1、在民用建筑工程设计中，广播系统可分为以下几类：
(1)面向公众区(商场、车站、码头、商场、餐厅、走廊、教室等)和停车场等的公共广播系统；这种系统主要用于语音广播，因此清晰度是首要的。而且，这种系统往往平时进行背景音乐广播，在出现灾害或紧急情况时，又可转换为紧急广播。
(2)面向宾馆客房的广播音响系统；这种系统包括客房音响广播和紧急广播，常由设在客房中的床头柜放送，客房广播含有多个可供自由选择的波段，在紧急广播时，客房广播即自动中断，自动切换为紧急广播。
(3)以礼堂、剧场、体育馆为代表的厅堂扩声系统；这是专业性较强的扩声系统，它不仅要考虑电声技术问题，还要涉及建筑声学问题。两者都要统筹兼顾，不可偏废，这类广播系统往往有综合性多用途的要求，不仅可供会场语言扩声使用，还常常用于文艺演出等，对于大型现场演出的音响系统，电功率少则几万，多的达数十万瓦。故要用大功率的扬声器和功率放大器，在系统的配置和器材选用方面有一定的要求，同时应注意电力线路的负荷问题。
(4)面向会议室、报告厅等的广播音响系统；这类系统一般也是设置成公共广播提供的背景音乐和紧急广播两用的系统，但因其特殊性故也常在会议室和报告厅单独设置会议广播系统。对要求较高或国际会议厅，还需另行设计诸如同声传译系统，会议表决系统以及大屏幕投影电视等的专用视听系统。
从上面介绍可知，对于各种大楼、宾馆及其他民用建筑物的广播音响系统基本上可以归纳为三种类型：一是公共广播系统(Public Address system简称PA)，这种是有线广播系统，它包括背景音乐和紧急广播功能，通常结合在一起，平时播放背景音乐或其他节目，出现火灾等紧急事故时，转换为报警广播。这种系统中的广播用的话筒与向公众广播的扬声器一般不处同一房间内，故无声反馈的问题，并以定压式传输方式其典型系统；二是厅堂扩声系统，这种系统使用专业音响设备，并要求有大功率的扬声器系统和功放，由于传声器与扩声用的扬声器同处于一个厅堂内，故存在声反馈乃至啸叫的问题，且因其距离较短，所以系统一般采用低阻直接传输方式；三是专卖店用的会议系统，它虽也属扩声系统，但有其特殊要求，如同声传译系统等。
2、公共广播音响系统的组成
不管哪一种广播音响系统，都可以基本分为四个部分：节目源设备、信号的放大和处理设备、传输线路和扬声器系统。
节目源设备：节目源通常为无线电广播，激光唱机和录音卡座等设备提供，此外还有传声器、电子乐器等。
信号放大和处理设备：包括调音台、前置放大器、功率放大器和各种控制器及音响加工设备等。这部分设备的首要任务是信号放大，其次是信号的选择。调音台和前置放大器作用和地位相似(当然调音台的功能和性能指标更高)，它们的基本功能是完成信号的选择和前置放大，此外还担负音量和音响效果进行各种调整和控制。有时为了更好地进行频率均衡和音色美化，还另外单独投入均衡器。这部分是整个广播音响系统的“控制中心”。功率放大器则将前置放大器或调音台送来的信号进行功率放大，再通过传输线去推动扬声器放声。
传输线路虽然简单，但随着系统和传输方式的不同而有不同的要求。对礼堂、剧场等，由于功率放大器与扬声器的距离不远，一般采用低阻大电流的直接馈送方式，传输线要求用专用喇叭线，而对公共广播系统，由于服务区域广，距离长，为了减少传输线路引起的损耗，往往采用高压传输方式，由于传输电流小，故对传输线要求不高。
扬声器系统：扬声器系统要求整个系统要匹配，同时其位置的选择也要切合实际。礼堂、剧场、歌舞厅音色、音质要求高，而扬声器一般用大功率音箱；而公共广播系统，由于它对音色要求不是那么高，一般用3W-6W天花喇叭即好。
3、公共广播系统的特点
公共广播系统，它的主要作用是掩盖噪声并创造一种轻松和谐的气氛，听的人若不专心听，就不能辨别其声源位置，音量较小，是一种能创造轻松愉快环境气氛的音乐。
因此，公共广播的效果有两个，一是心理上掩盖环境噪声，二是创造与室内环境相适应的气氛，它在宾馆、酒店、餐厅、商场、医院、办公楼等广泛的应用。乐曲应是抒情风格的或是轻松的，强烈激性的乐曲是不适宜。
公共广播不是立体声，而是单声道音乐，这是因为立体声要求能分辨出声源方位，并且有纵深感，而背景音乐则是不专心听就意识不到声音从何处来，并不希望为人感觉出声源的位置，以至要求把声源隐蔽起来，而音量要较轻，以不影响两人对面讲话为原则。
4、消防广播功能的特点
消防广播是在有事故发生时启用(所以它跟人身的安全有密切关系)因而消防广播有以下特点：
消防报警信号应在系统中具有最高优先权，可对背景音乐和呼叫找人等状态具有切断功能；
应便于消防报警值班人员操作；
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。
公共广播工程设计的一般顺序
这里所说的公共广播是指有线传输的声音广播，通常用于商场、公共场馆、大厦、小区内部，供背景音乐广播、寻呼广播以及强行插入的灾害性广播使用。这一类公共广播工程的设计，通常按下列顺序进行：
1、首先应考虑广播扬声器的选用、配置
2、广播功放的选用
3、广播分区
广播扬声器的选用和配置
1、广播扬声器的选用
原则上应视环境选用不同品种规格的广播扬声器。例如，在有天花板吊顶的室内，宜用嵌入式的、无后罩的天花扬声器。这类扬声器结构简单，价格相对便宜，又便于施工。主要缺点是没有后罩，易被昆虫、鼠类啮咬。在仅有框架吊顶而无天花板的室内(如开架式商场)，宜用吊装式筒型音箱或有后罩的天花扬声器。由于天花板相当于一块无限大的障板，所以在有天花板的条件下使用无后罩的扬声器也不会引起声短路。而没有天花板时情况就大不相同，如果仍用无后罩的天花扬声器，效果会很差。这时原则上应使用吊装音箱。但若嫌投资大，也可用有后罩的天花扬声器。有后罩天花扬声器的后罩不仅有一般的机械防护作用，而且在一定程度上起到防止声短路的作用。
在无吊顶的室内(例如地下停车场)，则宜选用壁挂式扬声器或室内音柱。
在室外，宜选用室外音柱或号角。这类音柱和号角不仅有防雨功能，而且音量较大。由于室外环境空旷，没有混响效应，选择音量较大的品种是必须的。在园林、草地，宜选用草地音箱。这类音箱防雨、造型优美，且音量和音质都比较讲究。
在装修讲究、顶棚高阔的厅堂，宜选用造型优雅、色调和谐的吊装式扬声器。在防火要求较高的场合，宜选用防火型的扬声器。这类扬声器是全密封型的，其出线口能够与阻燃套管配接。
2、广播扬声器的配置
广播扬声器原则上以均匀、分散的原则配置于广播服务区。其分散的程度应保证服务区内的信噪比不小于15dB。
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58～63dB，繁华路段的本底噪声约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，不妨大致把本底噪声视为65～70dB(特殊情况除外)。照此推算，广播覆盖区的声压级宜在80～85dB以上。
鉴于广播扬声器通常是分散配置的，所以广播覆盖区的声压级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+10IgP-20IgrdB①
天花扬声器的灵敏度级在88～93dB之间；额定功率为3～10W。以90dB/8W匡算，在离扬声器8m处的声压级约为81dB。以上匡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，在天花板不高于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，则该距离可以增大至8～12m。另外，适用于中国大陆的火灾事故广播设计安装规范(以下简称“规范”)有以下一些硬性规定：“走道、大厅、餐厅等公众场所，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离不超过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”。
室外场所基本上没有早期反射声群，单个广播扬声器的有效覆盖范围只能取上文匡算的下限。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3dB。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1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，以CS-540室外音柱为例，其额定功率为40W，是单个天花扬声器的4倍以上。因此，其有效的覆盖距离大于单个天花扬声器的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天花扬声器要高(约高3～6dB)，而每增加6dB，距离就可再加倍。也就是说540音柱的覆盖距离可以达20m以上。但音柱的辐射角比较窄，仅在其正前方约60～90度(水平角)左右内有效，具体计算仍可用式①。
广播功放的选用
广播功放不同于HI-FI功放。其最主要的特征是具有70V和100V桓压输出端子。这是由于广播线路通常都相当长，须用高压传输才能减小线路损耗。
广播功放的最重要指标是额定输出功率。应选用多大的额定输出功率，须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放的额定功率，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，功放设备的容量(相当于额定输出功率)一般应按下式计算：P=K1・K2・∑P0②
P－功放设备输出总电功率(W)
P0－每一分路(相当于分区)同时广播时最大电功率
P0=Ki・PiPi－第i分区扬声器额定容量
Ki－第1分区同时需要系数：服务性广播客房节目，取0.2～0.4；背景音乐系统，取0，5～0.6；业务性广播，取0.7～0.8；火灾事故广播，取1.0；K1；线路衰耗补偿系数：1.26～1.58；K2－老化系数：1.2～1.4。
椐此，如果是背景音乐系统，广播功放的额定输出功率应是厂播扬声器总功率的1.3倍左右。
但是，所有公共广播系统原则上应能进行灾害事故紧急广播。因此，系统须设置紧急广播功放。根据“规范”要求，紧急广播功放的额定输出功率应是广播扬声器容量最大的三个分区中扬声器容量总和的1.5倍。
广播分区
一个公共广播系统通常划分成若干个区域，由管理人员(或预编程序)决定那些区域须广播、那些区域须暂停广播、那些区域须插入紧急广播等等。
分区方案原则上取决于客户的需要。通常可参考下列规则：
1、大厦通常以楼层分区，商场、游乐场通常以部门分区，运动场馆通常以看台分区、住宅小区、度假村通常按物业管理分区等等；
2、管理部门与公众场所宜分别设区；
