交通樞紐新型數(shù)字可尋址廣播方案設計

孫國民

交通樞紐新型數(shù)字可尋址廣播方案設計

孫國民

摘 要：廣播系統(tǒng)作為機場、鐵路等客運樞紐站信息化系統(tǒng)中的重要組成部分，數(shù)字化發(fā)展直接關(guān)系到這些客運樞紐站的高速生產(chǎn)運行能否實現(xiàn)。介紹了數(shù)字可尋址廣播系統(tǒng)在交通樞紐站設計方案中的要點、結(jié)構(gòu)、功能及關(guān)鍵點的配置原則。

關(guān)鍵詞：客運樞紐;數(shù)字廣播系統(tǒng);網(wǎng)絡

中國人口眾多、內(nèi)陸深廣，解決大規(guī)模人口流動問題的主要交通方式是高速鐵路、航空和公路。廣播系統(tǒng)作為交通樞紐信息化系統(tǒng)中的組成部分，是指揮旅客安全乘降，發(fā)布重要信息的窗口，對于整個交通運輸?shù)倪\營、管理、安全、服務起著至關(guān)重要的作用。

1 系統(tǒng)介紹

新型數(shù)字可尋址廣播系統(tǒng)主要向旅客播放航班/車次動態(tài)、業(yè)務信息、特別通告和緊急事件等。廣播系統(tǒng)采用人工廣播和自動廣播2種方式，用中文普通話、英語等多種語言實現(xiàn)業(yè)務、宣傳、臨時、緊急、背景音樂資訊的廣播。

系統(tǒng)由業(yè)務廣播和消防廣播2部分組成。正常情況下進行航班、列車或班車到發(fā)信息廣播、專題廣播、編組廣播或其他文字信息語音合成廣播。當有火災或緊急情況時，廣播系統(tǒng)接收到消防廣播的控制信號或音頻時，會自動中斷某些正在廣播的內(nèi)容，把消防廣播音頻切入。在所有的廣播項目中，消防廣播優(yōu)先級最高，可以打斷所有的廣播內(nèi)容。

新型數(shù)字可尋址廣播系統(tǒng)直接受集成平臺控制，所有控制協(xié)議基于TCP/IP協(xié)議，語音數(shù)據(jù)傳輸基于微軟MMS流媒體傳輸協(xié)議，由信息平臺在中控室架設的媒體服務器MEDIA SERVER下發(fā)，控制命令也由接收平臺直接控制。

2 設計要點

1．高保真輸出。充分考察現(xiàn)場的建筑學特點，以旅客候車過程中的每一個細節(jié)為依據(jù)，考慮旅客的視聽感覺，根據(jù)實際情況設計聲場布置圖;在聲場揚聲器安裝位置、數(shù)量、高度、功率等各個環(huán)節(jié)，保證聲音輸出的完美音質(zhì);提高音頻信號傳輸過程中的抗干擾能力。

2．數(shù)字化傳輸。信源通過數(shù)字音頻采集卡進行A/D采樣，打包壓縮為符合TCP/IP網(wǎng)絡傳輸?shù)陌袷剑ＷC系統(tǒng)傳輸過程的高保真性;控制信號全部采用計算機遠程控制。

3．網(wǎng)絡化結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)架構(gòu)在TCP/IP網(wǎng)絡上，綜合監(jiān)控室到各個配線間通過網(wǎng)線或光纖連接;系統(tǒng)所有傳輸信號必須壓縮為符合網(wǎng)絡傳輸?shù)臉藴蕯?shù)據(jù)流。

4．智能化管理。根據(jù)現(xiàn)場噪聲情況進行輸出音量的自動增益，符合人性化管理;自動響應消防廣播的緊急控制輸出，可進行火災情況下的緊急疏散;能實現(xiàn)小區(qū)廣播 (含無線廣播)。

5．應急機制和冗余備份。在廣播綜合監(jiān)控室配置IP應急系統(tǒng)，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障、網(wǎng)絡通信不正常、數(shù)字音頻矩陣大部分或者全部癱瘓時，系統(tǒng)開始工作，起到應急作用。

6．高安全運行。IP應急控制裝置可以保證系統(tǒng)網(wǎng)絡全部中斷情況下，由話筒直接通過功率放大器推動聲場進行臨時播音;功放配置考慮了冗余設計，配置了功放自動檢測模塊及通道切換模塊，自動檢測軟件能在發(fā)現(xiàn)非正常狀態(tài)下進行聲光報警及自動通道退出，并可在非硬件損壞前提下進行軟件自恢復。所有系統(tǒng)設備配置自恢復元器件及自檢軟件，對系統(tǒng)組成設備能進行自動查詢及自動故障、使用記錄。

7．簡捷性維護。系統(tǒng)應設置多種方式參與系統(tǒng)的自動維護，比如各個組成設備的狀態(tài)顯示(空閑、使用、故障)，主要設備 (功率放大器、數(shù)字音頻終端)故障告警及軟件自恢復，設備的熱插拔，日志文件記錄管理等模塊，方便維護人員對設備故障點的定位與故障識別，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供保證。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能

綜合監(jiān)控室放置信源設備、監(jiān)聽設備、操作員終端等，旅服主機房和配線間內(nèi)放置數(shù)字功率放大器、相關(guān)的控制/檢測及切換設備等，綜合監(jiān)控室和配線間之間通過以太網(wǎng)連接，廣播系統(tǒng)單獨組網(wǎng)，系統(tǒng)連接方式分為中心控制室及多個配線間。

交通樞紐站航班、車次、班次運行密度大，間隔時間短，因此對廣播音源的平行數(shù)量提出較高要求，要求同一時刻可滿足64個信源平行播音。數(shù)字可尋址廣播設計應考慮以下功能。

1．64路信源A/D轉(zhuǎn)換、TCP/IP分組包合成功能;具有64路信源多配線間多廣播區(qū)平行廣播功能;具有32路自動語音平行廣播功能。

2．網(wǎng)絡全雙工通信及網(wǎng)管功能。

3．話筒插播、錄音、廣播區(qū)監(jiān)聽功能。

4．漢語、英語及其他語種合成廣播功能。

5．系統(tǒng)設備狀態(tài)自動查詢、檢測、電源保護、電源自動分配、優(yōu)先級訪問控制功能。

6．應急廣播、小區(qū)廣播、消防廣播功能。

7．功率放大器超溫、超載自動告警功能及故障自動備份切換功能。

8．噪聲檢測、輸出音量自動增益功能。

9．防雷保護、輸出電平自動采樣功能。

4 關(guān)鍵點設計

客運專線高速鐵路新型數(shù)字可尋址廣播方案設計過程中有5個關(guān)鍵點，分別是：①信源的優(yōu)先級和用戶權(quán)限定義;②網(wǎng)絡要求及帶寬計算;③功放配置及供電要求;④無線小區(qū)廣播設計方案;⑤消防廣播設計方案。

4.1 信源優(yōu)先級和用戶權(quán)限定義

廣播系統(tǒng)信源有優(yōu)先級之分，消防廣播具有最高優(yōu)先權(quán)。系統(tǒng)優(yōu)先級別由高到低分別為：消防緊急廣播、其他緊急事故廣播、自動多分區(qū)廣播、本地多分區(qū)廣播、本地單分區(qū)廣播、背景音樂。

4.2 網(wǎng)絡要求及帶寬計算

綜合監(jiān)控室和各個配線間之間通過以太網(wǎng)連接，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為數(shù)字音頻信號和數(shù)字控制信號。網(wǎng)絡帶寬的計算方法為：

其中：B為所需要帶寬;C為進行某個信源播音時的帶寬，采用 UDP方式，C基本為常數(shù)128 kb/s;M為極限播音信源數(shù)，即同一時刻用來平行播音的最多信源，一般按照最多設置的廣播信源考慮。比如設置信源數(shù)量為64個，則所要帶寬：B=128 kb/s×64=1024 k×8b/s=8 Mb/s，需要帶寬為8 Mb/s。

4.3 功放配置及供電要求

其中，W為配線間供電總功率;W1為功放主用功率;W2為備用功放總功率;W3為備用功放靜態(tài)功率，W3=W2×10%;B1為數(shù)字功率放大器有效值，常數(shù)90%;B2為開關(guān)電源有效值，常數(shù)90%;W4為配線間其他設備功率，一般為800 W。

其中：P為綜合監(jiān)控室用電功率;WP為廣播系統(tǒng)總功率。

4.4 無線小區(qū)廣播設計方案

小區(qū)廣播可實現(xiàn)某廣播區(qū)的工作人員在該區(qū)域內(nèi)不經(jīng)過綜合監(jiān)控室而對本區(qū)域進行廣播的功能。可采用有線或無線方式。廣播員可以通過有線話筒或無線麥克完成對本區(qū)域的廣播，無線小區(qū)廣播系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 無線小區(qū)廣播系統(tǒng)圖

無線小區(qū)廣播設計應具有以下功能。

1．UHF頻段一拖二單頻雙通道無線MIC。

2．超高頻段 (UHF)傳輸，接收。

3．雙CPU控制，液晶顯示，PLL鎖相技術(shù)，雜訊檢測等。

4．具有64個頻點可調(diào)，易于操作，在同一場合使用多臺且不干擾。

5．系統(tǒng)整個硬件電路由微電腦進行控制，可進行選頻、顯示、靜音鎖定等處理，實現(xiàn)傳統(tǒng)機型不易實現(xiàn)的各項功能。

4.5 消防廣播設計方案

廣播系統(tǒng)通過消防控制器與消防專業(yè)連接，采用干接點方式，控制器通過RS-485總線方式與配線間數(shù)字音頻終端連接，在接收消防告警信號后，通過控制器打開相應的廣播區(qū)進行廣播。干接點既可按照客運廣播設置，也可按照消防分區(qū)設置。如果按照客運廣播設置，需要消防完成與客運廣播的解析，客運廣播只要負責接收消防音頻信號及與廣播區(qū)對應的消防無源干接點信號;如果按照消防分區(qū)設置，需在客運廣播系統(tǒng)處設置消防廣播管理控制器，負責解析消防干接點信號，實現(xiàn)與客運廣播的對應法則，該法則主要通過軟件完成。

5 結(jié)束語

依據(jù)以上方案設計的客運專線高速鐵路車站廣播，能滿足高速鐵路密集車次自動播音的需要。2008年8月1日京津城際北京南站按照此設計方案設計廣播系統(tǒng)，得到成功的運行;2009年石太客運專線太原站、甬臺溫客運專線溫州站都開始投入運營使用，滿足了高速鐵路信息數(shù)字化、網(wǎng)絡化的要求。

［1］王令朝．國外高速鐵路及其標準化理念綜述［R］．北京：中國鐵道科學研究院標準計量研究所．2009.

［2］李軍．京津城際鐵路［J］.軌道交通，2009.

Abstract:As broadcasting system is a key component of information systems in passenger terminals of airports and railway stations，its digitization development is directly related to the achievement of highspeed operation of passenger terminal．This article describes the design cruxes，structure，function，and key points of configuration of digital addressable broadcasting system in the design of transportation hub station．

Key words:Passenger terminals;Digital broadcasting system;Network

孫國民：重慶機場集團有限公司 工程師 401120 重慶

2012-03-27

(責任編輯：諸 紅)