淺談廣播系統在水力發電廠中的應用

摘 要：本文介紹了廣播系統的種類和用途，以最高優先級別的應急廣播為例，探討廣播系統在水力發電廠中的應用，并舉例說明應急廣播系統的設計安裝和常見故障處理方法。

關鍵詞：廣播；水力發電廠；應用

0 引言

公共廣播系統是專用于遠距離、大范圍傳輸聲音的電聲音頻系統，廣義上屬于擴聲音響系統的一個分支，是在建筑群內部自成體系的獨立廣播系統。根據建筑結構和生產工作的特點，水力發電廠通常要在生產區域建立獨立的應急廣播系統，以滿足電力生產的業務廣播和應急廣播需要。

1 公共廣播系統分類

按照《公共廣播系統工程技術規范》對公共廣播系統進行分類，分為業務廣播、背景廣播、緊急廣播3個類別。業務廣播針對向全部或部分聽眾告知的日常廣播，如發布通知、語音播報、尋呼等，同時也包括尋人尋物和新聞等服務性廣播的內容；背景廣播用于各種場合的背景音樂、背景音響或環境模擬聲，其作用是渲染不同場合的環境氛圍；緊急廣播是為應對突發公共事件而發布的廣播，通常具有強插廣播的功能，能夠強行覆蓋正在廣播的內容，能夠強行喚醒處于休眠狀態的公共廣播系統發布緊急廣播。

2 公共廣播系統等級劃分

公共廣播系統屬于擴聲音響系統，電聲指標必然是其等級劃分的依據，此外，功能指標也是其等級劃分的重要依據，按照《公共廣播系統工程技術規范》對兩項指標的要求，公共廣播系統的等級劃分如下表：

3 水力發電廠應急廣播系統建設

3.1 設備系統性能指標

3.1.1 聲壓級

聲壓級的單位是分貝，是反映聲音大小、強弱的最基本參量。空氣中參考聲壓一般取為2*10E-5Pa，這是正常人耳能察覺1kHz聲波的最低聲壓值，聲壓級為零分貝，將待測聲壓有效值與參考聲壓的比值取常用對數，再乘以20，即為聲壓級。如某處的聲壓比參考聲壓大100倍，那么該處的聲壓級則為40分貝。根據《公共廣播系統工程技術規范》的指標要求，建議水力發電廠應急廣播系統的聲壓級應不低于86分貝。

3.1.2 頻率特性

反映揚聲器對不同頻率聲波的輻射能力，是在輸入揚聲器的信號電壓恒定不變時，揚聲器輸出聲壓隨輸入信號的頻率變化而變化的規律。人類聽覺的理論聲波范圍在20Hz～20kHz，一般低音揚聲器的頻率范圍在20Hz～3kHz，中音揚聲器的頻率范圍在500Hz～5kHz，高音揚聲器的頻率范圍在2Hz～20kHz，水力發電廠應急廣播系統應選用高音揚聲器。此外，還可考慮額定頻率范圍的不均勻度，也就是輸出電壓幅度的最大值與最小值之比，單位是分貝，普通功放在20Hz～20kHz聲波范圍約為±1dB～±3dB，優質功放在20Hz～20kHz聲波范圍僅約±0.1dB。

3.1.3 信噪比

反映聲音的音質，是放大器輸出的信號電壓與同時輸出的噪聲電壓之比，信噪比越高表示雜音越少，根據《公共廣播系統工程技術規范》的指標要求，建議水力發電廠應急廣播系統的信噪比應不低于70dB，然而，高保真效果的信噪比應在110dB以上。

3.2 設備系統選型

3.2.1 傳統廣播與IP網絡廣播的對比

廣播系統包括模擬廣播、調頻廣播、數控廣播和網絡廣播4種類型，其中，模擬廣播、調頻廣播和數控廣播均屬于傳統廣播。模擬廣播受電壓、功率、阻抗等因素影響，傳輸距離短，頻率低，易受干擾，多路廣播易產生串音，系統擴展性差；調頻廣播會在調制解調器中引入噪聲，且設備老化、頻點偏移會導致信號失真；數控廣播受傳輸方式的控制，只能用分區、分組的方式實現控制，廣播功能缺乏個性化應用。相較而言，網絡廣播以其固有優越性統領當今主流，成為廣泛普及和應用的廣播方式。網絡廣播采用TCP/IP技術，用IP包形式實現音頻信號在網絡（局域網/廣域網）上傳送，形成純數字傳輸的雙向音頻擴聲系統，無需單獨布線，只需將音頻終端接入計算機網絡，安裝使用簡單，擴展靈活方便，解決了傳統廣播系統音質不佳、維護管理復雜，缺乏互動性的瓶頸。因此，建議水力發電廠應急廣播系統采用IP網絡廣播系統。

3.2.2 IP網絡廣播的數據流傳輸

IP網絡數據傳輸的3種方式分別是單播、廣播和組播，單播是主機之間“一對一”的通訊模式，其缺點是占用帶寬大，如果100個客戶機需要相同的數據，則服務器需要逐一傳送，重復100次相同的工作；廣播是主機之間“一對所有”的通訊模式，缺點是無法向不同客戶提供個性化和多樣化的服務，但由于無需路徑選擇，所以網絡建設成本低廉；組播是主機之間“一對一組”的通訊模式，缺點是沒有糾錯機制，但可以通過一定的容錯機制進行彌補。由于IP網絡廣播屬于大數據網絡應用，一般采用“單播+組播”的通訊方式，用單播方式傳遞數據量小的同步控制命令，提高可靠性和穩定性；用組播方式傳遞廣播語音數據流，提高帶寬效率。

3.3 水力發電廠泄洪廣播告警系統的應用實例

3.3.1 系統的功能用途

泄洪廣播告警系統屬于緊急廣播范疇，主要針對水庫調度工作，用于對水庫大壩上、下游水位和水流的突然變化提前發布通知，提醒電站周邊相關區域的全體人員注意人身和物品安全，及時撤離至安全區域。

3.3.2 系統設計與配置

泄洪廣播告警宜采用戶外無線IP網絡廣播系統，應根據現場地形地貌特點和廣播覆蓋需求規劃站點，確定站點的位置和數量。由于IP網絡廣播具有強大的系統擴展性能，現以9個站點為例構建系統，設計系統架構如圖1所示：

按照系統架構規劃獨立組建局域網，可通過無線網橋設備實現TCP/IP網絡數據傳輸，保證系統設備實時穩定在線，還可通過管理軟件監控設備狀態，系統網絡拓撲圖及IP地址分配如圖2所示，其中，無線網橋的傳輸距離與其功率有關，綜合考慮建設成本，如有站點距離超出無線網橋的傳輸距離，可采用中繼方式（如圖2的站點7）。

站點設備主要由太陽能電池板、免維護電池、無線通信模塊、無線收擴機和揚聲器構成，具體接線如圖3所示。太陽能發電系統應支持互聯網接入計算機監控，實現遠程狀態查看和參數設置。另外，各站點應能通過主機配置實現單點廣播、分組廣播、全體廣播、自動定時廣播功能。

3.3.3 安裝注意事項

機柜內的設備安裝應綜合考慮設備重量、設備取電、操作使用等因素，一般將較重的功放設備放置機柜最底層，向上依次為電源時序器、音源設備、系統主機、工控機/控制面板，應使用托條或托板支撐設備，不能只用螺絲固定面板，否則會導致設備面板變形，且設備運行不安全。此外，各設備之間至少保持1～2cm間隔供通風散熱。由于雷電及電氣干擾會對廣播系統形成惡劣影響，造成交流噪聲和設備芯片老化甚至燒焦，因此，室內/室外廣播設備、機柜必須設專用地線接至接地裝置，且接地電阻不大于4歐姆。

3.3.4 常見故障處理

關于音效異常的檢查處理：一是檢查音頻通路是否連接不良，某段音頻線的連接不良均能導致播放異常或完全無聲；二是檢查聲卡是否錯誤，在系統服務器或遠程客戶端上實時喊話，模擬音源的采集通過系統服務器或客戶端電腦的聲卡進行，若計算機聲卡沒有安裝、聲卡驅動程序錯誤、多聲卡選擇錯誤、聲卡軟件選項錯誤，則可能出現采集外接音源音質差、斷續、無聲等音效異常情況，此時，應按照聲卡設備說明，確保硬件安裝、驅動程序、軟件設置等正確無誤。

關于設備不通電的檢查處理：一是測量輸入電壓是否與額定輸入電壓一致，判斷是否存在高壓電擊損壞；二是檢查電源座的保險絲是否熔斷，將燒壞的保險進行換新處理，此時若再次燒保險，則可能設備內部存在過流短路現象，應及時將設備返廠檢查處理。

關于站點無音頻輸出的檢查處理：檢查網絡適配器至功放設備的信號線是否存在松動或錯接線的現象。

參考文獻

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[2]王鷗，俞磊.淺談EAM系統在水力發電廠的應用和推廣[A].2004年發電企業資產管理（EAM）技術研討會[C].2012：156.

（作者單位：龍灘水力發電廠）