船用公共廣播及通用報(bào)警系統(tǒng)淺析

陳 萍，許亮亮，任韶琦

（上海中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司，上海 200231）

船用公共廣播及通用報(bào)警系統(tǒng)淺析

陳 萍，許亮亮，任韶琦

（上海中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司，上海 200231）

介紹了公共廣播及通用報(bào)警系統(tǒng)的系統(tǒng)組成，重點(diǎn)闡述了船舶及海洋工程項(xiàng)目中該系統(tǒng)各個(gè)部分的配置要求。

公共廣播；通用報(bào)警；揚(yáng)聲器

0 引言

上下班準(zhǔn)時(shí)響起的鈴聲，商場(chǎng)舒緩的背景音樂(lè)，火車站緊急的尋人廣播，這些都是公共廣播系統(tǒng)典型的應(yīng)用。公共廣播系統(tǒng)是由統(tǒng)一控制的主機(jī)柜和分散在所需覆蓋的區(qū)域中的揚(yáng)聲器組成的單向通信系統(tǒng)。主機(jī)柜是整個(gè)系統(tǒng)的核心，主要有聲音輸入設(shè)備、廣播功率放大器、廣播分區(qū)器、報(bào)警信號(hào)發(fā)生器和電源裝置等組成。例如在播放背景音樂(lè)時(shí)，通過(guò)CD機(jī)讀取背景音樂(lè)，經(jīng)廣播功率放大器放大，在所選擇的區(qū)域進(jìn)行背景音樂(lè)播放。但當(dāng)有緊急事件發(fā)生時(shí)，如發(fā)生火災(zāi)時(shí)，此時(shí)的背景音樂(lè)被靜音，緊急播放由報(bào)警信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的報(bào)警信號(hào)。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

在船舶及海洋工程中，公共廣播及通用報(bào)警系統(tǒng)所需實(shí)現(xiàn)的功能和以上類似。系統(tǒng)基本構(gòu)成如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)的基本構(gòu)成

1.1 系統(tǒng)輸入及其控制

為了向公共廣播及通用報(bào)警系統(tǒng)提供廣播用的聲頻模擬信號(hào)，需要配置信號(hào)源設(shè)備，主要包括話筒、遠(yuǎn)程尋呼臺(tái)、報(bào)警信號(hào)發(fā)生器、調(diào)諧器和CD播放機(jī)等。話筒又稱麥克風(fēng)，是一種將聲信號(hào)轉(zhuǎn)成電信號(hào)的電聲器件。話筒多是座式或手握式的，還會(huì)帶有輔助輸入、音量調(diào)節(jié)和電平指示等功能。為了實(shí)現(xiàn)分區(qū)廣播，話筒常和分區(qū)控制鍵組合在一起，構(gòu)成遠(yuǎn)程尋呼臺(tái)，這也是船上最常見(jiàn)的遙控站。

報(bào)警信號(hào)發(fā)生器通常安裝在主機(jī)柜內(nèi)，它的主要作用是產(chǎn)生不同類型的警笛，作為通用報(bào)警的輸入。當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，廣播系統(tǒng)就能將這些特殊的警笛發(fā)生出去，起到提醒、警示和引導(dǎo)的作用。

在船舶和海洋工程中，報(bào)警通常分為緊急通用報(bào)警、火災(zāi)報(bào)警、可燃?xì)怏w泄漏報(bào)警和有毒氣體泄漏報(bào)警等。每種報(bào)警的警笛類型不同，用以方便船上人員區(qū)分是何種突發(fā)狀態(tài)。其中，船級(jí)社對(duì)緊急通用報(bào)警的警笛類型有明確的規(guī)定，為標(biāo)準(zhǔn)的七短一長(zhǎng)信號(hào)向全船人員發(fā)出，提醒并召喚全船人員至緊急集合區(qū)域。其他的報(bào)警可以根據(jù)不同的船東要求來(lái)分別定義。

分配于船舶不同區(qū)域的報(bào)警裝置可以手動(dòng)觸發(fā)以上各種報(bào)警。同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)報(bào)警系統(tǒng)的自動(dòng)化，通用報(bào)警系統(tǒng)可以隨時(shí)接收火災(zāi)氣體探測(cè)系統(tǒng)送出的情況異常信號(hào)，如船舶失火、可燃?xì)怏w泄漏和有毒氣體泄漏等，并自動(dòng)觸發(fā)相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，向全船發(fā)出報(bào)警警笛。

公用廣播及通用報(bào)警系統(tǒng)有多種不同的信號(hào)源，為了使最緊急的事情在第一時(shí)間播發(fā)，需要給系統(tǒng)中所有的信號(hào)源以不同的優(yōu)先級(jí)，高優(yōu)先級(jí)的可以越控低優(yōu)先級(jí)的輸入信號(hào)。在所有的輸入信號(hào)中，應(yīng)急廣播往往設(shè)置為最高優(yōu)先級(jí)，其次依次是各種報(bào)警信號(hào)，最后才是普通廣播及背景音樂(lè)等。由于船上船艙內(nèi)通常都配有用于娛樂(lè)的有線電視系統(tǒng)，為便于有效收聽到應(yīng)急廣播及報(bào)警信息，在這類信息播發(fā)時(shí)，娛樂(lè)系統(tǒng)的聲音信號(hào)會(huì)被強(qiáng)制屏蔽。

對(duì)于在哪些處所布置尋呼臺(tái)和報(bào)警裝置，船舶及海洋工程相關(guān)規(guī)范［1］給出了明確要求，比如，需在應(yīng)急響應(yīng)中心、駕駛室、機(jī)控室、壓載控制室、升降控制室和鉆井控制臺(tái)附近配置尋呼臺(tái)和報(bào)警裝置。在主要控制站（包括駕駛室、無(wú)線電室）、鉆井控制臺(tái)附近配置手動(dòng)觸發(fā)通用報(bào)警裝置。如安裝在露天甲板處，則需加裝水密箱。在海洋工程項(xiàng)目，需要考慮在適當(dāng)區(qū)域（如DCC房間）配置適用于2類危險(xiǎn)區(qū)的設(shè)備。

1.2 揚(yáng)聲器及廣播功率放大器

揚(yáng)聲器的作用于話筒剛好相反，是一種將電信號(hào)轉(zhuǎn)成聲信號(hào)的電聲器件，以實(shí)現(xiàn)聲音的再現(xiàn)。揚(yáng)聲器的主要技術(shù)指標(biāo)有：額定功率、額定輸入電壓、靈敏度級(jí)、最大聲壓等級(jí)、頻率響應(yīng)特性、失真度、指向特性等。在選擇廣播揚(yáng)聲器時(shí)，需注意揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)至少不劣于0.25 kHz～4 kHz。

由于幾個(gè)強(qiáng)度不同的聲音同時(shí)達(dá)到耳朵時(shí)，強(qiáng)的聲音會(huì)遮蔽弱的聲音，即我們只會(huì)聽到（注意到）強(qiáng)的那個(gè)聲音。因此，國(guó)際海事組織IMO［2］對(duì)不同區(qū)域的系統(tǒng)聲壓等級(jí)有如下要求：

1）通用報(bào)警系統(tǒng)在所有起居處所及正常工作處所均能聽到該系統(tǒng)的報(bào)警。內(nèi)外部報(bào)警音響的最小聲壓等級(jí)應(yīng)為80 dB（A），并應(yīng)至少高于船舶一般設(shè)備操作產(chǎn)生的環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)10 dB（A）。在艙內(nèi)睡眠位置和艙內(nèi)盥洗室中的聲壓等級(jí)至少為75 dB（A），并應(yīng)高出環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)10 dB（A）。

2）廣播系統(tǒng)應(yīng)能向船員及乘客提供廣播信息，廣播應(yīng)急通告的最小聲壓等級(jí)應(yīng)該為：內(nèi)部處所75 dB（A），并應(yīng)至少高于講話干擾標(biāo)準(zhǔn)20 dB（A）；外部處所80 dB（A），并應(yīng)至少高于講話干擾標(biāo)準(zhǔn)15 dB（A）。

3）在任何情況下，PAGA系統(tǒng)的最大聲壓等級(jí)為120 dB（A）。

為滿足IMO的要求，選擇適當(dāng)?shù)膿P(yáng)聲器靈敏度、功率和數(shù)量就顯得尤為重要。

對(duì)于室外廣播，其聲壓可按點(diǎn)聲源在自由場(chǎng)的衰減規(guī)律來(lái)估算，即：

對(duì)于室內(nèi)廣播，需考慮房間對(duì)聲音的反射及吸收作用，可用下列公式進(jìn)行估算：

式中，Lp為聽音點(diǎn)的聲壓級(jí)，dB；L為揚(yáng)聲器的靈敏度，dB；P為饋給揚(yáng)聲器的電功率，W；r為聽音點(diǎn)與揚(yáng)聲器之間的距離，m；R為房間常數(shù)，m2；Q為指向性因數(shù)。

由于計(jì)算公式復(fù)雜，且船上揚(yáng)聲器的數(shù)量多，覆蓋范圍廣，推薦使用專業(yè)的聲學(xué)設(shè)計(jì)軟件，對(duì)聲場(chǎng)進(jìn)行模擬分析，選擇出合適的揚(yáng)聲器數(shù)量及布置位置等相關(guān)參數(shù)。

在選擇揚(yáng)聲器時(shí)，除要考慮揚(yáng)聲器的以上基本參數(shù)外，仍需根據(jù)實(shí)際安裝位置選擇不同的安裝形式和防護(hù)等級(jí)的揚(yáng)聲器。此外，需根據(jù)全船危險(xiǎn)區(qū)域劃分圖，依據(jù)危險(xiǎn)等級(jí)布置相應(yīng)的防爆揚(yáng)聲器。海洋工程項(xiàng)目中需要和通風(fēng)專業(yè)協(xié)調(diào)，考慮應(yīng)急停止系統(tǒng)的切斷邏輯，所選擇的揚(yáng)聲器應(yīng)滿足規(guī)范關(guān)于棄船后仍需使用系統(tǒng)設(shè)備（包括公用廣播報(bào)警系統(tǒng)）適用于2類危險(xiǎn)區(qū)的要求。

對(duì)于背景噪音大于85 dB（A）的處所，相關(guān)船級(jí)社［1］還要求配備閃光燈作為揚(yáng)聲器的一種輔助手段，來(lái)提示不同類型的報(bào)警。

在船舶上及海洋平臺(tái)上，同一時(shí)間，有的人在工作，有的人在休息。為了不影響無(wú)關(guān)區(qū)域的人，需要對(duì)公共廣播及通用報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)設(shè)計(jì)。可以分為生活區(qū)、工作區(qū)和鉆井區(qū)等。由安裝在主機(jī)柜內(nèi)的分區(qū)器，把輸入的聲頻信號(hào)分配到不同的廣播功率放大器，輸出到不同分區(qū)的揚(yáng)聲器。分區(qū)器同時(shí)具有強(qiáng)插功能，以便緊急信號(hào)可以向全船廣播。在設(shè)計(jì)揚(yáng)聲器的回路時(shí)，需要考慮在一個(gè)回路中，只能連接同一個(gè)分區(qū)的揚(yáng)聲器。

通常，公共廣播信號(hào)使用“高電壓、小電流”的方式傳輸，所以廣播功放需要提供高壓信號(hào)。通常廣播功放都內(nèi)置輸出變壓器，用以提升其輸出電壓，成為定壓式系統(tǒng)。定壓式系統(tǒng)的標(biāo)稱傳輸電壓可以為70 V/100 V/120 V等。相應(yīng)地，典型的廣播揚(yáng)聲器為定壓式揚(yáng)聲器，它們是高阻的，有內(nèi)置的用于阻抗變換的線間變壓器。其輸入端也標(biāo)有70 V/100 V/120 V等標(biāo)示適用電壓規(guī)格。配接廣播揚(yáng)聲器時(shí)，不必計(jì)算它們的阻抗，只需其適用電壓規(guī)格同廣播線路的標(biāo)稱傳輸電壓相符就可以，但是同一回路中的揚(yáng)聲器的總功率不能大于驅(qū)動(dòng)該回路的廣播功率放大器的額定輸出功率，并且需要留有一定的余量用于以后的擴(kuò)展。

1.3 傳輸電纜

由于系統(tǒng)采用高壓傳輸，廣播線路一般只需要普通的雙絞線即可。在選擇雙絞線時(shí)，定壓式公共廣播系統(tǒng)同其它系統(tǒng)一樣，需要考慮線路的損耗。當(dāng)傳輸電壓為100 V，傳輸電纜為銅線，廣播揚(yáng)聲器延線路均勻分布，且允許傳輸損耗為3 dB時(shí)，可以用以下公式進(jìn)行估算：

式中，S為電纜截面積，mm2；L為傳輸距離，km；P為功率，kW。

2 海洋工程項(xiàng)目特殊要求

海洋工程項(xiàng)目的危險(xiǎn)系數(shù)往往高于普通的船舶，并且不能及時(shí)靠岸維修。為了保證系統(tǒng)更可靠地穩(wěn)定運(yùn)行，相關(guān)船級(jí)社對(duì)此系統(tǒng)提出了比普通船舶更高的要求。

以挪威船級(jí)社［3］為例，海洋工程項(xiàng)目中要求公共廣播及通用報(bào)警系統(tǒng)中所有部件，包括公共廣播主機(jī)、分區(qū)器、功率放大器、電纜、揚(yáng)聲器和閃光燈等，需要提供雙套配置（如A系統(tǒng)和B系統(tǒng)），且雙套配置的主機(jī)柜需分別位于不同的區(qū)域，以防止其中一個(gè)機(jī)柜的損壞影響另一套系統(tǒng)。在每個(gè)廣播服務(wù)器區(qū)同樣需要配置不同子系統(tǒng)的揚(yáng)聲器。在高背景噪音區(qū)，閃光燈也需雙套配置，且每個(gè)揚(yáng)聲器需要配置用于短路保護(hù)的裝置，如熔斷器。

3 結(jié)論

公共廣播及通用報(bào)警系統(tǒng)是船舶及海洋工程中的一個(gè)重要系統(tǒng)，當(dāng)有突發(fā)意外時(shí)，此系統(tǒng)的好壞會(huì)影響人員是否快速發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)的存在，并離開危險(xiǎn)處所及正確逃生。因此在設(shè)計(jì)此系統(tǒng)時(shí)，需充分考慮各個(gè)因素的影響，以完成最優(yōu)化的設(shè)計(jì)。

［1］國(guó)際海事組織.國(guó)際海上人命安全公約［S］.2009.

［2］IMO.IMO Res.A 830（19）［S］.1995.

［3］DNV.DNV OFFSHORE STANDARD DNV-OS-A101［S］.2012.

Brief Analysis of Marine Public Address and General Alarm System

Chen Ping，Xu Liang-liang，Ren Shao-qi
（COSCO Shanghai Shipyard Co.，Ltd.，Shanghai 200231，China）

The article presents the public address and general alarm system composition，especially for special requirements of the components of the system in marine and offshore projects.

public address； general alarm； speaker

U675.3

A

10.14141/j.31-1981.2016.04.006

陳萍（1982—），女，本科，研究方向：船舶及海洋工程電力、通導(dǎo)及自動(dòng)化方面的設(shè)計(jì)研究。