网络智能广播系统设计方案wyp.docx
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网络智能广播系统设计方案wyp
煤矿
智能网络音频广播系统
济南新云鹏电气设备有限公司
2010年4月
一、网络音频广播系统概述
网络音频广播系统是一套基于TCP/IP网络的纯数字化音频广播系统。
网络音频广播系统在物理结构上与标准IP网络完全融合，不仅真正实现基于TCP/IP网络的数字化音频的广播、直播、点播，并借助TCP/IP网络的优势，突破了传统模拟广播系统的内容局限、空间局限和功能局限等。
网络音频广播系统不仅能够完全取代传统的模拟音频广播系统功能，更有传统模拟广播所没有的自主交互式功能，为广播的应用提供了更广阔的空间。
在传播内容方面，模拟音频广播系统只能使用和传送由卡座、CD机、麦克风等设备输出的模拟信号，对于大量的、以数字格式存储于网络服务器和各种载体上的音频资源无法直接应用。
网络音频广播系统支持各种模拟音源的数字化转换，同时作为数字化的音频广播系统，直接应用数字格式的音频资源。
当今社会正是以数字化的方向快速发展，越来越多的媒体资源以数字格式存在，随着TCP/IP网络的普及，数字化网络音频广播系统是必然的发展方向。
在应用空间方面，模拟音频广播系统从节目源到发声单元，都需要专用的音频线路连接，受功率和线路的限制，传送距离、发声单元数量都受到很大局限，扩展性不强。
网络音频广播系统融合于TCP/IP网络，直接利用现有TCP/IP网络，无需另行布线，嵌入式的寻址终端设置独立IP地址，可跨网关连接，使发声单元的使用空间随着TCP/IP网络的延伸而无远弗届。
在系统功能方面，模拟音频广播系统的运行平台是一套硬件设备，决定了系统的应用功能和管理功能都是固化的、有限的，诸如点播、任意点对点、任意/无限分区、多任务预设等功能，模拟音频广播系统是无法实现的。
网络音频广播系统的运行平台是系统软件，通过控制网络上的音频流信号，轻松实现任意路径、同一时间多任务的传送，因此应用功能和管理功能是开放的、灵活的，随时按需要进行设置，真正满足实际应用，并能不断扩展。
可见，网络音频广播系统在各个方面均具有明显优势，在学校、机关、企业、工厂、公共场所和高速公路等领域获得广泛应用。
二、煤矿网络音频广播方案设计概述
目前，随着计算机网络技术的迅速普及，信息化已经走向煤矿。
绝大多煤矿不但地面计算机网络普及、软硬件设备齐全，而且很多煤矿都陆续具有了稳定可靠、覆盖矿井上下的工业以太网。
随着科学技术的不断进步和信息化矿山建设步伐的不断加快，井下工业以太网将逐渐得到推广和应用，为建设煤矿井下网络音频广播系统提供了一个网络平台。
当井下发生重特大突发事故时，由地面人员来迅速的通知、全程指挥、引导现场所有受危险人员安全疏散、撤离；地面调度指挥中心工作人员利用麦克风、迅速通过设在重点防护区域的大功率、受话半径大的矿用隔爆兼本安音箱，以扩音喊话的方式对现场进行疏散和疏导，指挥现场人员迅速、有序、安全撤离危险区域，最大程度减少灾害救援过程中的次生影响。
同时在正常情况下，利用本系统，在井下各地播放背景音乐，新闻，宣传报道等，为井下工人提供音乐与安全知识教育，从而提高煤矿安全生产意识，丰富职工的文化生活。
济南新云鹏电气设备有限公司综合考虑到煤矿对网络广播系统的实际要求和特点，从设备的先进性、可靠性、经济性考虑，根据矿区不同的区域，不同的广播功能要求，设计不同的广播实现方式，最后由广播总控制室通过TCP/IP网络平台，根据矿区各个区域，各个时段的不同广播需求，对整个矿区广播系统进行控制和广播。
三、方案设计依据
∙《煤矿安全规程》
∙《煤矿设计规范》
∙《爆炸性环境用防爆电气设备本质安全型电路和电气设备要求》
∙《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》GB3836.1-2000
∙《爆炸性环境用防爆电气设备》GB3836.2-2000
∙《矿用一般型电气设备》GB12173一90
∙《煤矿通信、检测、控制用电工电子产品通用技术要求》MT209－90
∙《通用用电设备配电设计规范》GBSOO55一93
四、应用系统组成
1、音频服务器及软件
是以太网广播的控制中心，完成终端管理，音频管理等管理功能，为各多功能网络终端，终端工作站提供数据交接服务，为各网络终端提供定时播放和实时广播控制服务。
系统服务器软件是系统的核心，完成终端管理、权限管理等管理功能，为各采播工作站及领导工作站提供数据接口服务，为各矿用音箱提供定时播放和实时点播媒体服务，响应各播控键盘的播放请求。
音频节目菜单经过整理编排后，可以通过网络上传至系统服务器，管理员可以通过系统管理软件登录进行修改。
2、采播工作站及软件
采播工作站，作为音源工作站，完成网络电台转播,音频实时采播等主要功能。
采播工作站可以将RealPlayer、MediaPlayer等软件接收的网上电台节目，转换成广播系统的数据格式，对数字网络音频终端设备实时播放，使每一个语音终端都可以收听到网上的节目。
采播工作站可以将传统的音频节目，如磁带、录像带、CD等，通过采集压缩，转换成数字节目存储到系统服务器中，保护资源方便重复利用。
采播工作站可以直接将录音卡座、CD机、MP3播放器、广播接收机、话筒等模拟音频信号，实时采集压缩后直播到各数字网络音频终端设备。
3、领导工作站及软件
领导工作站，完成领导在网上对矿区直播的功能。
各级领导可以在办公室的电脑或者出差携带的笔记本上直接对全校讲话，也可单独对部分区域讲话，只需在网上选择和屏蔽播放区域即可，操作简便，无需广播中心人工干预。
上述设备放置在计算机网络机房内。
广播用麦克风放置在调度指挥中心，地面人员可随时拿起麦克风对井下进行喊话广播。
正常情况下，可在网络机房内通过音频服务器和网络广播软件，向进行现场播放背景音乐或新闻、宣传报道等。
紧急情况下使用麦克风时，将自动中断背景音乐的播放而播放语音喊话广播。
4.传输部分
传输由两个部分组成：
一是工业以太网的数字传输。
利用TCP/IP技术，将压缩后的音频信号以压缩打包方式通过光线至进行的以太网交换机。
二是KXY-127矿用隔爆兼本安型音箱。
KXY-127矿用隔爆兼本安型音箱具有ip地址，能够处理高速网络信号，其采用硬件音频解码，具有自动纠错功能；能保障高保真还原的音频信号；在以太网范围内，任意接入网络广播终端，智能分化，连入本地广播进行功能扩展，KXY-127矿用隔爆兼本安型音箱同时通过专用的通讯电缆将音频信号传输到远端的下及KXY-127矿用隔爆兼本安型音箱，将语音信号放大后发送出去。
5、KXY-127矿用隔爆兼本安型音箱
KXY-127矿用隔爆兼本安型音箱，完成网络音频流的同步接收及音频解压后进行语音信号放大。
基于高性能嵌入式计算机的KXY-127矿用隔爆兼本安型音箱，能够处理高速网络信号，采用硬件音频解码，具有自动纠错功能，高保真音效平衡，保证解码后还原的音频信号具有CD质量，与电脑输出的数码音乐具有完全相同的效果。
工作人员可以在以太网上直接讲话，可以单独对部分区域讲话，直接在网上选择或屏蔽播放区域操作简便，无需人工干预。
KXY-127矿用隔爆兼本安型音箱同时通过专用的通讯电缆将音频信号传输到远端的下及KXY-127矿用隔爆兼本安型音箱，将语音信号放大后发送出去。
五、系统拓扑图：
六、系统设计原则
设计原理
本系统是将广播信号数字化（A/D转换），它是按照一定算法，将模拟音频信号经过采集、量化、编码、压缩后的数字音频文件或者存储在存储器上的数字音频文件，通过网络。
按照传输协议以数据包的形式将音频文件传输到网络广播终端。
然后经过网络广播终端进行D/A转换后还原成音频信号，经过放大后驱动喇叭工作，每个网络广播终端都是一台具有音频编解码和网络传输功能的计算机嵌入式终端，并有自己的独立IP地址，就像局域网内PC组网一样，安找TCP/IP协议进行通信。
数字广播的采样频率为44.1Khz。
16bit的高质量音频压缩格式，而且采用纯数字的传输方式，在制作、处理、传输过程中不会产生噪音积累，引起信噪比下降而导致信号劣化。
主要特点：
（1）信号无损。
音质好：
数字广播从音源的制作到传输全部实现了数字化，网络化，系统信噪比高。
不会在处理、传输等环节产生噪声，从而可以获得比较好的音质，也可以进行立体声传递。
可以完全利用部分矿山企业已建成的井下工业以太网进行语音信号的传输。
（2）扩充性强：
系统理论最大终端无限制，远距离传输没有限制。
在将来的扩容中，无需购买主机设备，只有有网络接口，就可以安装网络广播终端，更无需对线路进行改造，也不需要专门布线，不光光纤还是无线网桥，只要有网络联通就可以传输数字音频广播
（3）可以实现智能广播：
以太网本身就是一套双向网络，在以太网上通过软件可以轻松实现智能广播的定时，寻址，分组等功能。
在网络速度允许的情况下，可以实现多路广播。
因为音频文件是以数据包的方式在网络中传输，所以很容易实现多路广播，把不同的数据包发送到不同的终端
（4）广播方式多种多样：
由于网络广播终端为网络设备，具备灵活的Ip地址设置，因此地面主机可以通过编程来控制设备的ip，以达到控制音箱的效果：
紧急广播：
可以与现有安全监控系统都对接从而实现无人值守的自动广播
网络直播：
可以通过麦克风、现有调度生产电话（井上井下均可）实现多点的、可分配权限网络直播
定点广播：
可以对任意终端进行定点广播
独立广播：
可以独立对某一终端进行广播而不干扰其他终端
每区域可独立广播：
可以同时对几个区域进行广播
全体广播：
可以对所有终端进行定点广播
宣传广播：
可播放背景音乐，领导讲话，语音宣传等
七、系统的功能
1、个性化定时播放
系统的每个音箱因具有独立的IP地址，每个终端可以单独接收服务器的个性化定时播放节目。
2、网络广播
将外接音频（卡座、CD、收音机、话筒等）信号接入采播工作站实时压缩成高音质数据流，通过网络发送广播数据，传送到安装在地点的音箱进行播放。
3、领导网上讲话（直播）
系统支持各级领导网上讲话，领导无需到专门的广播中心，只需要通过办公电脑，便可使用麦克风或现有程控电话分机进行远程寻呼、开会等。
4、语音实时采播（直播）
系统能够将来自其他音源的节目实时采集压缩存储到服务器，并同时转播到指定的接收区域，其中采播源可以是其他商用或自用电台、录音机、卡座、CD播放器、MP3播放器、麦克风等；系统还支持多音源播出，操作人员可以根据需要编排多个广播，如：
上下班音乐铃、背景音乐等，系统同时播出不同音源的数量不受限制。
5、背景音乐
音箱采用硬件音频解码，具有自动纠错功能，高保真音效平衡，保证解码后还原的音频信号具有CD音质，与电脑输出的数码音乐具有完全相同的效果。
通过系统软件设置，可以实现无人值守、设定多个时间播放多首不同曲目的背景音乐。
6、远程控制监控功能
使用控制软件通过网络可以对单个音箱或同时对多个音箱进行音量调节，控制软件具有监听功能，可以随时随地通过网络监听某终端设备的播放内容；同时通过控制软件可以对一个或多个终端设备进行IP寻址、大大减少了维护人员的工作量。
7、定时广播管理
根据广播内容的需要，本系统可实现按小时、星期、年月日编程播放以及按音箱、节目、时间的排序建立一个或者多个定时广播任务，系统将自动执行所有指定的任务，无需人工操作，真正实现无人值守。
8、权限设置
系统可设置各种不同的管理权限，如设立超级管理员、主管领导、查询管理员、控制管理员等，不同权限的管理员可以进行不同的授权操作；另外，也可以对终端设立权限，XX的操作无效。
主控系统采用计算机控制，可视化操作界面，控制界面直观，操作简便，通过中心控制室的操作平台对教室端音箱进行授权管理。
终端广播箱只有在计算机授权后才能进行操作，如频道选择、音量改变等。
9、任意分区自动直播/广播
通过控制软件的设定，对任意一个终端或多个音箱进行自由的区域划分和任意组合，同时各区域可以实现自动播放不同的内容，互不干扰。
10、特定区域单独直播/广播
通过控制软件的设定，对某个特定区域进行个性化广播。
11、选择区域进行临时直播/广播
系统可根据需要选择区域进行临时性广播，如播放紧急通知等。
12、同一时间不同区域不同内容的直播/广播
通过控制软件的设定，可实现同一时间对不同的区域播放不同的内容。
13、点与点，多点对讲功能
在需要对讲的地方安装寻呼话筒，可以实现多种形式对讲，寻呼话筒功能：
对点广播、双向对讲。
14、报警功能
当有报警信号时，指定终端自动播放报警铃声。
八、主要设备
KXY-127矿用隔爆兼本安型音箱
1、产品概述
KXY-127矿用隔爆兼本安型音箱为煤矿、冶金、矿山行业专用音响产品，适用于矿山井下人行道、停车场、休息室，工作面等场所。
该产品采用进口大功率立体声高保真音频功放芯片精心设计，具有音质优美动听、使用寿命长、安全可靠等优点，是矿山井下进行普及安全教育，丰富职工文化生活的理想产品。
2、使用环境条件
a）环境温度：
0℃～+40℃；
b）平均相对湿度：
不大于95%（＋25℃）；
c）大气压力：
80kPa～106kPa；
d）无显著振动和冲击的场合；
e）煤矿井下有甲烷和煤尘爆炸性混合物，但无破坏绝缘的腐蚀性气体的场合。
3、防爆型式及标志
防爆型式：
矿用隔爆兼本安型
防爆标志：
Exd[ib]I
4.主要参数
参数名称
技术指标
电源输入
AC127V
数字音频输入
网络接口:
RJ45、光纤均可（10M/100M自适应）
网络协议:
TCP/IP、UDP
音频格式:
MP3
支持码流:
32K-256K
频带宽度:
20Hz-20KHz
灵敏度:
92dB
额定功率
15W
音量强度
≥85db
重量
﹤20kg
体积
338×312×387mm
九、系统方案设计
根据亭南煤矿的井下实际情况本次设计方案共划分了6个区域，分别是井底区域、东翼轨道区域、109工作区域、西翼变电所区域，406水仓区域，204工作区域和地面区域。
共布置井下39个音箱，其中主音箱8个，副音箱31个，地面音响2个。
具体安装位置详细见附件图纸
十、系统设备清单
序号
设备名称
型号
数量
单位
单价
总价
备注
一、广播中心机房设备
1
网络广播服务器
XYP-GB-FWQ
1
台
2
服务器软件
XYP-GB-SF
1
套
3
广播会议话筒
XYP-GB-HT
2
台
4
网络语音寻址器
XYP-GB-IP
1
台
5
后置功放
XYP-GB-GF
1
台
6
广播机柜
1
台
7
开关量报警器
XYP-GB-KGBJ
1
台
16路
8
电话控制主机
XYP-GB-DHGB
1
台
9
机房UPS电源
1
套
二、井下广播设备
10
网络主音箱
KXY-127
8
套
11
副音箱
KXY-127
31
套
四、线材及配套设备
12
矿用阻燃光缆
1.5
千米
4芯
13
矿用阻燃电缆
2
千米
2芯
14
施工费
15
附件材料
十一、工程施工及验收
一个系统工程的整体质量，不仅取决于设备质量，而且和工程安装施工质量有密切的关系，只有经过工程培训、并且持有相关行业许可证的人员才能进入工程现场，系统工程施工严格按照《设计方案》施工图纸及国家有关标准执行。
系统技术含量高、专业化强，公司将派出专业水平高的技术人员进行施工，同时按照公司技术标准及质量保证体系严格全过程控制工程质量。
1.工程施工安装
人员组织，现场了解，图纸资料熟悉，设计人员进行设计交底，现场人员应具备电气专业施工、安装技能与知识，能在各自的工作岗位上保证工程质量，完成各自的任务，同时现场人员要对用户负责。
管道埋设与管道布线应符合国家现行的《电气装置安装工程施工及验收规范》及综合布线的规定。
导线敷设后应用500V的兆欧表测其对地绝缘电阻应不小于20MΩ，探测器的安装应符合设计图纸和产品使用安装说明上的要求。
系统接地：
中心室至接地体的工作接地在过墙进应穿入坚固的保护套管。
工作接地与保护接地必须分开。
2、.工程验收
工程施工结束后,工程师与用户一起对整个系统的性能进行全面测试,并向用户提交详细的测试报告。
为了方便用户的管理，在工程施工结束后，向用户提供完整的系统文档，包括：
●设计方案；
●系统竣工图；
●测试报告；
●系统操作使用说明书；
●其他有关的设计和施工说明
十二、技术培训、售后服务
我们拥有一套完整的售后服务体系，向用户提供优质及时的售后服务保障：
1、对于工程中安装的所有相关设备、零配件，在保修期内如出现质量问题予以随时免费的更换。
2、保修期：
硬件提供壹年免费保修，终身服务。
3、在本系统与其它系统配合使用时，公司的工程师将赴现场及时解决其它系统与本系统配合时所出现的问题。
对于工程完工后、保修期内出现的系统扩容的情况，我公司将本着用户至上的原则，在扩容施工时只收取相关部分的材料成本费用，有关设计费及施工督导费等不再另计。
4、软件终身免费升级；
5、我公司将负责培训甲方使用人员1-2人，包括：
◆在施工前进行系统及产品培训，以便对系统产品有详细了解。
◆ 在施工过程中进行安装培训，以达到能够独立进行系统安装及维护。
◆ 在工程结束后进行应用培训，使他们能够熟练掌握系统软硬件在各种应用环境中的
使用。
◆用户使用人员发生变化，免费对新来人员进行培训；
6、提供互联网远程软件支持；
7、用户无法自行排除故障，我公司提供及时的现场服务。
8、积极开拓建立各地专门的售后服务中心，各地售后服务中心协助我们完成及时到位的服务，我公司已在全国各地先后陆续设立了分销总代理和售后服务中心，以充分保证用户的利益．
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