淺談廣播系統(tǒng)在水力發(fā)電廠中的應(yīng)用

摘 要：本文介紹了廣播系統(tǒng)的種類(lèi)和用途，以最高優(yōu)先級(jí)別的應(yīng)急廣播為例，探討廣播系統(tǒng)在水力發(fā)電廠中的應(yīng)用，并舉例說(shuō)明應(yīng)急廣播系統(tǒng)的設(shè)計(jì)安裝和常見(jiàn)故障處理方法。

關(guān)鍵詞：廣播；水力發(fā)電廠；應(yīng)用

0 引言

公共廣播系統(tǒng)是專(zhuān)用于遠(yuǎn)距離、大范圍傳輸聲音的電聲音頻系統(tǒng)，廣義上屬于擴(kuò)聲音響系統(tǒng)的一個(gè)分支，是在建筑群內(nèi)部自成體系的獨(dú)立廣播系統(tǒng)。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工作的特點(diǎn)，水力發(fā)電廠通常要在生產(chǎn)區(qū)域建立獨(dú)立的應(yīng)急廣播系統(tǒng)，以滿(mǎn)足電力生產(chǎn)的業(yè)務(wù)廣播和應(yīng)急廣播需要。

1 公共廣播系統(tǒng)分類(lèi)

按照《公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》對(duì)公共廣播系統(tǒng)進(jìn)行分類(lèi)，分為業(yè)務(wù)廣播、背景廣播、緊急廣播3個(gè)類(lèi)別。業(yè)務(wù)廣播針對(duì)向全部或部分聽(tīng)眾告知的日常廣播，如發(fā)布通知、語(yǔ)音播報(bào)、尋呼等，同時(shí)也包括尋人尋物和新聞等服務(wù)性廣播的內(nèi)容；背景廣播用于各種場(chǎng)合的背景音樂(lè)、背景音響或環(huán)境模擬聲，其作用是渲染不同場(chǎng)合的環(huán)境氛圍；緊急廣播是為應(yīng)對(duì)突發(fā)公共事件而發(fā)布的廣播，通常具有強(qiáng)插廣播的功能，能夠強(qiáng)行覆蓋正在廣播的內(nèi)容，能夠強(qiáng)行喚醒處于休眠狀態(tài)的公共廣播系統(tǒng)發(fā)布緊急廣播。

2 公共廣播系統(tǒng)等級(jí)劃分

公共廣播系統(tǒng)屬于擴(kuò)聲音響系統(tǒng)，電聲指標(biāo)必然是其等級(jí)劃分的依據(jù)，此外，功能指標(biāo)也是其等級(jí)劃分的重要依據(jù)，按照《公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》對(duì)兩項(xiàng)指標(biāo)的要求，公共廣播系統(tǒng)的等級(jí)劃分如下表：

3 水力發(fā)電廠應(yīng)急廣播系統(tǒng)建設(shè)

3.1 設(shè)備系統(tǒng)性能指標(biāo)

3.1.1 聲壓級(jí)

聲壓級(jí)的單位是分貝，是反映聲音大小、強(qiáng)弱的最基本參量?？諝庵袇⒖悸晧阂话闳?*10E-5Pa，這是正常人耳能察覺(jué)1kHz聲波的最低聲壓值，聲壓級(jí)為零分貝，將待測(cè)聲壓有效值與參考聲壓的比值取常用對(duì)數(shù)，再乘以20，即為聲壓級(jí)。如某處的聲壓比參考聲壓大100倍，那么該處的聲壓級(jí)則為40分貝。根據(jù)《公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》的指標(biāo)要求，建議水力發(fā)電廠應(yīng)急廣播系統(tǒng)的聲壓級(jí)應(yīng)不低于86分貝。

3.1.2 頻率特性

反映揚(yáng)聲器對(duì)不同頻率聲波的輻射能力，是在輸入揚(yáng)聲器的信號(hào)電壓恒定不變時(shí)，揚(yáng)聲器輸出聲壓隨輸入信號(hào)的頻率變化而變化的規(guī)律。人類(lèi)聽(tīng)覺(jué)的理論聲波范圍在20Hz～20kHz，一般低音揚(yáng)聲器的頻率范圍在20Hz～3kHz，中音揚(yáng)聲器的頻率范圍在500Hz～5kHz，高音揚(yáng)聲器的頻率范圍在2Hz～20kHz，水力發(fā)電廠應(yīng)急廣播系統(tǒng)應(yīng)選用高音揚(yáng)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(yōu)質(zhì)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(zhì)，是放大器輸出的信號(hào)電壓與同時(shí)輸出的噪聲電壓之比，信噪比越高表示雜音越少，根據(jù)《公共廣播系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》的指標(biāo)要求，建議水力發(fā)電廠應(yīng)急廣播系統(tǒng)的信噪比應(yīng)不低于70dB，然而，高保真效果的信噪比應(yīng)在110dB以上。

3.2 設(shè)備系統(tǒng)選型

3.2.1 傳統(tǒng)廣播與IP網(wǎng)絡(luò)廣播的對(duì)比

廣播系統(tǒng)包括模擬廣播、調(diào)頻廣播、數(shù)控廣播和網(wǎng)絡(luò)廣播4種類(lèi)型，其中，模擬廣播、調(diào)頻廣播和數(shù)控廣播均屬于傳統(tǒng)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(chǎn)生串音，系統(tǒng)擴(kuò)展性差；調(diào)頻廣播會(huì)在調(diào)制解調(diào)器中引入噪聲，且設(shè)備老化、頻點(diǎn)偏移會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真；數(shù)控廣播受傳輸方式的控制，只能用分區(qū)、分組的方式實(shí)現(xiàn)控制，廣播功能缺乏個(gè)性化應(yīng)用。相較而言，網(wǎng)絡(luò)廣播以其固有優(yōu)越性統(tǒng)領(lǐng)當(dāng)今主流，成為廣泛普及和應(yīng)用的廣播方式。網(wǎng)絡(luò)廣播采用TCP/IP技術(shù)，用IP包形式實(shí)現(xiàn)音頻信號(hào)在網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)/廣域網(wǎng)）上傳送，形成純數(shù)字傳輸?shù)碾p向音頻擴(kuò)聲系統(tǒng)，無(wú)需單獨(dú)布線，只需將音頻終端接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，安裝使用簡(jiǎn)單，擴(kuò)展靈活方便，解決了傳統(tǒng)廣播系統(tǒng)音質(zhì)不佳、維護(hù)管理復(fù)雜，缺乏互動(dòng)性的瓶頸。因此，建議水力發(fā)電廠應(yīng)急廣播系統(tǒng)采用IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)。

3.2.2 IP網(wǎng)絡(luò)廣播的數(shù)據(jù)流傳輸

IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)?種方式分別是單播、廣播和組播，單播是主機(jī)之間“一對(duì)一”的通訊模式，其缺點(diǎn)是占用帶寬大，如果100個(gè)客戶(hù)機(jī)需要相同的數(shù)據(jù)，則服務(wù)器需要逐一傳送，重復(fù)100次相同的工作；廣播是主機(jī)之間“一對(duì)所有”的通訊模式，缺點(diǎn)是無(wú)法向不同客戶(hù)提供個(gè)性化和多樣化的服務(wù)，但由于無(wú)需路徑選擇，所以網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本低廉；組播是主機(jī)之間“一對(duì)一組”的通訊模式，缺點(diǎn)是沒(méi)有糾錯(cuò)機(jī)制，但可以通過(guò)一定的容錯(cuò)機(jī)制進(jìn)行彌補(bǔ)。由于IP網(wǎng)絡(luò)廣播屬于大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，一般采用“單播+組播”的通訊方式，用單播方式傳遞數(shù)據(jù)量小的同步控制命令，提高可靠性和穩(wěn)定性；用組播方式傳遞廣播語(yǔ)音數(shù)據(jù)流，提高帶寬效率。

3.3 水力發(fā)電廠泄洪廣播告警系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例

3.3.1 系統(tǒng)的功能用途

泄洪廣播告警系統(tǒng)屬于緊急廣播范疇，主要針對(duì)水庫(kù)調(diào)度工作，用于對(duì)水庫(kù)大壩上、下游水位和水流的突然變化提前發(fā)布通知，提醒電站周邊相關(guān)區(qū)域的全體人員注意人身和物品安全，及時(shí)撤離至安全區(qū)域。

3.3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與配置

泄洪廣播告警宜采用戶(hù)外無(wú)線IP網(wǎng)絡(luò)廣播系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形地貌特點(diǎn)和廣播覆蓋需求規(guī)劃站點(diǎn)，確定站點(diǎn)的位置和數(shù)量。由于IP網(wǎng)絡(luò)廣播具有強(qiáng)大的系統(tǒng)擴(kuò)展性能，現(xiàn)以9個(gè)站點(diǎn)為例構(gòu)建系統(tǒng)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示：

按照系統(tǒng)架構(gòu)規(guī)劃獨(dú)立組建局域網(wǎng)，可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋設(shè)備實(shí)現(xiàn)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，保證系統(tǒng)設(shè)備實(shí)時(shí)穩(wěn)定在線，還可通過(guò)管理軟件監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D及IP地址分配如圖2所示，其中，無(wú)線網(wǎng)橋的傳輸距離與其功率有關(guān)，綜合考慮建設(shè)成本，如有站點(diǎn)距離超出無(wú)線網(wǎng)橋的傳輸距離，可采用中繼方式（如圖2的站點(diǎn)7）。

站點(diǎn)設(shè)備主要由太陽(yáng)能電池板、免維護(hù)電池、無(wú)線通信模塊、無(wú)線收擴(kuò)機(jī)和揚(yáng)聲器構(gòu)成，具體接線如圖3所示。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)支持互聯(lián)網(wǎng)接入計(jì)算機(jī)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程狀態(tài)查看和參數(shù)設(shè)置。另外，各站點(diǎn)應(yīng)能通過(guò)主機(jī)配置實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)廣播、分組廣播、全體廣播、自動(dòng)定時(shí)廣播功能。

3.3.3 安裝注意事項(xiàng)

機(jī)柜內(nèi)的設(shè)備安裝應(yīng)綜合考慮設(shè)備重量、設(shè)備取電、操作使用等因素，一般將較重的功放設(shè)備放置機(jī)柜最底層，向上依次為電源時(shí)序器、音源設(shè)備、系統(tǒng)主機(jī)、工控機(jī)/控制面板，應(yīng)使用托條或托板支撐設(shè)備，不能只用螺絲固定面板，否則會(huì)導(dǎo)致設(shè)備面板變形，且設(shè)備運(yùn)行不安全。此外，各設(shè)備之間至少保持1～2cm間隔供通風(fēng)散熱。由于雷電及電氣干擾會(huì)對(duì)廣播系統(tǒng)形成惡劣影響，造成交流噪聲和設(shè)備芯片老化甚至燒焦，因此，室內(nèi)/室外廣播設(shè)備、機(jī)柜必須設(shè)專(zhuān)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(jiàn)故障處理

關(guān)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(dǎo)致播放異?；蛲耆珶o(wú)聲；二是檢查聲卡是否錯(cuò)誤，在系統(tǒng)服務(wù)器或遠(yuǎn)程客戶(hù)端上實(shí)時(shí)喊話(huà)，模擬音源的采集通過(guò)系統(tǒng)服務(wù)器或客戶(hù)端電腦的聲卡進(jìn)行，若計(jì)算機(jī)聲卡沒(méi)有安裝、聲卡驅(qū)動(dòng)程序錯(cuò)誤、多聲卡選擇錯(cuò)誤、聲卡軟件選項(xiàng)錯(cuò)誤，則可能出現(xiàn)采集外接音源音質(zhì)差、斷續(xù)、無(wú)聲等音效異常情況，此時(shí)，應(yīng)按照聲卡設(shè)備說(shuō)明，確保硬件安裝、驅(qū)動(dòng)程序、軟件設(shè)置等正確無(wú)誤。

關(guān)于設(shè)備不通電的檢查處理：一是測(cè)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(xiǎn)絲是否熔斷，將燒壞的保險(xiǎn)進(jìn)行換新處理，此時(shí)若再次燒保險(xiǎn)，則可能設(shè)備內(nèi)部存在過(guò)流短路現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)將設(shè)備返廠檢查處理。

關(guān)于站點(diǎn)無(wú)音頻輸出的檢查處理：檢查網(wǎng)絡(luò)適配器至功放設(shè)備的信號(hào)線是否存在松動(dòng)或錯(cuò)接線的現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)

[1]龍紅建.淺談二灘水電站地下廠房廣播系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].北京電力高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2010，（29）：91.

[2]王鷗，俞磊.淺談EAM系統(tǒng)在水力發(fā)電廠的應(yīng)用和推廣[A].2004年發(fā)電企業(yè)資產(chǎn)管理（EAM）技術(shù)研討會(huì)[C].2012：156.

（作者單位：龍灘水力發(fā)電廠）