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高考廣播系統的設計與實現
發布日期:2019-5-6   點擊次數:

高考廣播系統

1 架構設計 多重考慮

( 1) 系統穩定 + 重中之重

在高考的過程中,會涉及到很多校園廣播的應用,比如統一動員講話、發布緊急通知、英語聽力內容播放等。如果校園廣播由于種種原因而造成了癱瘓,無法正常地完成上述任務,就會影響到考點的整體秩序,關系到高考的成敗。因此,穩定性是必要條件。


( 2) 安全備份 + 雙線廣播

中華人民共和國教育部每年在高考時都會印發通知,關于聽力考試要求,按照教育部辦公廳關于印發《普通高等學校招生全國統一考試英語、日語、俄語聽力考試有關考務要求》的通知( 教考試廳[2008]3) ( 以下簡稱“3 號令”) 執行。其中,第二章《關于聽力考試播放設備及工作人員》即明確要求: 各考點要配備進行聽力考試需要的播放設備及其備用設備。第三章《關于聽力考試期間偶發事件的處理》第三款明確要求: 聽力考試開始時或進行中,放音設備出現故障的,應及時換用備用設備。其他參照本條( 一) 、( 二) 款處理。
針對“3 號令”上述規定,從三方面實現安全備份: 廣播系統方面要實現網絡 + 模擬雙線廣播備份,模擬傳輸方面要實現功率放大器的備份,其他音頻設備也需實現雙重備份。

網絡 + 模擬雙線廣播備份: 隨著校園廣播數字化和網絡化進程的不斷加快,數字網絡廣播因其強大的功能可配性,在教育市場已大范圍普及,為了穩定、安全,也為了做到法規遵從,須同時兼容一套嵌入式的模擬定壓廣播系統。

音之圣給出的方案:IP網絡廣播保障系統

功率放大器備份: 定壓廣播系統中的功率放大器要具備主從備份與切換功能,一旦主功放出現問題時,會自動切換到備用功放。
其他音頻設備備份: 卡座、數字 CD 光盤播放器、數字 FM 調諧器、廣播終端( 揚聲器) 等設備必須至少有一份備份。


( 3) 離線???+ 帶障運行


高考廣播需要具備離線???,即使在斷網或出現其他故障時,作息項也能得到執行,音頻文件也能得到播放。這樣就不會影響高考過程中對于作息、通知和聽力的廣播需求。


( 4) 故障檢測 + 應急預案


高考廣播在運行時,會遇到很多不可預料的問題。因此,需要配置廣播故障檢測器,實時記錄廣播終端工作狀態,當出現問題時,可以通過主控軟件警示用戶或者蜂鳴器報警。同時,要將當前狀態直接推送至管理員的移動設備上,以便隨時掌握情況,并啟動相應的應急預案。


( 5) 音效保證 + 超低延時


音效和語言清晰度的重要性不言而喻,尤其是在高考中播放英語聽力內容時,由于聽的是外語而非母語,如果音效不夠好,語言清晰度不夠高,可能會影響考生的聽力成績。
另外,音頻的延時問題也是要考慮到的,根據哈斯效應,人耳對于超過 50 ms 的延時信號會有明顯的延時感,出現明顯的延時感,會影響到聽力效果。因此,音頻的延時時間必須嚴格控制,越小越好,最好小于 20 ms。
同時,上述所提及的網絡 + 模擬雙線廣播之間的切換、主備功放系統之間的切換也必須考慮到延時問題,最好能夠做到零延時切換。


( 6) 全數字 + 物聯網 + 人工智能先進架構


數字信號有著無可比擬的優勢: 數字信號更易于控制和處理,包括: 均衡、放大、提取、變換、分析、綜合、濾波、識別、合成等; 數字信號控制和處理更加精確,精度和質量更高,也更為直觀; 數字信號能精確地產生結果,模擬信號容易受到溫度、電源電壓、元器件老化等其他不可控因素的影響而產生變化; 數字信號處理速度更快,在最快的集成電路中,單個晶體管的開關時間可以少于 10 ps,這意味著在相同的時間內會產生以億計的結果; 數字信號更加安全,因為可對信號進行加密處理,較模擬信號更為安全。
不僅音頻信號是數字的,控制信號也是數字的,并全數字周邊通信控制。采用數字電路還有眾多好處: 數字式定壓功率放大輸出,減少功耗和干擾; 效率高、體積小、噪音低、動態范圍大; 數字信號直接解碼、放大,音質失真小等。
所有設備都應該是互聯的,而且所有設備都是可感知的,所有狀態都是可反饋,所有設備都是可控制的,構成物聯網,也具備人工智能元素。
支持 B /S 架構、跨平臺系統和移動端( iOS 和安卓) 。
支持云存儲、云計算、大數據,所有信息都可以存儲、調用。


( 7) 多節目源和接收設備支持


由于保密的需要,一般地區和學校在高考中采用卡座來播放磁帶內容。也有一些地區和學校使用 CD 播放器來播放 CD 光盤上的聽力內容,使用FM 調頻方式發射聽力內容,需要數字 FM 調諧器來進行接收。
同時,在考試的過程中,有可能需要插入一些通知,需要用到麥克風。而且,通知的內容可能對于不同的班級并不相同,這時就需要多節目源的支持。
如果使用數字廣播系統來傳輸上述內容,則需要對這些多種模擬節目源進行同步采樣、量化、編碼、壓縮、傳輸,保證消息的即時送達。


( 8) 兼顧更多功能


高考廣播在設計時,不僅要考慮到高考時使用,還要考慮到平時教學的工作,因此必須要兼顧到更多的功能性。
比如: 分區廣播、分組廣播、自動校時、電源時序管理、消防信號支持、呼叫對講、作息管理、定時播放、無線???、晴雨表、季節作息、地圖操作、用戶管理、權限管理、設備管理、文件管理、音頻轉換、數據備份、固件升級( 在線升級) 、講稿模式( TTS 語音轉文字) 、脫機控制( 熱鍵操作) 、輸出監聽、設備級聯等


( 9) 多種音源設備輸入

除了支持卡座、CD、會議麥克風、電腦聲卡( 線路輸入) 、蓮花頭插座( RCA) 等音頻設備輸入外,還需要支持吊裝麥克風、2. 4G 無線麥克風、無線麥克風、藍牙連接等多種音頻設備輸入。


( 10) 超靈敏、遠距離拾音 + DSP 反饋抑制


學校擴聲系統目前存在一些行業難以解決的“痛點問題”: 由于采用單一指向性麥克風,演講者只能在小于幾十度范圍內活動,一旦偏離麥克風拾音的范圍,麥克風就無法拾音; 麥克風的靈敏度低,演講者與麥克風超過 1 m 之后,麥克風也無法拾音; 麥克風、功放和音箱很容易形成正反饋,進而產生嘯叫。
需要采用全指向、高音質、高信噪比電容吊麥,實現超靈敏度遠距離拾音。
同時,需要使用高性能浮點 DSP 算法,進行自動反饋抑制,解決了嘯叫問題,同時進行噪聲抑制、頻率均衡控制,實現高品質音頻的拾取。
而且,對于拾音的內容需要進行均衡處理( 最好進行多極均衡處理) ,以保證擴聲音質。

2 設備配置 精心選擇

( 1) 網絡廣播服務器

主要實現多節目源播放、多路模擬信號同步數字化和傳輸功能。


( 2) 主備功放切換器

支持主功放和備用功放之間無縫切換,在主功放出現問題時,備用功放要在第一時間接管,保證廣播安全。


( 3) 音源設備
鵝頸話筒麥克風,用于發布通知;
數字 CD 播放器,用于播放 CD 光盤內容。

卡座,用于播放磁帶內容。


( 4) 網絡廣播故障檢測器

該設備用于實時記錄網絡廣播終端工作狀態,異常報警。如果發生網絡故障,會在屏幕界面上顯示,同時會通過蜂鳴器報警,如果外接了音箱或喇叭,則會發出更響的聲音,以提醒管理員。同時,能夠將報警信息推送到管理員的移動設備( 手機、平板) 上。


( 5) 網絡廣播終端
擁有離線播放特色功能,當上位機、交換機、路由器、服務器出現任何問題時,它都能夠偵測到,并實現離線、斷網播放,自動執行作息方案。而且,由于擁有大容量存儲功能,因此作息項中的音頻文件即使在斷網的情況下也能夠正常播放,從而不影響學校整體考試工作的進行。
支持雙線廣播,平時可以使用網絡廣播模式,在高考時可以切換至定壓廣播模式。

3 理念入手 防患未然

高考時會涉及到幾十上百個教室,幾千名考生。如果有一點失誤,就會造成一次非常嚴重的教學事故。為了保障考生們考試的順利進行,必須要注意高考廣播的使用。


( 1) 實際演練 考前巡檢

需要學校的技術老師或者由廠商向考點派出專業技術人員,對校園廣播進行多輪實際演練和考前巡檢,做到防患于未然。仔細檢查每一間教室,每一臺機器,確保高考時廣播系統不出故障,做到萬無一失。


( 2) 現場駐守 即時除障

最好由廠商或相關專業機構向學校派駐專業人員,現場值守,萬一發生故障,可以現場解決,貼心服務,?;じ嚦伎嫉愎悴サ陌踩?。


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