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船用公共廣播及通用報警系統淺析
發布日期:2019-5-8   點擊次數:

        上下班準時響起的鈴聲,商場舒緩的背景音樂, 火車站緊急的尋人廣播,這些都是公共廣播系統典型的應用。公共廣播系統是由統一控制的主機柜和分散在所需覆蓋的區域中的揚聲器組成的單向通信 系統。主機柜是整個系統的核心,主要有聲音輸入設備、廣播功率放大器、廣播分區器、報警信號發生器和電源裝置等組成。例如在播放背景音樂時, 通過 CD機讀取背景音樂,經廣播功率放大器放大, 在所選擇的區域進行背景音樂播放。但當有緊急事件發生時,如發生火災時,此時的背景音樂被靜音, 緊急播放由報警信號發生器產生的報警信號。


海洋船舶廣播系統

1 系統構成 


        在船舶及海洋工程中,公共廣播及通用報警系統所需實現的功能和以上類似。系統基本構成如圖 1 所示。

船舶廣播報警系統


1.1 系統輸入及其控制 

        為了向公共廣播及通用報警系統提供廣播用的聲頻模擬信號,需要配置信號源設備,主要包括話筒、遠程尋呼臺、報警信號發生器、調諧器和 CD 播放機等?;巴燦殖坡罌朔?,是一種將聲信號轉成電信號的電聲器件?;巴捕嗍親交蚴治帳降?,還會帶有輔助輸入、音量調節和電平指示等功能。為了實現分區廣播,話筒常和分區控制鍵組合在一起, 構成遠程尋呼臺,這也是船上最常見的??卣?。

        報警信號發生器通常安裝在主機柜內,它的主要作用是產生不同類型的警笛,作為通用報警的輸入。當發生突發事件時,廣播系統就能將這些特殊的警笛發生出去,起到提醒、警示和引導的作用。 

        在船舶和海洋工程中,報警通常分為緊急通用報警、火災報警、可燃氣體泄漏報警和有毒氣體泄漏報警等。每種報警的警笛類型不同,用以方便船上人員區分是何種突發狀態。其中,船級社對緊急通用報警的警笛類型有明確的規定,為標準的七短一長信號向全船人員發出,提醒并召喚全船人員至 緊急集合區域。其他的報警可以根據不同的船東要求來分別定義。 

        分配于船舶不同區域的報警裝置可以手動觸發以上各種報警。同時,為實現報警系統的自動化, 通用報警系統可以隨時接收火災氣體探測系統送出的情況異常信號,如船舶失火、可燃氣體泄漏和有毒氣體泄漏等,并自動觸發相應的報警信號,向全船發出報警警笛。 

        公用廣播及通用報警系統有多種不同的信號源,為了使最緊急的事情在第一時間播發,需要給系統中所有的信號源以不同的優先級,高優先級的可以越控低優先級的輸入信號。在所有的輸入信號中,應急廣播往往設置為最高優先級,其次依次是各種報警信號,最后才是普通廣播及背景音樂等。 由于船上船艙內通常都配有用于娛樂的有線電視系統,為便于有效收聽到應急廣播及報警信息,在這 類信息播發時,娛樂系統的聲音信號會被強制屏蔽。

        對于在哪些處所布置尋呼臺和報警裝置,船舶及海洋工程相關規范給出了明確要求,比如,需在應急響應中心、駕駛室、機控室、壓載控制室、 升降控制室和鉆井控制臺附近配置尋呼臺和報警裝 置。在主要控制站(包括駕駛室、無線電室)、鉆井控制臺附近配置手動觸發通用報警裝置。如安裝在露天甲板處,則需加裝水密箱。在海洋工程項目, 需要考慮在適當區域(如 DCC 房間)配置適用于 2 類危險區的設備。


1.2 揚聲器及廣播功率放大器 

        揚聲器的作用于話筒剛好相反,是一種將電信號轉成聲信號的電聲器件,以實現聲音的再現。揚聲器的主要技術指標有:額定功率、額定輸入電壓、 靈敏度級、最大聲壓等級、頻率響應特性、失真度、 指向特性等。在選擇廣播揚聲器時,需注意揚聲器的頻率響應至少不劣于 0.25 kHz~4 kHz。 

        由于幾個強度不同的聲音同時達到耳朵時,強的聲音會遮蔽弱的聲音,即我們只會聽到(注意到)強的那個聲音。因此,國際海事組織 IMO對不同 區域的系統聲壓等級有如下要求: 

        1)通用報警系統在所有起居處所及正常工作處所均能聽到該系統的報警。內外部報警音響的最小聲壓等級應為 80 dB(A),并應至少高于船舶一般設備操作產生的環境噪聲標準 10 dB(A)。在艙內睡眠位置和艙內盥洗室中的聲壓等級至少為 75 dB(A), 并應高出環境噪聲標準 10 dB(A)。 

        2)廣播系統應能向船員及乘客提供廣播信息, 廣播應急通告的最小聲壓等級應該為:內部處所 75 dB(A),并應至少高于講話干擾標準 20 dB(A); 外部處所 80 dB(A),并應至少高于講話干擾標準 15 dB(A)。 

        3)在任何情況下,PAGA 系統的最大聲壓等級為 120 dB(A)。 為滿足 IMO的要求,選擇適當的揚聲器靈敏 度、功率和數量就顯得尤為重要。 對于室外廣播,其聲壓可按點聲源在自由場的 衰減規律來估算,即:

 Lp=L+10 log P-20 log r 

        對于室內廣播,需考慮房間對聲音的反射及吸 收作用,可用下列公式進行估算: 

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

        由于計算公式復雜,且船上揚聲器的數量多, 覆蓋范圍廣,推薦使用專業的聲學設計軟件,對聲場進行模擬分析,選擇出合適的揚聲器數量及布置位置等相關參數。 

        在選擇揚聲器時,除要考慮揚聲器的以上基本參數外,仍需根據實際安裝位置選擇不同的安裝形式和防護等級的揚聲器。此外,需根據全船危險區域劃分圖,依據危險等級布置相應的防爆揚聲器。 海洋工程項目中需要和通風專業協調,考慮應急停止系統的切斷邏輯,所選擇的揚聲器應滿足規范關于棄船后仍需使用系統設備(包括公用廣播報警系 統)適用于2 類危險區的要求。 

        對于背景噪音大于 85 dB(A)的處所,相關船級 社[1]還要求配備閃光燈作為揚聲器的一種輔助手段,來提示不同類型的報警。 在船舶上及海洋平臺上,同一時間,有的人在工作,有的人在休息。為了不影響無關區域的人, 需要對公共廣播及通用報警系統進行分區設計??? 以分為生活區、工作區和鉆井區等。由安裝在主機柜內的分區器,把輸入的聲頻信號分配到不同的廣 播功率放大器,輸出到不同分區的揚聲器。分區器同時具有強插功能,以便緊急信號可以向全船廣播。 在設計揚聲器的回路時,需要考慮在一個回路中, 只能連接同一個分區的揚聲器。 

        通常,公共廣播信號使用“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。通常廣播功放都內置輸出變壓器,用以提升其輸出電 壓,成為定壓式系統。定壓式系統的標稱傳輸電壓可以為 70 V/100 V/120 V 等。相應地,典型的廣播揚聲器為定壓式揚聲器,它們是高阻的,有內置的用于阻抗變換的線間變壓器。其輸入端也標有 70 V /100 V/120 V 等標示適用電壓規格。配接廣播揚聲器時,不必計算它們的阻抗,只需其適用電壓規格同廣播線路的標稱傳輸電壓相符就可以,但是同一 回路中的揚聲器的總功率不能大于驅動該回路的廣 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展。


1.3 傳輸電纜 

        由于系統采用高壓傳輸,廣播線路一般只需要 普通的雙絞線即可。在選擇雙絞線時,定壓式公共 廣播系統同其它系統一樣,需要考慮線路的損耗。 當傳輸電壓為 100 V,傳輸電纜為銅線,廣播揚聲 器延線路均勻分布,且允許傳輸損耗為 3 dB 時,可 以用以下公式進行估算:


 S=5×L×P 
 式中,S 為電纜截面積,mm2 ;L 為傳輸距離, km;P 為功率,kW。 



2 海洋工程項目特殊要求 


        海洋工程項目的危險系數往往高于普通的船 舶,并且不能及時靠岸維修。為了保證系統更可靠地穩定運行,相關船級社對此系統提出了比普通船 舶更高的要求。 

        以挪威船級社[3]為例,海洋工程項目中要求公共廣播及通用報警系統中所有部件,包括公共廣播主機、分區器、功率放大器、電纜、揚聲器和閃光 燈等,需要提供雙套配置(如 A 系統和 B 系統), 且雙套配置的主機柜需分別位于不同的區域,以防止其中一個機柜的損壞影響另一套系統。在每個廣 播服務器區同樣需要配置不同子系統的揚聲器。在高背景噪音區,閃光燈也需雙套配置,且每個揚聲器需要配置用于短路?;さ淖爸?,如熔斷器。 


3 結論 


        公共廣播及通用報警系統是船舶及海洋工程中的一個重要系統,當有突發意外時,此系統的好壞會影響人員是否快速發現危險的存在,并離開危險處所及正確逃生。因此在設計此系統時,需充分考慮各個因素的影響,以完成最優化的設計。

音之圣推出的 “船舶IP廣播系統方案”

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