浅谈船闸公共广播系统设计

【摘要】本文根据船闸公共广播系统的特点，结合广播系统的组成原理，分析了系统的各主要部分的配置计算方法、设计要点以及注意事项。

【关键字】船闸公共广播信号源 信号放大处理设备 传输线路 扬声器

中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：

公共广播系统是船闸电气系统中不可缺少的一部份，它具有指挥通航、信息公告、公示、传达重要报警安全信息的综合作用。一般船闸的公共广播系统由信号源、信号放大处理设备、传输线路、扬声器四个部份组成，可以表示成如图1所示的框图。

图1 船闸公共广播系统组成框图

信号源

信号源，顾名思义是指广播信号产生的来源。目前船闸公共广播系统的信号源主要有两类：一是船闸工作人员在船闸运行过程中为指挥通航和操作船闸运行而进行的手动实时广播；二是由各种音响、控制用PLC或上位机所产生的用于信息通告的广播信号

信号放大处理设备

信号放大处理设备的作用是对来自信号源的信号进行处理，去除杂音和杂波，并进行功率放大后，产生音频输出信号并输出。信号放大处理设备由两部分组成，前置放大部分和功率放大部分。

2.1 前置放大部分

前置放大部分是整个船闸公共广播系统的中心，它的作用是对来自信号源的信号进行预处理，将音频信号电平控制在0.5-1.0VRMS之间，从而使信号源的输出电平与功率放大器的输入灵敏度相适应。通过它的作用，实现信号源与功放的阻抗匹配，去除干扰源的杂音，改善信噪比，提高广播系统的稳定度，同时可以弥补声音的缺陷，起到改善音质的作用。

在船闸的公共广播系统中，由于受船闸环境的影响，来自现场的信号源往往夹杂了大量的杂音和干扰，从而影响了信号源的纯度。这些干扰源包括：

来自船舶发动机的噪音

来自船舶汽笛的噪音

来看船舶的广播信号

在复线船闸或是三线船闸中，来自其它船闸的广播信号对本船闸广播的干扰

靠近公路的船闸，可能会受到过往车辆的汽笛、发动机的干扰

上述干扰源的存在，严重影响了信号源的质量，使信号源的信噪比降低，如不进行处理，干扰源将会被功率放大器进一步放大并输出，从而影响广播的质量和效果。因此在船闸的公共广播系统中，必须设置前置放大器，对干扰源进行有效的处理和抑制，并将输出电平钳制在与功率放大器相匹配的范围内。

2.2 功率放大部分

在船闸公共广播系统中，功率放大器是最重要的部件，它的作用是将来自前置放大器输出的信号进行功率放大，并输出足够功率的音频信号，去驱动负载执行。功率放大器最重要的指标是输出功率，选用多大的额定输出功率，应视广播扬声器的总功率而定。

功放的输出功率要求一般按下式计算：

P=K1K2 ΣKi Pi

其中 ：

P 为功放设备的总功率

Pi为分区设备同时广播时最大功率

Ki为第I分区同时需要系数在船闸广播系统中取1.0

K1 为线路衰耗补偿系数 线路衰耗1dB时取1.26线路衰耗2dB时取1.58

K2为老化系数 通常取1.2—1.4

在选用时可先按上式计算出所需的额定功率，再适当留有余量。只要选用的功放的额定输出功率大于或等于广播扬声器的总功率，且馈电压相同，即可满足使用要求。

传输线路

3.1 信号传输方式

选择信号传输方式要根据广播信号的特点来定，船闸公共广播系统的特点是：

广播的区域分布3个部分，分别为上游引航道、下游引航道、闸室

广播区域的各部分对广播的要求各不相同，引航道区域

整个广播区域呈细长条状，区域前后通长约1.5公里，宽度约为30米左右

受闸室水位变化的影响，对闸室内的广播信号要考虑到因为水位升降而产生的空间落差

对复线船闸或是三线船闸而言，因为两者相隔距离较近（通常为80米至100米左右）要考虑相互之间的干扰问题

根据对上述特点的分析，船闸的广播宜采用定压输出的线路，选择输出电平为70V或100V，这样广播信号在通过高压传输时，可以减少线路上的损耗。

3.2 线路及敷设

作为广播系统在传输线路发生火灾时，要能保证引导信号的传输。因此船闸公共广播系统在传输线路和线路敷设方式的选择上均应当采取防火保护措施。信号电缆应选用阻燃电缆并应穿钢管敷设。当确实需要采用明敷时，应在钢管外壁涂刷防火材料进行保护。电缆线径的选择：干线一般选用2.5mm2 导线，支线一般1.5mm2导线。线径的选择一般保证从功放设备的输出至线路上最远的扬声器的线路衰耗不大于1dB。

扬声器

扬声器种类有很多种，因此在选用和位置布置时要充分考虑船闸建筑的地形和地貌，保证声场均匀分布，声压水平能在一定范围内清晰地听到广播，同时符合有关的规定。

4.1扬声器的选择：

扬声器的选择要考虑多种因素：如安装环境、播音种类、应用场合、功率大小等。由于船闸的公共广播都是在室外使用，环境比较潮湿，同时根据前述对广播的技术特点分析来看, 船闸广播的范围区域分散、传输距离远,整个广播区域为细长条状分布,因此比较适宜选用定压式功放的号角喇叭。号角式喇叭不仅有防雨功能，而且具有较大的音量输出，具有很好的指向性，声功率大，适合船闸使用。

4.2 扬声器的位置布置：

扬声器原则上以均匀、分散的原则配置于广播服务区。要保证广播服务区内达到一定的声压级，具有足够的响度和语言清晰度，使范围内的人员都能清楚地听到广播。必须使扬声器的分散程度保证广播服务区的信噪比不小于15dB。

例：船闸公共广播具体设计一例

5.1 功率计算及选择

船闸设计有三套广播系统，集控广播一套，上下闸首分控各一套。其中集控广播负责全闸区域的广播,包括闸室及上下游引航道，共设6只号角喇叭，闸室、上下引桥各2只。上闸首负责闸室和上游引航道区域的广播，设4只号角喇叭，闸室、引桥各2只。下闸室负责闸室和下游引航道区域的广播，设6只号角喇叭，闸室、引桥各4只。扬声器选用15W的号角式喇叭。需要的功放的额定功率如下：

集控广播：

P=K1×K2 ×ΣKi× Pi

=1.26×1.4×6×15×1.0=158.76

分控广播：

P=K1×K2 ×ΣKi× Pi

=1.26×1.4×4×15×1.0=105.84

根据以上计算，考虑到集控广播的传输路径较远,所以可配置功率在200W的定压功放1台，而分控广播传略距离较短,可分别配置120W定压功放2台。

5.2 广播区域分区及号角喇叭定位如图2所示

表1:上闸首广播号角

表2:下闸首广播号角

表3:集控广播号角

结束语

在船闸公共广播系统的设计中，进行科学的管理和规划，合理的选择功率放大器以及号角喇叭功率，并对广播区域进行科学、合理的划分，达到即能满足使用需要，又能节约能源和降低噪音的双重作用。

作者简介：陈拥军，男 （工程师）1997年毕业于扬州大学机电一体化专业，现工作于南京苏润科技发展有限公司。主要从事船闸电气的管理、设计、施工、监理等工作。主持了京杭运河多座船闸的PLC技术改造工作和船闸电气安装工程。设计过多种类型船闸的电气控制系统，如人字门船闸电气控制系统、三角门通闸运行式船闸电气控制系统、滚珠丝杆启闭机电气控制系统、上卧倒门船闸电气控制系统。

作者单位：南京苏润科技发展有限公司

作者简介： 杨林，男 （工程师）2000年毕业于南京理工大学自动化专业，现工作于南京苏润科技发展有限公司。主要从事船闸电气系统的设计、施工、监理等工作。参与设计了三峡船闸、葛洲坝船闸、京杭运河船闸的控制系统设计、制造、调试工作。设计过多种类型船闸的电气控制系统，如人字门船闸电气控制系统、三角门通闸运行式船闸电气控制系统、滚珠丝杆启闭机电气控制系统、上卧倒门船闸电气控制系统。作者单位：南京苏润科技发展有限公司

参考文献

《旅游宾馆项目公共广播音响系统设计》王玉宇智能建筑与城市信息2004.3 59—63，