校園數字IP廣播系統解決方案

1.1 設計理念

隨著教育信息化建設進程越來越深入，數字網絡越來越多的進入校園教學、生活和管理的方方面面，傳統的模擬校園廣播系統在應用模式，配套功能等方面都趨于落后和淘汰，遠遠不能達到現代校園數字化，網絡化建設的需求。

此方案采用當今世界廣泛使用的TCP/IP網絡技術, 將音頻信號以標準IP包形式在局域網和廣域網上進行傳送，是一套純數字傳輸的雙向音頻擴聲系統。徹底解決了傳統廣播系統存在的音質不佳，維護管理復雜，缺乏互動性等問題。該系統設備使用簡單，安裝擴展方便，只需將音頻終端接入計算機網絡即可構成功能強大的數字化廣播系統，每個接入點無需單獨布線，真正實現計算機網絡、數字視頻監控、公共廣播的多網合一。

IP網絡廣播系統是完全不同于傳統廣播系統、調頻尋址廣播系統和數控廣播系統的產品，多方面體現了顯著的優越性：

功能方面：可獨立控制每個終端播放不同的內容。不僅能夠完全實現傳統廣播系統的功能(如：定時打鈴、分區播放、消防報警等)，而且還具備終端自由點播、終端間雙向對講等功能；

傳輸方面：音頻傳輸距離無限延伸，可運行在跨網關的局域網和Internet網上，支持大范圍的重要型應用，從主校區到分校區集中控制廣播，從總部到各個分部的同聲廣播，實現快速、可靠的信息溝通；

音質方面：終端輸出音質接近CD級(44.1K, 16bit), 滿足對聲音質量要求較高的場合，如高考、大學四六級考試聽力播放，及教室里的日常外語聽力訓練，每個發音都可以清晰可辨，不再為含混不清的聲音所困擾；

可靠性方面：服務器(Windows操作系統)與IP網絡主控機(嵌入式操作系統)提供雙重保險，如一方故障，另一方可接管所有終端，確保系統基本功能正常運行。主控機與終端均采用工業級芯片，全天24小時工作，完全不受病毒侵擾。借助于成熟的以太網絡硬件，整套系統無需額外的線路維護。

1.2 設計思想

嚴格按照GJ/T16-92《民用建筑電器設計范》（摘錄）作為設計依據，結合貴方的需求，用最佳設計方案體現最高的性能價格比，使系統的功能和指標達到國內同類型系統的先進行列，是我們的總體設計思想。具體體現在以下幾個方面：

    (a) 先進性和可擴展性

    (b) 科學性和規范性

    執行的主要規范內容包括：

1． GBJ-89 《民用建筑電纜電視系統工程技術規范》

2． GJ/T16-92《民用建筑電器設計規范》

3． GB 50168-92《電氣裝置安裝工程電纜線路施工驗收規范》

4． GB 50254-96《電氣裝置安裝工程底低壓電器施工驗收規范》

5． JGJ/T16-92《民用建設電氣設計規范》

    (c) 安全性和可靠性

     (d)音質優化

在設計IP數字廣播系統工程項目的時候，嚴格遵循對IP數字廣播系統工程項目各個場地的具體技術要求，同時參照國家有關聲學標準，按照場地的實際情況和使用功能要求，進行IP數字廣播系統的設計和設備配置，使系統的設計技術標準規范、設備標準規范、工程標準規范完全符合國家有關條例及規范。

1.3 功能介紹

根據客戶需求設計的本校園廣播系統，是集公共廣播，語音教學，緊急通訊，背景音樂于一體的一套基于以太網系統為平臺運行的實現全數字音頻無損傳輸的數字廣播系統，在有網絡條件的環境下，無需布設專用的音頻和控制總線，輕松快速的組建一套先進的數字化廣播系統。本系統擴展性強，節省系統安裝的施工量，保護了現有建筑物的美觀，為以后維護及管理提供了方便。

本系統應用于校園廣播時，廣播中心對全校進行語音教學、發生緊急情況時能進行應急廣播通知，空閑時能播放背景音樂等。真正做到一線多用，簡單高效，為方便教學生活，提高學習和工作效率，提供了高科技的數字設備解決方案。

1.4 設計原則

1．先進性

本系統除了達到大型企業對廣播系統的要求外，在設計方案時充分考慮了系統的先進性。本系統的音頻傳送全采用無損的數字編解碼，高保真CD音質的信號遠距離以太網傳輸，解決模擬信號傳輸時易受外部信號源的干擾，產生信號失真及噪聲。網絡音頻終端的硬件采用64位ARM內核高速嵌入式微處理器，自舉知識產權的IP　AUDIO音頻處理技術確保音頻傳輸的實時性，高保真。同時加上同樣自主知識產權的網絡音頻回音智能消除技術，從而使進行雙工對講時無任何回音。

主控設備采用雙主控系統，系統軟件＋系統主控機組成。當任何一系統發生故障時，備用的主控系統可以最短的時間內進行系統自動切換。確保不影響廣播系統的正常工作。

2．易維護性

系統設備全選用國標產品，硬件設備盡量采用標準的模塊化產品，用標準化的網絡接口，軟件要求使用簡單，易用，人機界面友好。

3．易升級和擴展

當系統需增加廣播分區的數量，只需對軟件進行設置，增加對應的終端設備并接入網絡即可，不需要重新工程施工及增加系統設備。

4．低施工強度

由于室內大范圍的施工會給現有的建筑物進行不必要的破壞，影響整體建筑的美觀。本系統只要在有網絡的地方，可以將系統設備輕松接入，不需重新布一根線，動一處建筑施工。

5．系統穩定性

1.5 系統功能

1.涵蓋傳統廣播系統所有功能

包括自動打鈴、課間音樂播放、校領導講話、播送通知和轉播電臺節目等

2.系統基于IP網絡，遵循TCP/IP協議

一線多用，充分利用校園網絡資源，避免重復架設線路，有以太網接口的地方就可以接數字廣播終端，真正實現廣播、計算機網絡的多網合一。

3.任意選擇尋呼

通過IP網絡尋呼話筒或網上的任意一臺計算機，能指定全部、局部或單個終端，實現廣播尋呼。工作站軟件還支持跨越Internet的遠程尋呼。

4.自由點播

教師通過遙控器控制分布在每個教室的數字廣播終端完成音頻服務器中數據庫的任意點播。操作簡單方便?？蓮氐住稗饤壣贤庹Z課帶錄音機到教室的教學方法”，教師只需要用遙控器選擇相應的課程內容，按一下播放即可！無需倒帶、換面等繁瑣的操作。

5.實時采播

將外接音頻（卡座、CD、收音機、話筒等）接入音頻服務器實時壓縮成高音質數據流，并通過校園網絡發送廣播數據，安裝在不同教室的數字廣播終端可實時接收并通過自帶音箱進行播放。

6.雙向對講

尋呼話筒與終端之間，終端與終端之間可以實現雙向對講功能。用于日常聯絡和應急通訊。(注:部分型號終端支持對講,客戶可根據需要自由選擇)

7.定時播音

數字廣播終端具有獨立IP地址，可以單獨接收服務器的個性化定時播放節目。教師將需要使用的教材或課件存儲在服務器硬盤上，并使用專門軟件編制播放計劃，系統將按任務計劃實現全自動播出。

8.多路分區播音

系統可設定任意多個組播放制定的音頻節目，或對任意指定的區域進行廣播講話；服務軟件可遠程控制每臺終端的播放內容（劃定區域播放）和音量等。

9.教室音頻擴音

數字廣播終端提供音頻輸入功能。在沒有廣播信號的時候，教學計算機的音頻輸出可接入語音終端，經擴音播出。終端可以根據語音信號的有無，自動切換功放音箱的電源。

10.緊急消防廣播

系統可接入消防報警信號，實現消防聯動，并支持鄰層報警。終端帶強切功能，可控制三線制音控器。

11.音頻素材制作

實現數字素材的錄制、轉換和剪輯。系統服務器可存儲數千小時以上的音樂節目。

12.其他輔助功能

節目監聽，可設任意終端作為監聽器，監聽其他終端的節目廣播內容；

1.6 傳統廣播系統存在的問題

l技術落后，兼容性、擴展性不佳

現有校園廣播基本都是采用模擬傳輸，人工管理的工作方式，系統易受環境干擾，多路廣播時容易產生串音。無法實現數字格式（MP3）音頻文件在終端直接播放，無法與校園網連接，以真正實現音源數字化、播放管理自動化。

        l音質差、功能單一

目前校園廣播設備只能用于廣播體操、眼保健操、廣播通知等少數教學與管理活動，無法滿足現代教育的外語聽力訓練、考試、課間音樂音質要求。

l安裝復雜、維護不便、故障率高

由于定壓有線廣播是嚴格按照阻抗與功率匹配的原則進行配置，往往因一臺變壓器或音箱故障而燒壞功放，影響整個廣播。

l可管理性差、無法進行遠程控制

由于只能以專用播放設備（磁帶、唱片、CD機等）和儲存了MP3文件的計算機作為音源，需要專人在專門地點管理廣播內容，因此無法使用現代技術對廣播音源進行有效管理，更無法進行遠程播放控制，不利于校園廣播系統的靈活應用，造成資源浪費。

l語音教學設備昂貴、使用不便，難以普及

語音教室和多媒體教室，雖然具備很好的教學效果，但是由于其設備昂貴，學校往往只能裝備極少的幾個教室。教師如果需要使用專用教室還需提前預約，在使用過程中還經常會由于學生或設備原因出現諸多故障影響教學進度，因此多數老師還是選擇了使用錄音機來完成語音教學。

l操作麻煩、普通教師無法應用于課堂教學

在我國的許多院校里都已經有了各自獨立的音頻廣播系統，但是多數院校僅將此系統運用于英語聽力考試。由于其音源為錄音帶，因此需要有專人按照各年級老師的要求轉錄編輯，工作效率很低，往往是制作一次節目至少要播上一個禮拜。

1.7 數字IP網絡廣播系統的優勢

l更強的功能

純數字廣播系統，涵蓋了傳統校園廣播系統的所有功能。并實現了音頻點播的功能（AOD）。并充分利用了校園網絡的資源，可隨時隨地獲取網絡上的音頻資源。由于每個終端有獨立的IP地址，因而可以控制任意一個終端播放不同的節目

l更好的音質

由于采用了網絡傳輸技術，使音頻信號無傳輸干擾及失真。采用了MP3壓縮算法占用網絡帶寬低(8k-128k)又能保證音質保真度，經測試采用44.1khz 16bit采樣128kbps速率壓縮 通頻帶(線路輸出)  20-16khz ，失真度 ≤ 3%

l更高的可靠性

校園廣播系統的不穩定因素主要取決傳輸線路的質量，不合理的傳輸線路或造成不穩定甚至燒毀大功率的定壓功率放大器。純數字廣播系統由于借助于成熟的以太網絡通訊技術，每一個終端設備相當于一臺聯入校園網絡的簡易計算機。用戶只需要保證網絡的暢通，無需增加其它的維護。

l更簡單的安裝

安裝簡單。只要教室具備以下三個條件：交流220V插座，標準以太網絡接入插座（RJ45）和擺下數字廣播終端的位置。

1.8 連接拓撲圖