陳 萍，許亮亮，任韶琦

（上海中遠船務(wù)工程有限公司，上海 200231）

船用公共廣播及通用報警系統(tǒng)淺析

陳 萍，許亮亮，任韶琦

（上海中遠船務(wù)工程有限公司，上海 200231）

介紹了公共廣播及通用報警系統(tǒng)的系統(tǒng)組成，重點闡述了船舶及海洋工程項目中該系統(tǒng)各個部分的配置要求。

公共廣播；通用報警；揚聲器

0 引言

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(tǒng)典型的應(yīng)用。公共廣播系統(tǒng)是由統(tǒng)一控制的主機柜和分散在所需覆蓋的區(qū)域中的揚聲器組成的單向通信系統(tǒng)。主機柜是整個系統(tǒng)的核心，主要有聲音輸入設(shè)備、廣播功率放大器、廣播分區(qū)器、報警信號發(fā)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(jīng)廣播功率放大器放大，在所選擇的區(qū)域進行背景音樂播放。但當有緊急事件發(fā)生時，如發(fā)生火災(zāi)時，此時的背景音樂被靜音，緊急播放由報警信號發(fā)生器產(chǎn)生的報警信號。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

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

圖1 系統(tǒng)的基本構(gòu)成

1.1 系統(tǒng)輸入及其控制

為了向公共廣播及通用報警系統(tǒng)提供廣播用的聲頻模擬信號，需要配置信號源設(shè)備，主要包括話筒、遠程尋呼臺、報警信號發(fā)生器、調(diào)諧器和CD播放機等。話筒又稱麥克風(fēng)，是一種將聲信號轉(zhuǎn)成電信號的電聲器件。話筒多是座式或手握式的，還會帶有輔助輸入、音量調(diào)節(jié)和電平指示等功能。為了實現(xiàn)分區(qū)廣播，話筒常和分區(qū)控制鍵組合在一起，構(gòu)成遠程尋呼臺，這也是船上最常見的遙控站。

報警信號發(fā)生器通常安裝在主機柜內(nèi)，它的主要作用是產(chǎn)生不同類型的警笛，作為通用報警的輸入。當發(fā)生突發(fā)事件時，廣播系統(tǒng)就能將這些特殊的警笛發(fā)生出去，起到提醒、警示和引導(dǎo)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(zāi)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(qū)分是何種突發(fā)狀態(tài)。其中，船級社對緊急通用報警的警笛類型有明確的規(guī)定，為標準的七短一長信號向全船人員發(fā)出，提醒并召喚全船人員至緊急集合區(qū)域。其他的報警可以根據(jù)不同的船東要求來分別定義。

分配于船舶不同區(qū)域的報警裝置可以手動觸發(fā)以上各種報警。同時，為實現(xiàn)報警系統(tǒng)的自動化，通用報警系統(tǒng)可以隨時接收火災(zāi)氣體探測系統(tǒng)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(fā)相應(yīng)的報警信號，向全船發(fā)出報警警笛。

公用廣播及通用報警系統(tǒng)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(fā)，需要給系統(tǒng)中所有的信號源以不同的優(yōu)先級，高優(yōu)先級的可以越控低優(yōu)先級的輸入信號。在所有的輸入信號中，應(yīng)急廣播往往設(shè)置為最高優(yōu)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(nèi)通常都配有用于娛樂的有線電視系統(tǒng)，為便于有效收聽到應(yīng)急廣播及報警信息，在這類信息播發(fā)時，娛樂系統(tǒng)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(guān)規(guī)范［1］給出了明確要求，比如，需在應(yīng)急響應(yīng)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(fā)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(qū)域（如DCC房間）配置適用于2類危險區(qū)的設(shè)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(zhuǎn)成聲信號的電聲器件，以實現(xiàn)聲音的再現(xiàn)。揚聲器的主要技術(shù)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(yīng)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(yīng)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［2］對不同區(qū)域的系統(tǒng)聲壓等級有如下要求：

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

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

3）在任何情況下，PAGA系統(tǒng)的最大聲壓等級為120 dB（A）。

為滿足IMO的要求，選擇適當?shù)膿P聲器靈敏度、功率和數(shù)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(guī)律來估算，即：

對于室內(nèi)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(shù)，m2；Q為指向性因數(shù)。

由于計算公式復(fù)雜，且船上揚聲器的數(shù)量多，覆蓋范圍廣，推薦使用專業(yè)的聲學(xué)設(shè)計軟件，對聲場進行模擬分析，選擇出合適的揚聲器數(shù)量及布置位置等相關(guān)參數(shù)。

在選擇揚聲器時，除要考慮揚聲器的以上基本參數(shù)外，仍需根據(jù)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(jù)全船危險區(qū)域劃分圖，依據(jù)危險等級布置相應(yīng)的防爆揚聲器。海洋工程項目中需要和通風(fēng)專業(yè)協(xié)調(diào)，考慮應(yīng)急停止系統(tǒng)的切斷邏輯，所選擇的揚聲器應(yīng)滿足規(guī)范關(guān)于棄船后仍需使用系統(tǒng)設(shè)備（包括公用廣播報警系統(tǒng)）適用于2類危險區(qū)的要求。

對于背景噪音大于85 dB（A）的處所，相關(guān)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(guān)區(qū)域的人，需要對公共廣播及通用報警系統(tǒng)進行分區(qū)設(shè)計?？梢苑譃樯顓^(qū)、工作區(qū)和鉆井區(qū)等。由安裝在主機柜內(nèi)的分區(qū)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(qū)的揚聲器。分區(qū)器同時具有強插功能，以便緊急信號可以向全船廣播。在設(shè)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(qū)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(nèi)置輸出變壓器，用以提升其輸出電壓，成為定壓式系統(tǒng)。定壓式系統(tǒng)的標稱傳輸電壓可以為70 V/100 V/120 V等。相應(yīng)地，典型的廣播揚聲器為定壓式揚聲器，它們是高阻的，有內(nèi)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(guī)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(guī)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(qū)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(tǒng)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(tǒng)同其它系統(tǒng)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：

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(shù)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(tǒng)更可靠地穩(wěn)定運行，相關(guān)船級社對此系統(tǒng)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(tǒng)中所有部件，包括公共廣播主機、分區(qū)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(tǒng)和B系統(tǒng)），且雙套配置的主機柜需分別位于不同的區(qū)域，以防止其中一個機柜的損壞影響另一套系統(tǒng)。在每個廣播服務(wù)器區(qū)同樣需要配置不同子系統(tǒng)的揚聲器。在高背景噪音區(qū)，閃光燈也需雙套配置，且每個揚聲器需要配置用于短路保護的裝置，如熔斷器。

3 結(jié)論

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

［1］國際海事組織.國際海上人命安全公約［S］.2009.

［2］IMO.IMO Res.A 830（19）［S］.1995.

［3］DNV.DNV OFFSHORE STANDARD DNV-OS-A101［S］.2012.

Brief Analysis of Marine Public Address and General Alarm System

Chen Ping，Xu Liang-liang，Ren Shao-qi
（COSCO Shanghai Shipyard Co.，Ltd.，Shanghai 200231，China）

The article presents the public address and general alarm system composition，especially for special requirements of the components of the system in marine and offshore projects.

public address； general alarm； speaker

U675.3

A

10.14141/j.31-1981.2016.04.006

陳萍（1982—），女，本科，研究方向：船舶及海洋工程電力、通導(dǎo)及自動化方面的設(shè)計研究。