专利名称：网络型全数字广播系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于广播系统领域，尤其是涉及ー种网络型全数字广播系统。
背景技术：
目前，比较成熟的以太网音频传输技术主要是CobraNet和EtherSound技术。CobraNet是综合硬件、软件和通信协议为一体的网络音频实时传输技术，它的专利权在美国PeakAudio公司。开发CobraNet的目的之一就是在高速发展的计算机网络平台上找到ー种实时的、稳定的专业音频数据传输的方法，这也是将来专业音频领域发展的
重要方向之一。EtherSound是由Digigram开发的ー种数字音频联网的开放标准,它使用标准的以太网部件，遵循IEEE 802. 3协议；这两种技术各有长短，但与我们想构建的系统都存在
ー些差距。这两种技术都有各自的优势和劣势，根据不同的用途来选择不同的传输技木。一般会议/广播工程设计偏重功能性和扩展性，忽略超短延时的要求，应该使用CobraNet ;现场演出场合偏重超短延时和快速设计安装的需求，忽略复杂的功能和网络管理能力，应该使用EtherSound技术。虽然上述两种比较成熟的以太网音频传输技术各有长短，但这两种技术中，以太网与音频传输技术是单独的，没有一种集网络和音频传输于一体的方案。
发明内容本实用新型要解决的问题是提供ー种广播系统，尤其是ー种网络型全数字广播系统。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种网络型全数字广播系统，包括ー个中心广播系统和多个站点广播系统，所述广播系统包括广播设备和网管終端，其特征在干所述广播设备包括控制盒、语音合成模块、交換机、网络型数字功率放大器和双网口装置，所述控制盒、语音合成模块、网络型数字功率放大器和所述双网口装置均与所述交换机相连，所述中心广播系统和各站点广播系统均通过所述双网口装置与网络连接。所述双网口装置包括网络接ロ、ARM处理器、音频编解码器、串ロ、音频输出和音频输入，所述网络接ロ、ARM处理器和所述音频编解码器依次顺序连接，所述音频编解码器与所述音频输出和音频输入连接，所述串ロ与所述ARM处理器连接，所述双网口装置由外部电源供电模块提供电源。所述网络型数字功率放大器包括电源模块、功放、输出变压器、输出切换板、网络接ロ板及显示控制板，所述电源模块与所述输出切换板连接，所述输出切换板与所述显示控制板连接，所述显示控制板与所述网络接ロ板连接，所述网络接ロ板与所述功放连接，所述功放与所述显示控制板、输出切换板和所述输出变压器连接，所述输出变压器与扬声器连接，所述输出切换板与备用功放机备用级联连接，所述电源模块通过开关和保险与交流电源连接。所述网络型数字功率放大器上设有功放延迟开机控制电路，所述功放延迟开机控制电路包括主电源、辅助电源、网络接ロ板、51-CPU板、继电器和交流输入电源开关，所述交流输入电源开关闭合时，所述辅助电源即向所述网络接ロ板及所述51-CPU板提供电源，所述网络接ロ板延迟一定的时间，通过串ロ向所述51-CPU板发送开机信息，所述51-CPU板控制所述继电器动作，接通所述主电源，向延迟时间到的功放供电。所述输出切换板上设有主备用功放切换电路。所述语音合成模块包括工作指示単元、ARM核心板、网卡芯片、变压器、网络接口和SD卡接ロ，所述工作指示単元与ARM核心板、网卡芯片、变压器和网络接ロ依次顺序连接，所述SD卡与所述ARM核心板连接，所述语音合成模块由外部供电模块提供电源。所述控制盒为网络型控制盒，所述网络型控制盒包括音频及电源板、控制板、键盘板和网络型控制盒接ロ板，所述音频及电源板、控制板和键盘板顺序连接，所述网络型控制盒接ロ板包括应急广播音频输入接ロ、应急广播音频输出接ロ和应急控制接ロ，所述应急广播音频输入接口和音频及电源板连接，应急控制接ロ与控制板连接。所述控制盒为串ロ型控制盒，所述串ロ型控制盒包括音频及电源板、控制板、键盘板和串ロ型控制盒接ロ板，所述音频及电源板、控制板和键盘板顺序连接，所述串ロ型控制盒接ロ板包括广播音频输入接ロ、广播音频输出接ロ、监听输入接ロ、监听输出接ロ、应急控制输入接ロ和应急控制输出接ロ，所述应急广播音频输入接ロ和音频及电源板连接，应急控制输入接ロ与控制板连接。还包括其他接ロ，所述其他接ロ为主控、ATC、时钟、消防和电话广播接口中的ー个或多个接ロ。所述其他接ロ的接ロ类型包括RS422/485接ロ、网络接ロ、输入干接点接ロ、输出干接点接ロ、模拟音频输入接ロ、模拟音频输出接ロ。本实用新型具有的优点和积极效果是1.音频信号采用数字处理，抗干扰能力强2.系统中各设备体积小、重量轻3.系统采用网络连接，便于维护4.系统的扩展性好，无广播区及信号源的限制5.无须外加设备，功放可自动切換、自动延迟开机6.功放的主备用关系任意设置7.系统广播的优先级达65535级，满足所有需求8.系统整体效率高，可达85%以上
图1是本实用新型的广播系统组成框图图2是本实用新型的双网口装置的原理框图
图3是本实用新型的功放延迟开机控制电路的框图图4是本实用新型的主备用功放切换原理框图[0032]图5是本实用新型的网络型数字功率放大器的工作原理框图图6是本实用新型的语音合成模块的原理框图图7是本实用新型的为网络型控制盒实施例的原理框图图8是本实用新型的为串ロ型控制盒实施例的原理框图
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
做进ー步阐述如图1所示，本实用新型提供一种网络型全数字广播系统，包括ー个中心广播系统和多个站点广播系统，所述广播系统包括广播设备和网管終端，其特征在干所述广播设备包括控制盒、语音合成模块、交換机、网络型数字功率 放大器和双网口装置，所述控制盒、语音合成模块、网络型数字功率放大器和所述双网口装置均与所述交换机相连，所述中心广播系统和各站点广播系统均通过所述双网口装置与网络连接。中心广播系统和各个站点广播系统可以独立地自成系统，也可以通过网络连接组成ー个大的系统。双网口装置负责转发相关数据信息，并过滤不需转发的数据信息。所述网管終端包括便携式网管終端和固定式网管终端，便携式网管终端设于各个站点广播系统，固定式网管终端设于中心广播系统。如图2所示，双网口装置包括网络接ロ、ARM处理器、音频编解码器、串ロ、音频输出和音频输入，所述网络接ロ、ARM处理器和所述音频编解码器依次顺序连接，所述音频编解码器与所述音频输出和音频输入连接，所述串ロ与所述ARM处理器连接，所述双网口装置由外部电源供电模块提供电源。通过简单、可控的双网口装置实现了音频技术与网络传输技术的结合。所述双网口装置对音频信号的采样率为44. lkHz/16bit，所述音频编解码器选用带音量及音调控制的芯片，主要用于替代复杂的DSP处理。如图4所示，所述网络型数字功率放大器包括电源模块、功放、输出变压器、输出切換板、网络接ロ板及显示控制板，所述电源模块与所述输出切换板连接，所述输出切换板与所述显示控制板连接，所述显示控制板与所述网络接ロ板连接，所述网络接ロ板与所述功放连接，所述功放与所述显示控制板、输出切换板和所述输出变压器连接，所述输出变压器与扬声器连接，所述输出切换板与备用功放机备用级联连接，所述电源模块通过开关和保险与交流电源连接。所述输出切换板完成功放输出的级联切換、监听采样及电源开关控制等，所述网络接ロ板采用统一的网络接ロ板，完成网络信息的收发处理。所述网络型数字功率放大器里的电源模块为AC/DC开关电源，所述开关电源具有±37V及±15V两组输出，以满足设备需要；所述功放为D类功放，输出音频功率不小于240W;所述输出变压器为环形变压器，功率不小于300W，变比为26. 8 100 ;所述显示控制板包括IXD显示及CPU控制，IXD为122*32点阵，单色；CPU为STC系列主流型号。另外，在功放的前面板还应有操作按钮，进行ー些必要的操作控制。宜选用螺旋飞梭。在ー个广播系统中，一般具有多台功放，若所有功放同时开机，将会对电网造成较大的冲击，因此，要求系统中的功放逐台延迟开机，以减小对电网的冲击。所以，网络型数字功率放大器还包括功放延迟开机控制电路(如图3所示)，所述功放延迟开机控制电路包括主电源、辅助电源、网络接ロ板、51-CPU板、继电器和交流输入电源开关，所述交流输入电源开关闭合时，所述辅助电源(±15V)即向所述网络接ロ板及所述51-CPU板提供电源，所述网络接口板延迟一定的时间，通过串口向所述51-CPU板发送开机信息，所述51-CPU板控制所述继电器动作，接通所述主电源，向延迟时间到的功放供电，使得功放开机，处于功放中的网络接口板根据IP的值确定开机延迟时间，每台功放延迟250毫秒。在广播系统中，主备用设备切换是很重要的功能之一，所以网络型数字功率放大器中的输出切换板上设有主备用功放切换电路(如图5所示)，用以完成当主用功放出现故障时，切换到备用功放。图中，每个功放中有两个继电器，黑点表示继电器的常闭点，白点表示继电器的常开点。当主用功放正常时，两个继电器均处于吸合状态，主用功放靠自身输出驱动扬声器，而备用功放输出则直通到最下一个功放；当主用功放故障时(如图中第二台主用功放所示)，两个继电器均释放，则由备用功放驱动扬声器，同时，断开备用功放与最下一个功放的连接。功放切换的实现方法如下(I)通过网络对备用功放进行设置，设置的内容包括所辖主用功放的数量及各主用功放的编号，其中，编号对应于IP地址的第4字节。系统规定，每台备用功放最少作为I台主用功放的备份，最多可对8台主用功放进行备份。(2)系统运行中，处于备用状态的功放发送监测信息，监测所辖的主用功放状态，当发现某主用功放故障时，自动替代相应主用功放的工作(接收并播放相应的音频数据流)。(3)设备上电时，处于主用状态的功放接收到备用功放的监测信息后，发送相关信息，表示本身的工作状态。处于主用状态的功放通过网络定时发送自身的状态信息，定时间隔为100-500晕秒。功放中，网络接口板通过串口可得到本功放的运行状态。(4)功放的切换有优先级IP值小的功放优先级较高。当然，即使有主用功放故障，但在没有广播时，也无需进行切换。如图6所示，语音合成模块包括工作指示单元、ARM核心板、网卡芯片、变压器、网络接口和SD卡接口，所述工作指示单元与ARM核心板、网卡芯片、变压器和网络接口依次顺序连接，所述SD卡与所述ARM核心板连接，所述语音合成模块由外部供电模块提供电源。该单元可应用于网络型广播系统中，完成语音合成信息播放。如图所示，语音合成门口的核心为ARM核心板，外扩网络接口及SD卡接口。语音合成模块的电源输入为DC12V。语音合成模块的电路主要器件选择ARM核心板为天嵌的核心板，其CPU为S3C2440 (ARM9)。核心板上包含了扩展的FLASH 及 RAM。语音合成模块的电源芯片选用112575及5 乂1117，其中，SPXl117为两片并联。电源监测芯片选用SP706S。语音合成模块其他电路硬件处理(I)电源进入设备后，首先接整流二极管，以防止电源反接。(2)进入设备的电源并联快速抑制二极管，防止浪涌。(3)电路中设置电源监测1C。[0061 ] 语音合成模块软件处理语音合成模块仅用于语音合成的广播，需根据应用目的编写相应的软件。所谓的语音播放，是按时读取SD卡的语音文件，转换成PCM码，通过网络发送编码信息。本广播系统的控制盒对外接口为网络接口，通过网络收发音频信息及控制信息。另外，通过更换控制盒内部的接口板，可以适应串口控制的系统。如图7所示，网络型控制盒包括音频及电源板、控制板、键盘板和网络型控制盒接口板，所述音频及电源板、控制板和键盘板顺序连接，所述网络型控制盒接口板包括应急广播音频输入接口、应急广播音频输出接口和应急控制接口，所述应急广播音频输入接口和音频及电源板连接，应急控制接口与控制板连接。如图8所示，串口型控制盒包括音频及电源板、控制板、键盘板和串口型控制盒接口板，所述音频及电源板、控制板和键盘板顺序连接，所述串口型控制盒接口板包括广播音频输入接口、广播音频输出接口、监听输入接口、监听输出接口、应急控制输入接口和应急控制输出接口，所述应急广播音频输入接口和音频及电源板连接，应急控制输入接口与控制板连接。如图7、8所示，控制盒内部包括4个线路板，其中音频及电源板、控制板、键盘板在两种控制盒中是相同的，所不同的仅仅是接口板。控制盒内各线路板的主要作用如下(I)音频及电源板(以下简称音频板)音频板完成音频信号的放大、音量控制及电源转换等，并包含部分对外接口。(2)控制板控制板主要有核心板、网卡、声卡，还有显示接口，完成控制及显示处理。(3)键盘板主要包括按键电路，向控制板提供按键信号。(4)网络型控制盒接口板用于网络型广播控制盒中。由于网络型广播控制盒的信息交换来自网络，所以，其接口板比较简单，仅包含应急广播的输出、输入及控制。(5)串口型控制盒接口板用于串口型广播控制盒中包含广播音频输出、监听音频输入及应急广播控制等。控制盒功能实现说明(I)话筒及音频放大话筒为鹅颈式，驻极体，通过卡农插座插在控制的面板上，再通过CH2. 54-2插座连接音频板。话筒音频放大电路为两级放大，并在第一级放大电路后并联二极管，以防止音频输出信号过大。(2)音量控制音量控制包括话筒广播音量、线路广播音量及监听音量控制，采用TDA7448芯片，该芯片为6通道，利用其中的3个通道，分别控制话筒、线路及监听的音量，TDA7448芯片的控制接口为i2c。[0085](3)插播音频板中，在音量控制之后设置一个“加法器”，将话筒音频及线路音频相加，可以分别控制话筒及线路的音量实现插播的功能。(4)监听监听芯片选用TDA7052，电路简洁，最大输出功率约1W。(5)音频板上的电源转换在音频板上，将输入的24V电转换为一个+9V及两个+5V，+9V采用7809三端稳压块转换出，供运放及音量控制电路，+9V的电流约20mA ；+5V为两路，一路用TL2575转换出，最大输出电流1A，供监听电路用，监听电路约需350mA(lW);另一路用LM2576转换出，最大输出电流3A，供控制板工作，控制板工作电流约1. 5A。(6)网络与RS422切换网络型广播控制盒输出网络信号，串口型广播控制盒输出RS422信号。为此，在音频板上，设置一个CH2. 54-7插座及一个RJ45插座，这两个插座在线路板上对应连接，而CH2. 54-7插座通过线缆连接控制板。当选择网络时，CH2. 54-7插座连接控制板的网口，其中的信号包括网络收发、连接、速度及3. 3V电源；当选择RS422时，CH2. 54-7插座连接控制板的RS422 口，其中的信号包括RS422的网收发、收发指示及3. 3V电源。(7)核心板核心板是广播控制盒的心脏，运行控制软件，带有LINUX操作系统。核心板为TQ2440V2 (广州天嵌计算机科技有限公司)，4排插针，根据需要连接相应的信号。(8)声卡声卡芯片为UDA1341TS，带AD及DA，通过I2S及L3接口连接核心板。(9)网卡网卡芯片为DM9000，通过数据总线连接核心板。(10)显示屏显示屏为5. 6英寸TFT屏，型号为AT056TN52V. 3，由核心板驱动其显示。(11)控制板上的电源转换控制板的电源来自音频板，为DC5V，最大电流3A。在控制板上，需要转换出3. 3V及显示屏所需的各种电源。3. 3V用LMl117-33转换，考虑到控制板所需电流较大，需要用两片LMl 117-33并联。显示屏需要的电源用MAX8726转换，可以转换出+9. 3V、+15V、_10V等电源，满足显示屏的需要。(12)键盘键盘为单独的一块线路板，采用触摸式轻触键盘，按键处理芯片为ST08B，每个芯片可带8个按键。在键盘板上设置两个ST08B，共16个按键。这16个按键包括10个数字键、线路键、语音键、监听键、全开/全关键、设置键及取消键等。各按键均带灯。[0111]键盘板通过4线电缆与控制板连接，线缆中的信号包括I2C及电源和地。(13)话筒及应急按键话筒按键与应急按键为两个独立的按键，不属于键盘板。这两个按键也连接控制板。当键按下时，光耦导通，CPU识别出按键状态，同时，按键中的灯被点亮。本广播系统还包括用以完成广播系统与其他系统连接的其他接口，所述其他接口是广播系统与其他系统的接口，完成相应的功能，所述其他接口为主控、ATC (自动行车)、时钟、消防和电话广播接口中的一个或多个接口。所述接口类型包括RS422/485接口、网络接口、输入干接点接口、输出干接点接口、模拟音频输入接口、模拟音频输出接口。另外，为了适应噪音探头的应用，接口单元预留电源输出端子。为简化设计，拟将各类接口分开设计，定义为相应的功能单元，并有效减小单元体积。以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
权利要求1.一种网络型全数字广播系统，包括一个中心广播系统和多个站点广播系统，所述广播系统包括广播设备和网管终端，其特征在于所述广播设备包括控制盒、语音合成模块、交换机、网络型数字功率放大器和双网口装置，所述控制盒、语音合成模块、网络型数字功率放大器和所述双网口装置均与所述交换机相连，所述中心广播系统和各站点广播系统均通过所述双网口装置与网络连接。
2.根据权利要求1所述的网络型全数字广播系统，其特征在于所述双网口装置包括网络接口、ARM处理器、音频编解码器、串口、音频输出和音频输入，所述网络接口、ARM处理器和所述音频编解码器依次顺序连接，所述音频编解码器与所述音频输出和音频输入连接，所述串口与所述ARM处理器连接，所述双网口装置由外部电源供电模块提供电源。
3.根据权利要求1所述的网络型全数字广播系统，其特征在于所述网络型数字功率放大器包括电源模块、功放、输出变压器、输出切换板、网络接口板及显示控制板，所述电源模块与所述输出切换板连接，所述输出切换板与所述显示控制板连接，所述显示控制板与所述网络接口板连接，所述网络接口板与所述功放连接，所述功放与所述显示控制板、输出切换板和所述输出变压器连接，所述输出变压器与扬声器连接，所述输出切换板与备用功放机备用级联连接，所述电源模块通过开关和保险与交流电源连接。
4.根据权利要求3所述的网络型全数字广播系统，其特征在于所述网络型数字功率放大器上设有功放延迟开机控制电路，所述功放延迟开机控制电路包括主电源、辅助电源、网络接口板、51-CPU板、继电器和交流输入电源开关，所述交流输入电源开关闭合时，所述辅助电源即向所述网络接口板及所述51-CPU板提供电源，所述网络接口板延迟一定的时间，通过串口向所述51-CPU板发送开机信息，所述51-CPU板控制所述继电器动作，接通所述主电源，向延迟时间到的功放供电。
5.根据权利要求3所述的网络型全数字广播系统，其特征在于所述输出切换板上设有主备用功放切换电路。
6.根据权利要求1所述的网络型全数字广播系统，其特征在于所述语音合成模块包括工作指示单元、ARM核心板、网卡芯片、变压器、网络接口和SD卡接口，所述工作指示单元与ARM核心板、网卡芯片、变压器和网络接口依次顺序连接，所述SD卡与所述ARM核心板连接，所述语音合成模块由外部供电模块提供电源。
7.根据权利要求1所述的网络型全数字广播系统，其特征在于所述控制盒为网络型控制盒，所述网络型控制盒包括音频及电源板、控制板、键盘板和网络型控制盒接口板，所述音频及电源板、控制板和键盘板顺序连接，所述网络型控制盒接口板包括应急广播音频输入接口、应急广播音频输出接口和应急控制接口，所述应急广播音频输入接口和音频及电源板连接，应急控制接口与控制板连接。
8.根据权利要求1所述的网络型全数字广播系统，其特征在于所述控制盒为串口型控制盒，所述串口型控制盒包括音频及电源板、控制板、键盘板和串口型控制盒接口板，所述音频及电源板、控制板和键盘板顺序连接，所述串口型控制盒接口板包括广播音频输入接口、广播音频输出接口、监听输入接口、监听输出接口、应急控制输入接口和应急控制输出接口，所述应急广播音频输入接口和音频及电源板连接，应急控制输入接口与控制板连接。
9.根据权利要求1所述的网络型全数字广播系统，其特征在于还包括其他接口，所述其他接口为主控、ATC、时钟、消防和电话广播接口中的一个或多个接口。
10.根据权利要求9所述的网络型全数字广播系统，其特征在于所述其他接口的接口类型包括RS422/485接口、网络接口、输入干接点接口、输出干接点接口、模拟音频输入接口、模拟音频输出接口。
专利摘要本实用新型提供一种网络型全数字广播系统，包括一个中心广播系统和多个站点广播系统，所述广播系统包括广播设备和网管，所述广播设备包括控制盒、语音合成模块、交换机、网络型数字功率放大器和双网口装置，所述控制盒、语音合成模块、网络型数字功率放大器和双网口装置均与交换机相连，所述中心广播系统和各站点广播系统均通过双网口装置与网络连接。本实用新型的有益效果是系统抗干扰能力强；系统中各设备体积小、重量轻；系统便于维护；系统扩展性好，无广播区及信号源的限制；无须外加设备，功放可自动切换、自动延迟开机；功放的主备用关系任意设置；系统广播的优先级达65535级，满足所有需求；系统整体效率高可达85％以上。
文档编号H04L12/18GK202856758SQ20122050539
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月28日 优先权日2012年9月28日
发明者马新征, 焦奕, 黄伟 申请人:天津市北海通信技术有限公司