一种室内智慧生态广播平台设备的制作方法

本实用新型涉及一种应用于应急广播、智能广播、环境媒体、宣传教育、数据监测和智能语音领域中的室内智慧生态广播平台设备技术领域，具体涉及一种室内智慧生态广播平台设备。

背景技术：

近年来，南方雨雪冰冻灾害、“5•12”汶川大地震、西藏“3•14”事件、新疆“7•5”事件、“4•14”玉树地震、“4•20”芦山地震等重大突发公共事件的应急处置中，因广播在及时传达政令、发布信息、引导舆论、稳定人心、协助救灾等方面发挥了不可替代的独特作用，在党和政府与广大人民群众之间，及时架起了一座紧密相连的信息沟通桥梁， 2017年11月15日，国家新闻出版广电总局发布“国家新闻出版广电总局关于印发《全国应急广播体系建设总体规划》的通知，对全国应急广播建设的指导思想、基本原则、建设目标、主要任务、重点项目及保障措施做出了总体规划。

当前各省、市、县都在建设自己的应急广播系统，但在最后一公里终端系统方案解决中，均在推广TS、FM和IP解决方案，即多通道信号接入方案，该方案虽然能提高系统的容灾能力，但未对更多的用户使用场景、突发事件来临时的使用环境以及智能预警做更深入的研究。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种室内智慧生态广播平台设备，提高对更多的用户使用场景、突发事件来临时的使用环境以及智能预警做更深入的研究和使用。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：一种室内智慧生态广播平台设备，包括设备本体，所述设备本体包括锂电池供电模块、220V市电供电模块、主控模块、调频发射模块、外接通道模块、显示控制模块、北斗通信模块、音频功放模块，所有模块的供电均由锂电池供电模块和220V市电供电模块统一自动切换供电，所有模块与主控模块通过CAN总线进行数据通信，所有子模块与主控模块的中央处理器通过串口进行通信。

进一步的，锂电池供电模块由磷酸铁锂电芯和相应的充放电保护电路组成。

进一步的，220V市电供电模块主要由供电防雷放电保护电路、高压脉冲保护电路、220V开关电源、锂电池充电管理电路、PowerPath供电切换电路和嵌入式处理器组成；220V开关电源设置在供电防雷放电保护电路上，供电防雷放电保护电路与锂电池充电管理电路与连接，高压脉冲保护电路与充电管理电路与连接，PowerPath供电切换电路与充电管理电路与连接，各电路均与嵌入式处理器连接

进一步的，调频发射模块由程控DC-DC同步电源子模块、FM调制子模块、FM发射子模块和嵌入式处理器组成，各自模块与嵌入式处理器连接，DC-DC程控电源模块输入端为220V市电供电模块，该模块输出为直流10V-28V可调，其调节方式为改变反馈网络的参数。

进一步的，外接通道模块主要由供电电路、FM接收子模块、TS流接收子模块、IP双向通信子模块、音频检测切换电路、嵌入式处理器和其他扩展通道子模块组成，各自模块与入式处理器连接并且由供电电路供电。

进一步的，显示控制模块由供电子模块、液晶显示子模块、按键子模块、MP3播放子模块、监听子模块和嵌入式处理器组成各模块与嵌入式处理器连接，由供电子模块统一供电。

进一步的，北斗通信模块主要由供电子模块、北斗RDSS基带子模块、北斗收发天线子模块和嵌入式处理器组成各模块与嵌入式处理器连接，由供电子模块统一供电。

进一步的，音频功放模块主要由供电子模块、音效处理子模块、音频放大子模块、检测电路和嵌入式处理器组成，各模块与嵌入式处理器连接，由供电子模块统一供电。

进一步的，供电子模块、话筒及线路输入子模块、对讲子模块、蓝牙子模块、调频接收子模块、语音合成子模块、音频存储子模块，WIFI子模块、GPRS/4G子模块、物联网网关子模块、音频检测切换子模块，各模块与音频检测切换子模块连接由供电子模块统一供电。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

实用新型专利将应急广播终端适配器、物联网网关、FM调频发射、智能语音合成，锂电池在线充放电管理及自动供电切换集成在一台设备当中，在多通道信号接入方面，除了传统的TS、FM和IP通道，该设备还首次加入了DMR数字对讲通道、LORA/NB-IOT物联网通道、北斗卫星传输通道、蓝牙数据及语音通道、WIFI数据及语音通道，提高了应急广播终端设备的集成度、容灾能力、扩展能力，作为一种信息化的基础设施，该终端平台设备主要实现电源供电切换和多通道信号的接入切换及数据的有效传输，其除了发布应急预警信息外，也增加了更多的智能终端应用场景。

附图说明

图1为本实用新型结构示意。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型专利所述的室内智慧生态广播平台硬件采用模块化的设计思路，包括设备本体1，所述设备本体1具体分为锂电池供电模块、220V市电供电模块、主控模块、调频发射模块、外接通道模块、显示控制模块、北斗通信模块、音频功放模块，所有模块的供电均由锂电池供电模块和220V市电供电模块统一自动切换供电，所有模块与主控模块通过CAN总线进行数据通信，所有子模块与主控模块的中央处理器通过串口进行通信，其中各模块工作原理如下：

1、锂电池供电模块由磷酸铁锂电芯和相应的充放电保护电路组成，目的一是为了减轻电池重量，方便应急时设备更换，目的二是为了让电池能在更宽泛的环境温度中使用，增加该设备的容灾能力，目的三是为了让电池工作时提供大电流从而驱动功率负载；

2、220V市电供电模块主要由供电防雷放电保护及高压脉冲保护电路、220V开关电源、锂电池充电管理电路、PowerPath供电切换电路和嵌入式处理器组成，该模块电源输入端为220V市电、36V太阳能板、磷酸铁锂电池输入，输出端统一输出DC直流给其他模块供电，该模块的工作状态、在线充放电管理均由嵌入式处理器进行控制，嵌入式处理器采集该模块各处的电压进行监测，再与主控模块通过CAN总线进行通信、控制和反馈；

3、调频发射模块由程控DC-DC同步电源子模块、FM调制子模块、FM发射子模块和嵌入式处理器组成，DC-DC程控电源模块输入端为220V市电供电模块，该模块输出为直流10V-28V可调，其调节方式为改变反馈网络的参数，采用了256点的数字电位器来调节反馈网络参数，从而达到调节输出电压的目的。可输出线性直流电压为FM发射模块供电，以降低FM发射模块在低功率发射时的功耗，保证在突发事件时电池能有更长的供电时间。FM调制子模块采用RDS发芯片（QN8007）设计成调制电路，输出供给调频发射模块，调频发射模块设计AGC自动增益电路、前级放大电路、末级放大电路、输出滤波电路和负载保护电路，其输出直接供与天馈线系统。DC-DC程控电源子模块、FM调制子模块、FM发射子模块和嵌入式处理器的有效配合，实现了整个调频发射模块的低功耗，高效率，高指标工作，各子模块由嵌入式处理器控制，嵌入式处理器再与主控模块通过CAN总线进行通信、控制和反馈；

4、外接通道模块主要由供电电路、FM接收子模块、TS流接收子模块、IP双向通信子模块、音频检测切换电路、嵌入式处理器和其他扩展通道子模块组成，其中供电电路主要将220V市电供电模块提供的直流电源转换成各种直流电压给该模块下的其他子模块供电，FM接收子模块带RDS功能，能够接收上级下发的带RDS控制信号的FM调频广播信号，并将FM调频广播信号解调成模拟音频信号进行输出，RDS控制信号通过串口进行输出，TS流接收子模块主要用于解调上级通过DTMB或HFC下发的广播信号，该信号中携带对应的身份信息、控制信息、播发信息和播发内容，其中身份信息、控制信息和播发等信息通过串口输出，播发内容解调成模拟音视频进行输出。IP双向通信子模块主要接收和反馈上级通过IP网络传输的应急广播信号，和前面两个子模块类似，身份信息、控制信息和播发等信息通过串口输出，播发内容解调成模拟音视频进行输出，各个子模块串口输出和嵌入式处理器进行数据通信，各子模块模拟音视频输出和音频检测切换电路进行连接，嵌入式处理器通过控制音频检测切换电路选择一个子模块的音频进行输出，该音频输出信号供给主控模块进行选择输出，嵌入式处理器再与主控模块通过CAN总线进行通信、控制和反馈；

5、显示控制模块由供电子模块、液晶显示子模块、按键子模块、MP3播放子模块、监听子模块和嵌入式处理器组成，供电子模块负责该模块的各种电压供电工作，液晶显示子模块和按键子模块一起提供该设备的人机交互界面，主要实现设备状态显示，参数设置和播发控制，其中液晶显示屏采用主流TFT高清液晶显示屏，显示屏上可显示汉字、英文、数字，处理器通过GB3231编码转UNICODE编码后读取字库芯片内部的点整，可达到12x12、16x16、24x24、32x32任意改变字体的效果。MP3播放子模块主要用于MP3播放工作，可实现MP3播放过程中的歌曲名显示、上一曲、下一曲及播放进度的控制，监听子模块主要实现该室内智慧生态广播平台的播发音频信号的放大和监听工作，各子模块通过串口和嵌入式处理器进行连接和数据交互，嵌入式处理器再与主控模块通过CAN总线进行通信、控制和反馈；

6、北斗通信模块主要由供电子模块、北斗RDSS基带子模块、北斗收发天线子模块和嵌入式处理器组成，其中供电子模块为北斗RDSS基带子模块提供供电，北斗收发天线子模块采用双层天线振子结构，其中一层负责信号的发射，另一层负责信号的接收，要求北斗收发天线子模块相对增益需大于3dB，北斗RDSS基带子模块通过串口与嵌入式处理器进行连接和数据交互，嵌入式处理器再与主控模块通过CAN总线进行通信、控制和反馈；

7、音频功放模块主要由供电子模块、音效处理子模块、音频放大子模块、检测电路和嵌入式处理器组成，其中供电子模块负责该模块的供电工作，因该模块需要大电流供电，该功放的MOSFET工作于300K频率，在电源滤波方面采用高频低阻电解电容进行储能，音效处理子模块主要由Bass、Middle、Treble三段式音效算法处理，输出音频效果可选择流行、古典、爵士、超重低音。音频放大子模块主要将一路音频信号进行放大输出给扬声器，该音频放大子模块采用数字音频放大芯片，可提供2*100W音频功率输出，效率可达90%，并可自由调整功率放大倍数，检测电路主要负责输出音频信号的电流检测，以判断该组扬声器是否出现问题，并将状态反馈给嵌入式处理器，各子模块通过串口和嵌入式处理器进行连接和数据交互，嵌入式处理器再与主控模块通过CAN总线进行通信、控制和反馈；

8、主控模块是该室内智慧生态广播平台的核心，其中央处理器可由嵌入式芯片和嵌入式系统做成，也可由更高性能指标的CPU和操作系统组成，该主控模块主要负责和其他模块进行通信控制和数据及音频信号的交互，同时又包含若干子模块；主要子模块有供电子模块、话筒及线路输入子模块、对讲子模块、蓝牙子模块、调频接收子模块、语音合成子模块、音频存储子模块，WIFI子模块、GPRS/4G子模块、物联网网关子模块、音频检测切换子模块；供电子模块主要负责该主控模块的各种电压供电；话筒及线路子模块主要提供话筒和线路立体声音频信号的输入和放大，并将音频信号输出给音频检测切换子模块；对讲子模块主要接收和发射DMR数字音频对讲信号，该子模块将对讲机传输过来的音频信号解调成模拟音频信号，并通过串口和中央处理器进行数据交互和参数配置；蓝牙子模块主要采用主流蓝牙4.0传输芯片设计而成，具备低功耗，远距离功能，同时支持蓝牙音频传输和蓝牙数据传输SPP，其可将手机传过来的蓝牙音频信号解调成模拟音频信号给音频检测切换电路，也可与手机进行双向数据交互，同时该蓝牙模块通过总线或串口和中央处理器进行数据交互；语音合成子模块主要采用高性能语音合成芯片，他可将通过网络传输过来的文字信息和传感器采集处理而成的文字信息合成语音信号进行发布，该子模块是室内智慧生态广播平台拓展智能化应用的核心模块，该模块通过总线或串口和中央处理器进行数据交互；调频接收子模块主要负责接收空中的数字/模拟调频信号，并将其解调成控制信号和音频信号送与音频切换电路和中央处理器，中央处理器可对其接收频点进行任意设置，该模块通过总线或串口和中央处理器进行数据交互；音频存储子模块主要用于该室内智慧生态广播平台播发信号的音频存储工作，存储介质采用TF卡作为存储介质，TF卡存储满后自动覆盖TF卡最先存储的音频信号；WIFI子模块和GPRS/4G子模块主要负责该平台设备通过WIFI或GPRS或4G与互联网进行连接，实现数据或信号的在互联网上的双向交互，其中GPRS/4G子模块带语音通话和黑白名单功能；物联网网关子模块主要实现和多个室外智能终端进行数据的采集和交互；音频检测切换子模块主要接入各子模块音频信号的输入，并受中央处理器的控制输出一路音频信号，主控模块下的各子模块通过总线或串口和中央处理器进行数据交互，最终输出一路音频信号给调频发射进行发射，也接收上级平台和下级终端传输过来的数据信号，整个系统除主控模块以外，其他模块或子模块出现故障不影响没有故障的模块工作，同样除主控模块以外，其他模块或子模块根据用户功能需求可进行自由组合。

室内智慧生态广播平台设备的供电主要是220V市电供电和磷酸铁锂电池供电，当设备有220V市电和磷酸铁锂电池供电时，设备优先自动切换220V市电供电，同时对电池进行充电，当设备没有220V市电供电时，设备自动切换至磷酸铁锂电池供电，待下一次有220V市电供电时，设备再切换回220V市电供电，在此切换过程中不影响设备的正常工作，磷酸铁锂电池也支持36V太阳能板充电。

当上级平台同时通过多个信号传输通道给室内智慧生态广播平台设备下发信号，室内智慧生态广播平台设备通过本地设置的通道优先级自动进行音频信号的切换，若高优先级通道没有收到音频信号，切换至低优先通道进行播放，若多个通道同时接收到信号，切换至高优先级的通道进行播放，最终输出一路音频信号进行最后一公里信号的传输覆盖。

室内智慧生态广播平台设备可与室外智慧生态广播终端和上级平台进行数据交互，上级数据传输通道的选择根据智慧生态广播平台设备和上级服务器的连接带宽和连接质量决定，自行选择回传和下发数据传输通道。

尽管这里参照本实用新型的一个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。