数字校园中的音频扩声和背景音乐系统应用

nicotine · 发表于 2018-12-25 16:04:18

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　一、声音的重要性

　　听觉作为人类的五个基本感知系统中的一个重要系统，直接影响着人们的生活和学习。而声音是这个感知系统的直接受用者。

　　在人类的诸多感知系统中，听觉是*具有强制性的感知系统。而声音的存在是让人无法拒接的，因此它在人类安全生存、文明传递以及高效生产作业中起着无以伦比的重要作用。

　　在我们的日常生活中，声音不仅仅作为信息传递的高效工具，还常常被用来作为娱乐工具和安全保障工具等等，声音在我们的世界中无处不在也不可不在。

　　二、数字校园广播的优点与痛点分析

　　近十几年来，伴随着*对教育事业的高度重视，作为教育基础环境的校园和校园建设也从简单的信息化步入了数字化智能化的时代。教育装备从黑板加课桌步入了数字黑板，数字教室的革命性更新。师生人员的管理从白纸黑字到教务平台，每一步更新每一次换代都是现代化教育进步的重要标志。

　　2016年，教育部印发了关于“教育信息化十三五“规划的通知：

　　

　　作为校园信息化的一个重要组成部分，数字校园广播系统的建设显得尤为引人注目。经过多年发展，传统校园广播已经逐渐被网络数字校园广播说取代，跟传统的公共广播相比，数字广播系统的优点是显而易见的：

　　1. 从节目的制作到传输全部实现了数字化、网络化，系统信噪比高，不会在处理、传输等环节产生噪声，从而可以获得比较好的音质，也可以进行立体声传输。

　　2.实现智能广播较为容易，以太网本身就是一套双向网络。在以太网上通过软件可轻而易举地实现智能广播的定时、寻址、分组等功能。

　　3.在网络速度允许的情况下，可实现多路广播。

　　4.管理方便：操作人员只要在校园网上的任意一台计算机就可实现对主机的全部管理与操作功能，也可在校园内任意一台计算机上实现节目的制作与传输。

　　随着科技日新月异的发展以及用户体验标准的不断提升，现有的网络数字广播众多的“痛点“也逐渐浮出水面：

　　① 设备太多，安装复杂，维护成本高;

　　② 操控麻烦，需要专业人员/专业培训才能上岗;

　　③ 无法检测喇叭是否正常工作;

nicotine · 发表于 2018-12-25 16:06:42

三、数字校园中声音的应用特点

　　从校园声音的应用和功能我们总结了四个大场景;

　　1、教学应用大场景

　　教室作为教务活动的核心场所，在学校的教育活动中扮演着极其重要的角色，从90年代开始，为了减轻老师讲课的辛苦，教室大量引入扩声系统，在传统的扩声系统中老师和学生是*的收益着。教师可以更轻松的授课而学生可以更清晰的听课。如今在普通课室里面的多媒体设备和扩声设备已经大量普及，作用也不仅仅是语音扩声，它在更多的承载着声音的传递，比如语音扩声，多媒体教学扩声，远程教学扩声，广播扩声，消防逃生报警等等一些列的作用。这也给教室中有限的空间内堆叠了大大小小种类繁杂功能各异的电子设备，墙壁上更是大大小小的各种音箱和线路。然而随着设备的不断增多和设备老化的加速。繁多的设备给使用和维护带来了诸多不必要的麻烦。更甚是音箱该响不响，不该响乱响的状态。这违背了系统让使用者更轻松的基本原则，使便利变成可怕的麻烦。

　　2、课间课外文娱应用大场景

　　众所周知，铃声是上下课的分解线曾经让不少人人头疼也让人期待。那么声音用其特有的强制性来划分学习与休息时段*且有效。在课间有效的背景音乐或者集体课间操可以让更多人劳逸结合更好的投入学习和工作。声音在课间的充分应用是必不可少的校园活动。但是这一类音频活动却在很多时候受制环境的因素未能很好的发挥其重要作用。主要体现更多集中在分布于生活区域的各类普教教育中，其各种体操和铃声变成了周边区域的噪声污染。让学校和各级管理部门深感无奈，却无从解决。

　　3、公共区域活动应用大场景

　　学校的另一个重点空间是公共区域空间，虽然这个空间上面不会像教室那样声音来源繁多，但是这个部分的扩声是学校师生紧张的工作和学习至于停留和活动最多最频繁的场所，它的存在给校园生活增添了诸多色彩。在这个空间里它在大部分时间里是提供让人愉悦的背景音乐和校园特色电台，在为校园Dj提供一个隐形舞台的同时，给广大师生提供更多有效有用的资讯及趣味的活动。这空间音频应用中遍布校园的每个公共角落。分区域有针对性的提供音频服务是这个应用场景的*特点和刚性需求。当然这类空间音频的音色质量也在人们生活水平日益提升中不断的改进和优化。

　　4、紧急指挥扩声应用大场景

　　学校因其特殊使用的环境，很高的建筑结构要求和较大的空间面积而在大多数城市和乡村里被当成应急的庇护和处置场所。在实际使用中无论是学校自身对应急的要求还是被当地政府接管而成为应急庇护所的使用。紧急指挥成为了学校场所必备的一个机动应用环节。而现实中学校的基本音频设备是无法达到紧急指挥和远程接管的功能，使得在处置紧急状况的时候需要投入的人力和物力多且处置效率低的现实状况。在紧急指挥的应用环境下，如若充分利用音频的不可抗拒特性，将能够有效的提高指挥的有效率保障信息的准确性。

　　四、让声音更准确更自由更美好

　　性能稳定

　　系统采用工业主板搭载英特尔处理器i7处理器，支持7×24小时不间断工作，系统会定时向云平台上传心跳数据来监测设备的稳定运行状态，心跳数据异常系统会从平台下发修正指令，恢复系统运行。

　　安装简单

　　系统功能强大且能还广播站(广播室)一个整洁美好的环境，系统设备具备与环境装修融合的特点，免除了占用空间的机柜和设备，免除了繁杂的接线和安装，仅需电源和网线就完成了设备的启用。

　　外观美好

　　整机采用人体工程学设计，外观美观大方，设计了10点触摸和机械按键并存的设计模式搭配人性化UI界面，实现免学能用的人性化诉求。设备搭载了阅读器和阅读灯，在朗读文稿上的便利性被大大提高。搭载的一键静音和一键开机使得系统的不仅方便操作，在应付广播直播期间的突发状况有了很好的应急机制。避免直播是的尴尬。

　　操作简便

　　整机的操作UI设计核心是：“大爷敢用，大妈敢点，年轻人不抗拒”的设计思维。整体UI清晰，功能划分合理便利。在使用预定节目源的情况下，操作不超过3个动作即可完成一次广播的开展。

　　无极限分区域多线程同时广播

　　系统采用多层次的优先和排序规划设计，用户的分区可达到每箱独立分区，集群分区，交叉分区并能按照用户对内容的优先级别设定等交互活动来筛选实时广播内容。多线程的运用使高低优先级别的切换更具有实时性，内容在被优先级别内容打断后并完成后可即时恢复和同步原有播放内容。

　　维护方便

　　系统在线环境下，提供软、服务和音箱设备在线更新。用户可以不断的体验到*对设备和软件的优化，使使用更具人性化合理化。系统所有设备的连接均可以在具备电源和网络的环境下进行，期间无需多余的音频线和控制线等繁琐连接。所有系统下终端设备(含音箱和全天候信息节点等)均采用ic卡配置内容，在出现设备故障或其他修正时，仅需要使用原有ic卡即可以完成即插即用的免配置模式。系统无论是实施还是后期维护均能将售后成本*幅度的降低。

　　服务前置

　　系统配合云平台的使用，将为用户提供免费及付费的多种技术和内容的个性化服务，*利用线上和线下的资源并用的模式，为用户提供一个更加高效便捷的服务资源池，并依据资源池的不断积累，定期或不定期为用户提供更多的内容及服务资源。尽*可能减少用户的使用和资源收集的工作量，提供用户使用效率。

　　五、基于物联网系统的校园声音解决方案

　　<一>系统建设目标

　　基于物联网管理系统，做到满足音频应用功能的基础上能提供*数据并且易安装以维护并且有极大的扩容扩展空间，做到点点清晰条条畅通的物联网路线。系统能提供在线故障报警并自动预约维护和在线服务的等增值服务范围。管理上能够垂直分层管理数据开拓多系统共享等特性让音频体统做到罢工即知，限时恢复。确保随时使用的综合性能。

　　<二>系统的运行模式和服务

　　本系统有着传统电压广播和局域网ip广播不可比拟的架构模式，系统结合物联网和互联网在音频与控制领域的充分应用。系统的核心设计思路是结合一般服务和增值服务为导向的一系列服务支撑。为智慧校园中的音频系统提供一系列便利的同时提供保驾护航的行动。系统基于互联网的服务体系将收集和上报产品的运行状态，能为用户提供相关产品的体检报告和优化建议。系统在互联网环境下的运行产品方将不断的收集用户意见定时或不定时发布系统更新文件，优化系统使用方式提供系统应用体验。

　　系统对数据的采集仅仅是设备的状态和运行稳定性，不涉及任何除此以外的其他信息收集，确保系统安全性能。

　　结合云平台的账户管理应用。系统将分层分级进行管理，在建设分离式多校区或多学院的系统中有着独特的优势。此功能在多校区多学院环境中对于全校性的通知或者活动指挥(如：全校消防演练)等可以做到集中指挥，垂直管理发布。

　　在运行平台中系统将陆续提供限时售后服务的、远程接管、云音频备份上传、设备监测、建立体检档案、远程广播承接、应急广播接入、正版音乐购买等一系列的平台服务。

　　系统平台开放对接协议和sdk等端口。可以在实际应用中由用户或第三方做出数据对接和关联动作(如：智慧校园中的相关控制联动)等活动。

　　<三>系统采用的设计标准

　　1、产品和应用环境参考标准(略)

　　2、项目应用实施参考标准(略)

　　<四>系统建设构架

　　系统的构架特点是在局域网内构建应用层在广域网中构建服务层的分层体体系，有效提供系统的各类应用性能。

　　1、本地扩声和应用部分：

　　作为校园扩声，清晰是必不可少的需求，无论是日常教学还是通知或广播会议，清晰的声音是校园扩声的重要特点。相对于硕大的校园，场景诉求和数量繁多的音箱。项目实施的难度随之加大，故，我们在音箱的设计上面不仅仅有相关的监测机制(产品介绍中详解)还有适用与环境安装匹配的音箱产品。

　　产品的连接方式极其简单，只要提供电源和网络即可达到使用目的。

　　2、物联传感部分

　　每个音箱产品都是一个物联传感接口终端

　　3、局域网内部分：

　　网络音频线路由前端网络传输线路及末端各数据传输线路组成，前端网络传输线路主要基于整个学校局域网，无需重架线路，借助于原有网络硬件设备，只需将标准网络端口从各楼层就近网络交换机引至音频终端安装位置。具体网络线路架构图如下：

　　4、互联网部分

　　系统将接入互联网并进入云平台系统，并由云平台根据用户使用特性发放相关应用软件和服务。系统的服务也根据平台的技术更新逐步开发各类服务以方便满足用户的诉求。

　　<五>系统功能

　　1、教室教学扩声需求

　　满足教学功能需求的情况下，做到设备少，接线少，功能多。即好用又减少维护。积木式的音箱设计有效的解决了上述的需求。积木式音箱在一个箱体中解决了教学讲课扩声、本地多媒体扩声远程互动教学扩声等问题的同时，设置了三层有效优先级机制，本地自动优先机制可以有效的减少老师上课时对声音设备的转换工作，手动优先机制满足了特殊应用场景的切换需求，网络优先管理机制很好的协调了上课和背景音乐或紧急广播间的选择问题。

　　2、局域网IP广播全部功能展现

　　1)、分控与呼叫(场景终端)：

　　相关领导可以通过分控与呼叫站在办公室内完成寻呼和对各分区的讲话功能

　　2)、学生广播活动：

　　在工作站上可对学校所有分区进行控制讲话。学生可方便快速地通过远程寻呼话筒进行学校广播宣传工作。宣传广播学校重大活动、好人好事，时事新闻等，全面反映校园生活。同时可以预先编辑各种直播和定时任务。

　　3)、个性化分区实现全校听力考试的同步进行：

　　每分区音频解码终端都具有独立的IP地址管理，可实现不同分区播放不同音乐节目，如所有年级班级相关教学内容的播放、英语听力考试的同步进行等。。。

　　4)、自动音乐打铃提醒服务：

　　将学校作息时间及每时段播放内容进定时任务编程设置，系统将自动开启电源，个性化音乐打铃、课间操、眼保健操、升旗歌曲、电台节目的自动播放。实现无人值守自动提醒服务。。。。。

　　5)、自动背景音乐播放：

　　为丰富校园生活，在午休或放学后定时播放轻柔的校园歌曲，可舒缓学生紧急的学习气氛，有效改善校园环境。。。。。

　　6)、多线程管理机制：

　　系统在收到上一级优先广播完毕后即时自动恢复到原运行线程进行广播任务。

　　7)、时事政治、电台转播：

　　系统可对AM/FM调谐器进行定时控制，在午休或放学后定时转播电台节目，播放时事政治相关内容，有效提升学生意识。。。。。

　　8)、采播功能：

　　通过广播员工作站输入，可将CD、调谐器、卡座等外控音源按编程设置实现单路手动或自动播放输出。。。

　　9)、实时监听：

　　应用网络监听音箱通过IP广播服务软件设置，可对任何终端节目流进行监听，监控音频播放输出是否处于正常工作状态;也可在各分区终端上安装微型拾音器，可对现场环境进行实时监听。。。。

　　10)、消防联动报警功能：

　　系统具有消防联动报警功能，当出现火灾或紧急事件时，系统接收消防触发信号，瞬间几秒内自动启动强切为火灾广播，向火灾区域自动播放消防语音广播。

　　11)、热点广播：

　　用户可以在布置好热点信息盒位置后，可以通过全天候热点信息盒接入音频源广播活动。

　　12)、音频素材录制：

　　用户通过素材录制可以进行同语音进行多次重复广播。

　　13)、更新：

　　设备可以通过互联网对工作站和网络音箱进行远程升级。

　　14)、紧急广播：

　　在紧急是，可通过飞梭键盘完成紧急广播播放

　　15)、设备校验(付费服务项目)：

　　每日对设备不少于一次的自检并上报故障类型通知服务商和用户

　　16)、账户型管理系统：

　　在同一集团用户内使用账户登陆的方式对集团内的其他区域进行远程接管等服务。

　　17)、分布式架构，强大扩展性：

　　系统采用分布式架构建施工简单方便。每增设一个IP广播点，只需增加网络广播适配器即可。利用内部通信网络，广播系统与计算机网络系统可以共用，减少多网建设投入;

　　18)、账户式分层分级的远程接管功能(平台授权使用)：

　　系统可注册多层级管理机制，在层级管理机制中遵循上级管理下级的集中管理机制。

　　19)、系统内所有IP音箱及音频管理平台在线更新：

　　用户应用功能升级中，通过远程升级可接入各种扩展模块功能

　　20)、账户式的服务对接管理平台(平台授权使用)：

　　用户或服务商可以通过注册账户的方式获得后期的在线服务和购买相关广播素材

　　<六>系统可延展性介绍

　　本系统拥有以下三大延展性：

　　1、音箱数量增容

　　当需要对系统音箱数量进行升级时，无需从控制室重新铺设线路，只要在原有的网络上往下加接终端设备就可以解决。

　　2、功能能扩展

　　系统当前而可以接入是五个子模块，分别为sos求救点，远距离拾音器，温湿度传感器，空气传感器，液位传感器来进行各种监测和报警活动

　　3、服务衍生

　　系统可提供付费在线监测服务，做到对设备进行集中监测并由施工方进行限时服务，同时系统还提供了正版音乐和各种增值服务。

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