本方案适合标准型、非标准型不同类型的操场扩声，根据场景方案定制。系统采用采用定向声硬件配合DSP算法软件，达到可控声音精准覆盖操场主区域，而抑制其扩散到周围区域，降低对教学楼和居民楼的声音干扰。同时通过科学的安装方式和声向调节，使操场语音清晰度更高。是目前学校操场扩声防扰民新科技，降低学校扰民投诉率。

一、方案概述

1.1 方案背景

长久以来，在城市出于就近入学等原因，不少中小学、幼儿园在居民住宅区内或紧挨小区，不乏市民反映校园噪音扰民的情况。现实中，学校是人群集中地，为组织实施正常的教育教学活动，有运用广播的需要，声响在所难免；有部分作为“近邻”的小区居民则希望“耳根清净”。两者该如何协调？

1.2 政策需求分析

（一）噪声污染防治有法可依

2021年12月24日，第十三届全国人民代表大会常委委员会第三十二次会议通过《中华人民共和国噪声污染防治法》，自2022年6月5日起施行。根据新颁布的噪声污染防治法第二条第二款，超标排放不再是构成噪声污染的必要条件，未采取合理的防控措施造成噪声扰民的，应当承担相应的责任。

（二）噪声排放标准规范明确

GB 3096-2008《声环境质量标准》明确规定了城市五类区域的环境噪声限值及测量方法，适用于声环境质量评价与管理，见下图：

按照上述标准，学校的位置大部分位于居住、商业、工业混杂区，即：白天不得超过60分贝，夜间不得超过50分贝。而目前的学校操场噪声的实测数值均在90分贝以上。

（三）国家政策要求落实噪声防治

为深入贯彻习近平总书记“还自然以宁静、和谐、美丽”的重要指示精神，贯彻落实《中华人民共和国噪声污染防治法》，积极回应人民群众对优美环境的新要求新期待，按照党中央、国务院关于深入打好污染防治攻坚战的决策部署，实施噪声污染防治行动，2023年1月5日，生态环境部等16部门印发《“十四五”噪声污染防治行动计划》（下称“声十条”）提出，通过实施噪声污染防治行动，基本掌握重点噪声源污染状况，不断完善噪声污染防治管理体系，有效落实治污责任，稳步提高治理水平，持续改善声环境质量，逐步形成宁静和谐的文明意识和社会氛围。

“声十条”要求严格噪声源头管理，控制污染新增。其中明确指出“中小学校合理布置操场等课外活动场地，加强校内广播管理，降低对周边环境的影响。”这是对近些年对校园操场广播扰民投诉频发的一种回应。

1.3 用户需求分析

（一）广播声响与噪声限值排放难以兼顾

学校会使用到广播系统用于教学活动，而广播系统的声音必须调制到较高，这样在操场或者是其他位置的学生及老师才能够清晰地听到声音，但这也就意味着扰民情况的产生，在如何规避这一类型问题上，众多机构和部门都投入了大量的举措比如安装声屏障，但实际效果却并不理想。

（二）常规广播扩声效果不佳

一是城区学校操场不开阔，周边建筑物易造成反射声，混响严重，声场环境差，从而导致常规扩声存在语音清晰度不足的问题。二是传统广播受限于系统架构和设备原因，无法做到对每个扩声源进行单独、精细化的调试来规避声反射问题。

二、系统介绍

2.1 系统概述

“源头防控是噪声污染防治最有效的方法之一。”为积极响应国家政策号召，帮助学校解决噪声扰民问题，北京华语视讯科技有限公司（以下简称“HUAYU”）结合企业自身产品技术优势，提出静音操场定向声系统应用解决方案。通过定向声先进技术与产品的应用，改善校园操场声环境，在满足教育教学活动需要的同时积极降低对周边居民区的声音干扰，从源头预防噪声排放，规避噪音扰民问题。同时通过科学的设计安装和声向调节，使操场声场均衡，语音清晰度更高，为学校教学活动开展提供舒适的声环境。通过静音操场助力学校探索生态校园建设，宣传噪声防治的法治理念，引导和教育学生树立正确的生态文明观，促进教育事业健康和谐可持续发展。

2.2 预期效果

通过安装静音操场系统后，实现可控声音集中精准覆盖操场区域，并抑制其扩散到周围区域，学校在组织正常的教育教学活动时，系统声音大小和效果能够满足使用需要，同时扩散到周边居民区的声音远低于国家标准规定的环境噪声限值。

2.3 系统组成

2.3.1系统框架

如上图所示，系统结构简单，核心部分由相控阵音柱和音源设备组成，音源设备负责接收话筒（老师讲话）和电脑音乐、校园广播等音频信号，对其处理后分配至多只相控阵音柱进行还原扩声。

2.3.2创新产品介绍

（1）产品简介

（有源相控阵音柱外观）

系统的核心是有源相控阵音柱，它可以让声音像光束一样沿集中定向传播，人只有站在“光束”照射范围内才能听到声音，超出这个范围声压级会大大衰减。

（定向声示意图，黄色为声源主瓣方向）

（2）产品规格参数

2.4 方案优势

2.4.1 应用技术优势

（1）扬声器阵列技术

系统在硬件设计上将多达16个扬声器单元组成一个阵列，形成线性声源。线声源由于距离产生的声压级衰减明显比较小，有更均匀的声场；线声源产生的柱面波阵列具有非常强的指向性，可以使声能力集中在某个区域，这样即使在高混响的环境中也可以提供极高的可懂度。

（2）定向声声学算法技术

系统采用定向声硬件配合业内领先的波束控制技术与算法，利用声场重构技术，为每个扬声器设计合适的滤波器，对各扬声器通道信号进行幅值和相位的调整，将声音控制在指定的方向进行播放。

（3）DSP音频处理技术

基于DSP的音频信号处理系统设计，能够对声音进行更精细化的处理，释放高保真声音。

2.4.2 系统优势

（1）安装部署简单，线路可利旧

系统布线少，从控制机房到前端设备只需布设一条RVV电源线和一条RVVP音频信号线，无需特殊音频线路，音柱之间连线可采取首尾连接并联方式，有效简化系统工程，特别是对于改造项目，操场已有广播线路可利旧使用。

（2）支持对接任何形式的校园广播系统

操场广播使用频率高，系统除满足集会本地扩声，还应能接收校园广播的统一铃声和通知。系统接入校园广播有两种方式，一是物理连接方式，即接收广播系统的线路音频信号，通过这种部署方式系统可以无缝融合到现有任何形式的校园广播系统中；二是通过校园网接入华语IP网络广播系统，可实现通过广播系统平台软件进行远程管控，包括分区播放、音量调节、参数调整等，管理上更加便捷、智能化，避免系统孤岛。

（3）声场均衡

系统部署在解决学校广播噪音对周边环境产生噪音干扰的同时，也能有效均衡整体的声场环境、解决混响问题，使声音听感更清晰舒适，扩声效果更佳。

2.4.3 产品优势

（1）严格测试认证，稳定可靠

相控阵音柱通过国标安规、静电测试，符合产品CQC认证标准；全天候设计，满足室外低温、防水使用要求。

（2）一体化DSP设计，声音还原好

相控阵音柱采用有源设计，整合数字功放和扬声器单元于一体，内置均衡器、滤波器等DSP音频处理模块，高度集成。每只音柱可独立调节，包括独立播放、单独音量调节、定向模式修改、参数设置等，可依据现场环境精准调参，在声音还原上达到更好的整体效果。

（3）指向性更强，声音外溢更少

在声学算法技术的加持下，相控阵音柱具有极强的指向性，在保障人耳舒适听感下，声源正前方主瓣方向与两侧旁瓣方向的声压级差可达到20dB，在音柱侧面人耳感受到的声音大小远远小于音柱前方。

（4）指向性可算法调节，安装适应性好

相控阵音柱可控制改变主波束的方向，达到水平方向±30°范围，无需指定点位安装，通过软件算法调节也能精准覆盖不同的区域，对于安装条件受限及复杂的学校现场环境，其适应能力更强。

三、方案设计

3.1 标准设计（一）：400米操场

400米标准跑道操场建议安装18只定向声音柱，满足操场声场均匀覆盖。点位布置如下图数字所示：

（以上数量和点位仅供参考，实际项目须依据现场环境具体设计）

3.2 标准设计（二）：300米操场

300米标准跑道操场建议安装14只定向声音柱，满足操场声场均匀覆盖。点位布置如下图数字所示：

（以上数量和点位仅供参考，实际项目须依据现场环境具体设计）

3.3 标准设计（三）：200米操场

200米标准跑道操场建议安装10只定向声音柱，满足操场声场均匀覆盖。点位布置如下图数字所示：

（以上数量和点位仅供参考，实际项目须依据现场环境具体设计）

四、案例介绍